不同网络结构的交换式以太网最大时延的研究

以太网的实时通信不确定性是其应用于实时性要求较高的工业控制系统中的障碍。交换式以太网的出现使这一问题得到了改善。采用网络演算理论作为以太网实时性能的分析方法，计算出星形和树形两种不同网络结构的交换式以太网的最大网络时延，分析了不同负载和不同数据量的情况下两种拓扑的实时性能，证明了交换式以太网良好的实时性能以及应用于实时工业控制中的可行性，并提出将以太网应用于高速磁浮列车的运行控制系统中的方案，保证了磁浮列车中信息的实时传输。     

EPON在工业网络通讯中的应用

介绍了无源全光以太网EPON,描述了千兆以太网、交换式以太网和EPON构建工业网络的区别。     

基于交换式以太网的数控系统通信和时间同步机制

以交换技术为基础的交换式以太网采用了全双工和微网段工作方式,避免了总线冲突,大大提高了以太网的实时性能,逐步成为以太网实时性问题的一个重要研究方向.本文在分析数控加工过程中数据流特点的基础上,研究了将交换式以太网作为数控系统通信网络的实时通信机制和时间同步问题,设计了交换机的服务策略和基于网络演算理论的调度算法,提出一种以交换机为主时钟的时间同步方法.经过原型系统验证表明这种基于交换式以太网的数控系统能良好的满足数据加工要求.     

基于交换式以太网的网络并行计算系统中通信性能的分析与测试

网络通信性能是影响网络并行计算的重要原因，而交换式网络的出现有助于改变这状况。本文定量地分析了基于交换式以太网的网络并行计算系统中的端到端通信和多目的发送两种通信方式的通信性能，并对一个典型的并行计算实例──并行距阵乘法进行了性能评测。通过与基于共享式以太网的网络并行计算系统中测试结果的对比，我们可以看出交换式以太网对改进网络并行计算性能的重要作用。     

基于交换以太网的网络并行计算系统中通信性能的分析与测试

网络通信性能是影响网络并行计算的重要原因，而交换式网络的出现有助于改变这状况，本定量地分析了基于交换式以太网的网络并行计算系统中的端到端通信和多目的发送两种通信方式的通信性能。并对一个典型的并行计算实例－－并行距阵乘法进行了性能评测。通过与基于共享式以太网的网络并行计算系统中测试结果的对比，我们可以看出交换式以太网对改进网络并行计算性能的重要作用。     

交换式工业以太网的现状和研究

首先介绍了交换式以太网为支持实时工业通信所提供的新特性,探讨了交换式以太网应用于工厂底层时需要解决的关键技术:如优先级服务、多播的解决方法和底层智能仪表的开发等.然后对交换式工业以太网的研究进行了综述.     

基于网络演算计算交换式工业以太网中的最大时延

为保证周期性实时数据在交换式工业以太网中的服务质量,在交换机中引入非抢占式的优先级调度方法,并在源节点对进入网络的非周期数据流进行漏桶管制;基于网络演算理论推导了交换机对不同类型数据的服务曲线;针对一个树型拓扑的交换式工业以太网模型,利用所推导出的结论计算了实时数据的最大网络时延.     

交换式以太网在工业CT数据传输系统中的应用

针对工业CT数据传输系统快速、稳定、可靠等需求,研究交换式以太网与TCP／IP协议相结合的网络数据传输方案的可行性。在分析交换式以太网传输时延的基础上,建立工业CT数据传输系统模型,并采用Socket机制对模型进行实验测试。实验结果和方案的实际应用均表明,交换式以太网能够应用于工业CT数据传输系统,并取得满意的结果。     

用工业以太网描述和替代MVB网络

工业以太网广泛应用于各类工业控制领域,相比多功能车辆总线(MVB)在通信性能上存在优势,可适用于列车控制通信网络。文中先对工业交换式以太网模型进行了修改,用其来描述MVB网络的通信过程,对工业以太网模型和MVB网络模型作了比较,指出两者的相似性以及制约MVB通信性能的因素,然后提出了一种采用WFQ队列调度策略的环型工业以太网结构,并使用Opnet网络仿真软件仿真分析其在不同网络参数下的实时性能,通过比较,指出其在实时性方面可以替代MVB网络。     

基于OPNET的矿井工业以太网仿真研究

煤矿井下以太网信息集成系统旨在把所有分散的子系统数据集成到工业以太网上统一传输,网络传输实时性和确定性是网络关心的问题.通过构建工业以太网模型,研究不同负载下网络的性能.仿真结果表明,实现全矿井的数据业务综合传输,100M工业以太网不能满足工业现场的需求的,必须构建1000M骨干网络.     

