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。     

工业以太网中IEEE802.1p优先权调度协议改进

以交换式工业以太网网络控制系统为研究对象,针对采用IEEE 802.1p优先权调度的交换机内部排队延迟,提出了调度改进构想,对硬实时数据流和非硬实时数据进行区别处理.构建了一个典型的树形拓扑交换式以太网模型,计算了优先权调度改进后周期性实时数据帧在各个传输环节的最大延迟,同时推导了优先权调动改进方案应满足的基本条件.最后通过OPNET软件进行了仿真验证,结果表明IEEE 802.1p优先权调度协议改进可以提高工业以太网中硬实时数据传输的实时性.     

以太网分布式测试系统中实时传输技术研究

介绍了分布式测试系统中通信的特点;分析交换式以太网的工作方式及以太网中端到端延时的因素;针对测试系统中实时传输的要求,利用UDP传输的高效性,提出一种基于UDP用于测试领域的可靠传输协议RUT(Reliable UDP for Test System);通过设置接收缓冲区,发送缓冲区,以及对发送的数据进行确认等措施,保证数据在测试网络中可靠传输;经过测试该传输协议具有较好实时性和可靠性,并应用于工业测控领域。     

EDF调度算法在COTS交换式工业以太网上的实现

将交换式以太网引入工业实时通信领域正受到越来越多的关注,但是,基于成熟商用组件技术（COTS）的交换式以太网在实时性方面的缺陷限制了其在工业实时通信领域中应用。基于FTT模型（Flexible Time—Triggered communication paradigm）,在无须对现有交换以太网做任何硬件改动的前提下,实现了交换式以太网上周期性实时消息与其它消息在时间上严格隔离,并针对周期性实时消息传输提出了一种基于EDF的实时性调度算法,仿真实验表明该算法具有明显的优点。     

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。     

改进的WRR策略在交换式工业以太网中的最大时延计算

为满足不同类型的数据在交换式工业以太网中传输的不同要求,在交换机中引入具有优先级队列的加权轮循(Weighted Round Ring,WRR)策略,应用网络演算理论推导不同类型的数据在该策略下的等待时延上界,得出计算公式,并与绝对优先级调度算法进行比较,展现该策略在工业以太网中应用的优越性.     

OPC规范及其在交换式工业以太网中的应用

重点介绍了最新的基于Version2．05A OPC数据访问标准，叙述了OPC技术在交换式工业以太网中的实时数据采集方面的应用，同时介绍了交换式以太网的硬件组成。OPC应用很好地实现了系统的高效性和实时性。     

ARP协议攻击原理及其防范

随着计算机网络技术的不断发展,交换式设备由其自身的先进性在局域网的应用比重越来越大;以太网逐渐从共享式过渡到交换式,但是与此同时伴随出现了一系列的安全问题。在共享式以太网中,数据报是以广播方式发送的,所以网络上的任何一台计算机都可以接收到整个网络上的所有通信数据。而在交换式以太网中,数据的传输     

交换式以太网的计算机建模与仿真

文章在对以太网原理和运行机制以及交换式以太网工作原理深入研究的基础上,对交换式以太网系统进行了基于传输层的模型抽象,采用面向事件的模拟仿真建模方法定义网络实体以及相关事件,并且将仿真结果与实测数据进行了对比。     

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.     

一种用于工业以太网交换机的GOOSE报文优先转发方法

GOOSE(面向通用对象的变电站事件)是IEC61850标准中定义的用于解决智能电子设备(IED)之间互相通信的数据模型,GOOSE报文用于控制开关的跳闸或者合闸等关键信息,因此要求其具有很高的可靠性与实时性.目前在智能变电站中主要使用工业以太网交换机实现GOOSE报文的传输,文章介绍了一种用于工业以太网交换机的GOOSE报文优先转发方法,给出了具体的实施流程,并进行验证,实现了GOOSE报文在网络中的可靠快速传输,特别是在网络中存在大流量高优先级背景数据时,保证GOOSE报文无丢包且传输时延不受影响.     

