基于积分法的共享式以太网建模和实时性定量分析

admin · 发表于 2022-9-2 09:25:45

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近十年来，随着互联网技术飞速发展，以太网凭借着低成本、高性能和高速等优点成为了商业通信中的主导网络技术。但传统以太网本身具有的通信延时不确定性，阻碍了其在工业控制中的应用。在工业控制背景下，定量分析共享式以太网实时性，不仅能为改进以太网提供了评价基准和理论依据，也为共享式以太网能应用在实时性要求不高的工业网络中扫除了障碍，是解决以太网实时性题目的重要技术。目前国内外对共享式以太网实时性的研究，多限于定性分析，缺乏基于准确数学模型的定量分析。为了定量分析共享式以太网的实时性，本文先根据工业控制领域的网络通信特点提出了模型的假设条件，并在详细分析了以太网网络冲突类型的基础上，采用积分法对基于CSMA/CD介质访问方法和二进制指数退避算法的以太网进行了建模，实现了以太网模型的网络时间连续性和节点有限化，得出了网络冲突概率和失败概率的公式，并对端到端通信延时进行了详细分析，最终构建了在工业背景下评价共享式以太网的实时指标体系和模型系统。本文在对共享式以太网的网络冲突进行了细致分析之后，提出了以前一直被研究者忽略的传播延时冲突，并把其作为主要冲突类型加以分析。经过基于所建模型的定量分析，求出了不同节点数时的网络冲突概率、帧发送失败概率、平均失败周期和通信延时，研究了不同网络参数对以太网实时性的影响，对比了考虑和不考虑传播延时冲突时的冲突概率，验证了负载不变时节点数增大网络实时性变差。最后本文利用MATLAB编程验证了的模型所得结果的正确性。

基于积分法的共享式以太网建模和实时性定量分析

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