Performance evaluation of switched Ethernet for real-time industrial communications

The real-time industrial network, often referred to as fieldbus, is an important element for building automated manufacturing systems. Thus, in order to satisfy the real-time requirements of field devices such as sensors, actuators, and controllers, numerous standard organizations and vendors have developed various fieldbus protocols. As a result, the IEC 61158 standard, including Profibus, WorldFIP, and Foundation Fieldbus, was recently announced as an international standard. These fieldbus protocols have an important advantage over the widely used Ethernet (IEEE 802.3) in terms of the deterministic characteristics. However, the application of fieldbus has been limited due to the high cost of hardware and the difficulty in interfacing with multivendor products. In order to solve these problems, the computer network technology, especially Ethernet, is being adopted by the industrial automation field. The key technical obstacle for Ethernet for industrial applications is that its nondeterministic behavior makes it inadequate for real-time applications, where the frames containing real-time information, such as control command and alarm signal, have to be delivered within a certain time limit. Recently, the development of switched Ethernet shows a very promising prospect for industrial applications due to the elimination of uncertainties in the network operation that leads to the dramatically improved performance. This paper focuses on the application of the switched Ethernet for industrial communications. More specifically, this paper presents the performance evaluation of the switched Ethernet on an experimental network testbed along with an implementation method for using the switched Ethernet for industrial automation.     

煤矿井下电网区域联锁保护方案及其实时性研究

针对煤矿井下供电系统通信网络无法满足数据传输实时性、可靠性的要求,很难同时实现保护速动性和选择性的问题,提出了基于交换式以太网的区域联锁保护方案,并采用OPNET网络仿真软件对交换式以太网进行了实时性研究。该方案采用树形结构的交换式以太网,在各综合保护装置上增加具备以太网通信接口的智能联锁装置,组成区域联锁系统。仿真结果表明,在同时有64个网络节点收发数据的极端情况下,网络整体延时最大值不超过0.65ms,端到端最大延时不超过1ms,整体数据收发流量比较平稳,说明交换式以太网具有很高的稳定性和可靠性,能够满足本区域联锁保护系统实时性要求,防止越级跳闸事故发生。     

以太网在水质净化厂监控系统中的应用分析

应用TCP／IP协议的Ethernet已成为当前最流行的局域网技术，同时也是最具开放性的网络技术，还具有价格低康的优点。解决了实时性、稳定性、和抗干扰性，Ethernet将会十分迅速地进入工业控制系统的各级网络。以太网和现场总线的混合控制网络结构，为系统的全分散、全开放和不同种类的现场总线系统集成创造了条件。将以太网技术运用到水质净化厂监控系统中，取得了良好的效果。     

Real-time performance evaluation of line topology switched Ethernet

Recently, switched Ethernet has become an active area of research because of its wide uses in industry. However, its uses have various real-time constraints on data communications. This paper analyzes the performance of the line topology switched Ethernet as a data acquisition network. Network calculus theory, which has been successfully applied to assess the real-time performance of packet-switched networks, is used to analyze the networks. To properly describe the activity of switches, a novel approach of modeling data flows into or out of switches is addressed. Based on our model, a concisely analytical expression of the maximal end-to-end delay in line topology switched Ethernet is derived. Finally, the relative simulation results are demonstrated. These results agree well with the analytical results, and thus they validate the data flow modeling techniques.     

一种面向控制应用的总线以太网改进协议

在底层工业控制网络中，以太网和TCP／IP协议的应用已经成为研究和发展热点．针对控制应用实时性和确定性要求，提出一种面向控制应用的总线以太网CSMA／CD-Master／Slave切换混合协议，并在其上构建了UDP／IP协议，分析和仿真结果表明．该协议在负载变化时确实能够提高通讯实时性和可靠性．其实现只需对现有协议软件进行部分改动．因而在计算机控制网络应用中具有一定实际价值．     

基于工业以太网的实时控制性能分析

以太网应用于工业网络控制系统是控制网络的发展方向，但它采用的CSMA/CD媒体访问机理，对于一些时间要求严格的控制过程会造成响应时间的不确定性。在工业网络中采用交换以太网可以消除传统共享以太网中存在的网络操作的不确定性，从而有效提高网络控制系统的控制性能。该文从理论上分析并计算工业以太网的最大通信延时，通过伺服二阶PID数字网络控制系统实例，定量分析网络协议和网络负载对网络控制性能参数的影响，为网络控制系统的设计提供了理论分析依据。     

基于工业以太网的专家控制系统

本文分析了工业以太网的优点以及与专家控制结合起来的意义，介绍了一种基于交换式以太网的专家控制系统的构建及实时控制过程。该系统具有简单灵活、经济可靠、易于实现、维护方便等特点，有利于专家控制在中小规模企业中的推广和应用。     

以太环网的路径保护和恢复算法的研究和实现

作为局域网主要组网技术的以太网，由于缺乏完善的OAM机制，无法提供小于50ms的路径保护和故障恢复机制，不能用于城域的环形传送网络中．本文提出了一种用于以太环网（Ethernet Ring）上的轻量级的分布式路径保护和恢复算法．该算法不同于现有的生成树算法和以太网保护技术，能够在小于50ms内实现保护倒换且避免环路，具有较好的可扩展性且开销较小．最后，文章介绍了该算法在一个基于网络处理器的路由交换系统上的具体实现．