工业以太网非周期数据通信实时性分析

doi:10.13190/j.jbupt.2014.01.010

北京邮电大学学报 ›› 2014, Vol. 37 ›› Issue (1): 43-47.doi: 10.13190/j.jbupt.2014.01.010

工业以太网非周期数据通信实时性分析

刘宁¹, 仲崇权², 林瑶瑶²

1. 河南理工大学机械与动力工程学院, 河南焦作 454000;
2. 大连理工大学控制科学与工程学院, 大连 116024

收稿日期:2013-04-24 出版日期:2014-02-28 发布日期:2014-01-07
作者简介:刘摇宁（1977—），男，讲师，博士，Email：lncn05@hpu.edu.cn.
基金资助:
国家高技术研究发展计划项目（2013AA040303）；国家科技支撑计划项目（2012BAH68F02）

Real-Time Performance Analyses of Nonperiodic Data Transmission in Industrial Ethernet

LIU Ning¹, ZHONG Chong-quan², LIN Yao-yao²

1. School of Mechanical and Power Engineering, Henan Polytechnic University, Henan Jiaozuo 454000, China;
2. School of Control Science and Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China

Received:2013-04-24 Online:2014-02-28 Published:2014-01-07

摘要/Abstract

摘要：

为了找到评估和改进EPA工业以太网通信实时性的方法，对EPA非周期报文的通信实时性能进行了研究. 通过分析EPA网络的通信调度机制和延迟产生机理，根据报文进队时机的不同，建立了4种非周期报文进队模式，并且分别对各个模式的调度特征、通信延迟和相互影响规律进行了分析，提出了非周期报文通信实时性理论模型. 通过理论分析和实例验证，发现3个制约非周期报文通信实时性的主要因素：①非周期报文传输的优先级反转；②通信调度机制的开销；③放弃发送权竞争后进队报文的处理方式.

关键词: 工业以太网, 非周期数据, 实时性, 延迟

Abstract:

To propose the method of evaluating and improving the real-time performance of Ethernet for plant automation (EPA) industrial ethernet, the real-time performance of EPA nonperiodic data transmission was studied. By analyzing EPA communication scheduling mechanism and its time delay generating regularity, nonperiodic messages were categorized as some modes according to their entering-queue time. The scheduling characteristics, communication delay of each mode and their interacting relations were studied, and the models of real-time performance of EPA system were established. Analyses and an instance verification, 3 key factors limiting the real-time performance of EPA nonperiodic messages transmission were found: ① priority inversion during the messages transmission; ② communication overhead of deterministic scheduling mechanism; ③ the processing method of nonperiodic messages that enter queue after the device gives up its competition right of transferring nonperiodic messages.

Key words: industrial Ethernet, nonperiodic data, real-time performance, time delay

中图分类号:

TP393.1

刘宁, 仲崇权, 林瑶瑶. 工业以太网非周期数据通信实时性分析[J]. 北京邮电大学学报, 2014, 37(1): 43-47.

LIU Ning, ZHONG Chong-quan, LIN Yao-yao. Real-Time Performance Analyses of Nonperiodic Data Transmission in Industrial Ethernet[J]. JOURNAL OF BEIJING UNIVERSITY OF POSTS AND TELECOM, 2014, 37(1): 43-47.

[1]	许凌毅, 韩道岐, 刘雯. 物联网中基于iBeacon的防碰撞广播方案[J]. 北京邮电大学学报, 2020, 43(2): 66-73.
[2]	姚建盛, 马春光, 袁琪, 李增鹏. 基于流内与流间网络编码的DTMSN广播传输机制[J]. 北京邮电大学学报, 2017, 40(5): 18-23.
[3]	王贺哲, 王慧强, 朱金美, 冯光升, 吕宏武. OCIGM：面向DTN路由的优化控制信息生成方法[J]. 北京邮电大学学报, 2017, 40(1): 79-83.
[4]	杨奎武, 陈越. 广播副本消除的DTMSN数据传输机制[J]. 北京邮电大学学报, 2016, 39(5): 26-32.
[5]	王小明, 朱腾蛟, 李鹏, 张立臣, 张丹. 机会网络中视频分块随机集中调度算法[J]. 北京邮电大学学报, 2016, 39(3): 75-79.
[6]	王慧强, 朱金美, 冯光升, 吕宏武. SaW-Utility:基于节点效用的DTN喷雾等待路由协议[J]. 北京邮电大学学报, 2015, 38(4): 128-132.
[7]	刘马良, 朱樟明, 丁昊宇, 杨银堂, 罗泽勇. 一种用于高速D/A转换器的1.6 Gbit·s^-1同步电路[J]. 北京邮电大学学报, 2014, 37(4): 69-73.
[8]	彭舰, 徐飚, 孙彦清, 刘唐. 基于Sink轨迹固定的异构延迟容忍网络数据传输机制[J]. 北京邮电大学学报, 2014, 37(3): 53-57.
[9]	杜保强, 左艳迪, 周渭, 董绍锋, 王延峰. 优于皮秒分辨率的特高频率测量方法[J]. 北京邮电大学学报, 2013, 36(6): 84-88.
[10]	李虎, 刘元安, 胡鹤飞, 袁东明, 段思睿. 延迟容忍的混合移动自组织网络的容量分析[J]. 北京邮电大学学报, 2013, 36(4): 1-6.
[11]	李进, 金龙旭, 韩双丽, 郝贤鹏, 武奕楠. 空间TDICCD相机图像压缩的提升小波变换实现技术[J]. 北京邮电大学学报, 2013, 36(2): 33-37.
[12]	苗苗周渭李智奇刘晨. 用于时间同步的高精度短时间间隔测量方法[J]. 北京邮电大学学报, 2012, 35(4): 77-80.
[13]	刘期烈,潘英俊,李云,王祥. 延迟容忍网络中基于分离时间和副本控制的路由算法[J]. 北京邮电大学学报, 2011, 34(2): 113-117.
[14]	刘期烈李云潘英俊赵晓娜. 运用HTC解决延迟容忍网络路由问题[J]. 北京邮电大学学报, 2010, 33(5): 28-32.
[15]	刘期烈李云潘英俊赵玲. 延迟容忍网络中基于复制率的拥塞控制算法[J]. 北京邮电大学学报, 2010, 33(4): 88-92.

工业以太网非周期数据通信实时性分析

Real-Time Performance Analyses of Nonperiodic Data Transmission in Industrial Ethernet

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