基于双端口以太网交换机KSZ8842的特殊应用

KSZ8842是一个双端口以太网交换机芯片,应用于视频传输系统、运动控制、工业控制传感器设备等。一般KSZ8842的设计与应用是将其作为低转发延迟,带片上帧缓冲储存器的高速以太网交换器使用。利用芯片内部提供的静态MAC地址列表功能,将芯片内部的两个端口进行隔离,实现两个端口独立的数据收发,在应用上可以替代两片网卡芯片。     

高速低能X射线工业CT数据采集与传输

为满足低能X射线工业计算机断层(CT)扫描成像系统在快速扫描及大批量数据传输方面的应用需求,设计一种低能X射线工业CT高速数据采集与传输系统。系统选用DT公司X-CARD 0.2-256G为探测器,将高速时分复用电路与数据缓存乒乓操作相结合,以适应高速模数转换的需要;采用以现场可编程门阵列(FPGA)为主控芯片的千兆以太网设计,以满足多通道数据的高速传输要求。实验结果表明,系统数据采集速度达到1MHz,以太网传输速度达到926Mb/s,动态范围大于5000。该系统可有效缩短低能X射线探测扫描时间,可满足更多通道的数据传输要求。     

基于以太网和GPRS的冗余通信电源监控系统

为保证电源远程监控过程中数据传输的稳定性,本文以STM32F407ZGT6芯片为主控芯片,基于以太网和GPRS设计了一种具备冗余通信功能的电源监控系统.该系统在数据传输过程中可根据系统运行状态在以太网和GPRS无线模式中自由切换,保证数据传输的稳定性.试验表明,该系统提升了整个监控系统的稳定性和可靠性.     

γ射线工业CT数据采集传输系统

针对多通道γ射线工业计算机断层扫描(CT)的高速数据采集和远距离传输需求,应用点对点传输,设计了基于数据报协议(UDP)的现场可编程门阵列(FPGA)数据采集传输系统.系统增加FPGA计数单元,可扩展更多通道进行数据采集.主控以FPGA作为核心,将UDP用Verilog编程的方式在FPGA中实现,控制以太网接口芯片将数据传至上位机,上位机界面与底层传输电路的相互通信利用VC++6.0编程实现.实验结果表明:在100 Mb/s全双工模式下进行网络测试,其网络利用率稳定在93%,传输速度为93 Mb/s(即11.625 MB/s);上位机能正确地接收到底层电路所发送的数据;能够满足γ射线工业CT高速数据采集系统在速度和距离上的传输要求.     

工业以太网交换机不间断供电系统设计

针对工业以太网交换机对供电电源质量要求较高的问题,设计了一种工业以太网交换机不间断供电系统;详细介绍了该系统硬件电路即直流稳压供电电路、蓄电池充电管理控制电路、蓄电池温度检测电路、电源切换电路、CAN总线通信电路和单片机控制电路的设计,并给出了该系统主程序流程。试验结果表明,该系统具有动态响应快、静态功耗小等特点,可满足复杂环境下的工业以太网交换机供电需求。     

一种大功率多光口本安万兆交换机设计方案

针对目前煤矿井下通信中日渐增多的带宽需求和通信要求,提出一种大功率多光口本安万兆交换机的设计方案。硬件电路由万兆交换电路、隔离电源模块、电源管控单元、DDM及光模块电路组成,软件设计基于嵌入式Linux操作系统。该多光口本安万兆交换机符合本安设计要求,适用于煤矿井下复杂恶劣的工作环境、支持万兆上行通讯或组成冗余环网,多个光口可依现场环境配置为万兆或千兆,具有很高的可靠性和实时性,满足井下工业以太网本安终端设备的数据传输要求。     

面向菊花链拓扑结构的以太网高效实时协议

在工业自动化领域,采用菊花链拓扑结构的实时以太网得到了较为广泛的应用.在这种结构上,应用时间槽调度实时协议会由于数据交换次数的增多、延迟增大带来较为严重的效率问题.文章在分析其效率问题产生根源的基础上,提出一种高效实时协议.该协议能够充分利用实时以太网的全双工特性,减小数据交换延迟的影响.理论分析和实验结果证明,此协议能有效利用带宽,对通信效率有较大的改善.为采用菊花链拓扑结构的实时以太网,在工业领域的应用提供了更好的支持.     

嵌入式网关设计及其在异构系统集成中的应用

为了实现串口与工业以太网之间数据的传输,采用嵌入式Intemet技术,以高性能、低功耗32位RISC结构的ARM9微处理器S3C2410和嵌入式实时操作系统Linux为核心,设计了智能工业以太网网关,并基于ARM-Linux平台,在网关中构建了嵌入式Web服务器.最后,将特定工业监控设备串口通信协议集成到网关中.经测试和实践表明,该网关性能稳定,可以提供Web服务,为数据采集和工业控制系统的异构集成提供了有效的解决途径.