刘　程，夏继强

(北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京　100083)

0　引言

共享式以太网采用CSMA/CD访问机制，各节点采用二进制指数退避算法来处理冲突，这导致了以太网通信延迟不确定的缺点，成为以太网在工业实时控制领域应用的最大障碍[1-2]。当今已经提出了很多种改进方法来解决这个问题，比如通过修改以太网协议、在以太网MAC层上增加虚拟令牌等软件实时方法[3]；改变以太网拓扑结构[4-5]、进一步细分以太网结构等硬件实时方法[6]；或者将信号的频分复用传输应用到以太网[7]。其中交换式以太网的出现极大地提高了以太网传输性能。交换机作为一种能隔绝冲突的二层网络设备，在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输冲突机率大大减小，但多个端口同时尝试与一个端口通信时依然存在冲突的可能，这可看作另外一种形式的抢占信息通道，只是发生概率减小。端口使用缓存能解决此类冲突，但增加了信息传输延时的不确定性。因此在工业控制背景下，定量研究和分析冲突机制，对于以太网技术能够广泛应用到工业控制领域具有重要意义。

文中拟采用一种新方法来研究共享传输介质的传输冲突特性，以工业共享式以太网为对象，首先建立基于CSMA/CD机制的以太网数学模型，然后基于此模型对以太网进行定量计算，考虑负载的变化(如节点数，数据到达率)对以太网性能的影响，从而进一步分析以太网的实时性及可靠性。……