金海波， 仲崇权

（大连理工大学 电子信息与电气工程学部，辽宁 大连 116024）

0 引 言

目前工业以太网采用全双工通信、信息优先级以及虚拟局域网等技术使其响应时间达到5～10ms.然而对于复杂高精度网络控制系统该响应时间仍不能满足其要求.因此为了提高工业以太网的实时性，各大公司及组织在IEEE802.3标准的基础上，对工业以太网进行改进和扩展，并各自提出自己的技术方案.按照国际电工委员会IEC/SC65C对实时以太网的定义，这些技术方案都做到了与标准以太网的无缝连接且响应时间小于1ms.因此它们是真正意义上的实时以太网（real－time Ethernet，RTE）.为了规范各种 RTE技术方案，2003年5月，国际电工委员会IEC/SC65C专门成立了WG11实时以太网工作组，负责制定IEC61782－2“基于ISO/IEC8802.3的实时应用系统中工业通信网络行规”国际标准[1].该标准收录并出台了11种实时以太网通信行规集（communication profile family，CPF）， 包 括Ethernet/IP（CPF2）、Profinet（CPF3）、P－net/IP（CPF4） 以 及 Modbus－RTPS（CPF15） 和SERCOS－Ⅲ（CPF16）等 标 准. 我 国 的 EPA（CPF14）标准也被收入其中.由此可见在提高以太网的实时性及对以太网进行规范方面，国内外的专家学者、各大公司及组织都做出了巨大贡献.

然而这些被列入标准的RTE技术方案在访问控制层保留了CSMA/CD协议，这势必导致在解决冲突时，排队延时具有很大不确定性.针对这一问题，专家学者们一直不懈努力相继提出了许多改进方法，其中有采用实时交换机技术的硬件改进方法，有采用改进协议和信息调度的软件方法，也有采用将排队论用于端到端时延分析的研究方法.硬件改进方法由于其物理……