探析交换式工业以太网实时性研究

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1、分类号密级UDC编号桂林电子科技大学硕士学位论文题目交换式工业以太网实时性研究(英文)ResearchontheReal-timePerformanceofSwitchedIndustryEthernet研究生姓名:王昆指导教师姓名、职务:张向利(教授）申请学位门类:工学硕士学科、专业:计算机应用技术提交论文日期:2010年04月论文答辩日期:2010年06月年月日万方数据摘要独创性(或创新性)声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过

2、的研究成果；也不包含为获得桂林电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解桂林电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属桂林电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为桂林电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、

3、缩印或其它复制手段保存论文。(保密的论文在解密后遵守此规定)本学位论文属于保密在____年解密后适用本授权书。本人签名：日期：导师签名：日期：–I–万方数据Abstract摘要工业以太网以其良好的兼容性和互操作性逐渐成为构建工业网络的主流技术。然而传统以太网不确定性的先天不足使得以太网的应用仅仅停留在网络的信息层和管理层，尽管交换式以太网的出现有效地提高了以太网的通信效率，但是面对底层控制网络需要处理的紧急数据和突发信息，以太网的延迟问题仍然显得比较突出。解决好交换式以太网的实时性和确定性问题将能极大推动工业以太网向底层的进一步拓展，实现管理层到现场控制层“

4、一网到底”无缝集成的目标。论文首先介绍了网络控制系统国内国外的研究和发展现状，随后介绍了工业以太网中常见的网络拓扑类型，从分析交换式以太网的优缺点入手引出了工业以太网的延时问题，着重分析了交换式工业以太网的延时成因，并介绍了提高工业以太网的实时性的主要技术。论文在对IEEE1588时间同步协议分析的基础上，针对其能携带延时信息的特点提出了一种基于预测的公平控制算法(PFC)，该算法旨在根据信息的实时性与否区分出受控节点和非受控节点，并结合当前网络负载实时实施流量控制。为了提高工业以太网的实时性，高效的交换机固然必不可少，但好的拓扑结构也十分重要。论文针对交换

5、式工业以太网内节点数多，拓扑为层次结构的特点，提出了一种改进的RSB算法，该算法通过精确的划分子网规模以及合理的安排节点位置实现网络优化。仿真实验证明该方法能有效降低网络延时，对提高多节点的控制网络实时性具有一定作用。论文在实验章节移植了经过裁减的Linux操作系统到嵌入式开发板上，并通过该平台进行了实验。实验证明基于预测的公平控制算法能有效降低非受控节点的数据延时，提高交换式以太网的通信效率。作者所做的工作对提高交换式以太网的实时性和确定性以及工业以太网的拓扑优化具有较好的借鉴作用。关键词：交换式；工业以太网；实时；公平控制；拓扑优化；Linux。–II–

6、万方数据AbstractAbstractIndustrialEthernethasgraduallybecomethemainstreamtechnologyofindustrialnetworksconstructionbecauseofitsexcellentcompatibilityandinteroperability.However,theuncertaintycongenitallydeficientoftraditionalEthernetmakestheapplicationofEthernetonlystayinthenetworklaye

7、randtheinformationmanagementlayer.DespitetheemergenceofswitchedEthernethasgreatlyimprovedtheefficiencyofEthernetcommunication,theproblemoffacingtheemergencydataoffloor-controlwhichneedtobereal-timeprocessingandtoolargelatencyinEthernetoftenbecomemoreprominent.Improvingtheproblemofr

8、eal-timeandcertaintyinswit