实时性测试结果：ARCnetvsBACnet

2023-08-29 理论教育版权反馈

【摘要】：图7-42所示为ARCnet网络节点发送一次数据包的过程。ARCnet网络中的令牌等待延迟和节点数、网络负载以及是否发生网络重构相关。在ARCnet网络中，每个节点数据信息的实时性也会不同，可采用轮询方法来保证强实时性的节点信息及时得到发送。

衡量通信实时性的指标是通信的延迟时间，即从指令的产生到目的节点收到该指令开始执行的时间。

1.通信延迟

ARCnet的通信延迟时间划分为：生成延迟、令牌等待延迟、传输延迟和接收延迟4个部分，如图7-41所示，其中，生成延迟为由源节点处理器接收到本节点的请求，到它将准备好的数据写入ARCnet控制器内部RAM的时刻；令牌等待延迟为从节点传递令牌给下一节点到此节点再次接收到令牌的时刻；传输延迟为从节点收到令牌帧的时刻到将令牌传递给下一节点的时刻；接收延迟为从数据帧脱离总线到将其中的有效数据提供给接收节点微处理器中目标任务的时刻。按照现在的微处理器水平，生成延迟和接收延迟均可忽略不计。故延迟时间可用令牌等待延迟加传输延迟来表示。

图7-41 通信延迟时间

2.ARCnet网络中的时间参数

（1）帧长度小和收发响应及介质传输时间短

ARCnet网络帧长度小，收发响应时间和介质传输时间短。这里的收发响应时间是指ARCnet控制器接收数据结束后，从接收状态转换到发送状态，开始对所接收数据作出响应所需要的时间。介质传输时间是指从一个节点发出的电信号到另一个节点收到这个电信号所需的时间。介质传输时间因电缆介质类型的不同而不同。

（2）响应超时

一个节点发送完信息后等待目的节点回答确认的最大时间间隔叫响应超时，计为T_rp。如果响应时间超过了T_rp，则发送信息的节点就认为目的节点已经掉网。T_rp约等于介质传输最大延时的两倍与收发转换时间之和。

图7-42 ARCnet网络发送数据包过程

（3）恢复时间和网络空闲超时

从响应超时发生到开始传递令牌的时间叫恢复时间，计为T_n；网络处于空闲状态的最大时间间隔叫网络空闲超时，计为T_w，发生网络空闲超时将导致网络重构。

ARCnet网络的实时性可以用以上一些时间参数描述。

3.传输延迟和令牌等待延迟

传输延迟定义为从节点收到令牌帧到将令牌传递给下一节点的时间。图7-42所示为ARCnet网络节点发送一次数据包的过程。

令牌等待延迟即令牌在网络中循环一周所需的时间。它是令牌环网的一个重要参数，如果每个站都有报文发送，最坏情况下，等待取得令牌和发送报文的时间应该等于全部令牌传送时间和报文发送时间的总和。为了确保网络的实时性，令牌等待延迟时间需要是确定的，这就需要限制每个站发送帧的最大长度。ARCnet网络中的令牌等待延迟和节点数、网络负载以及是否发生网络重构相关。在令牌传递过程中，如果发生网络重构，则需将网络重构时间计入令牌等待延迟。网络重构时间与节点数目、节点间传输延迟和最大节点地址相关。

4.提高网络实时性方法

在ARCnet网络中，传输延迟是确定的，令牌等待延迟是根据网络节点数以及负载变化的。当负载增加时，网络实时性会变得较差，因此既要保证网络数据传输的实时性，又要可靠传输所有数据。

在ARCnet网络中，每个VCU、CCU或IDU节点发送的信息实时性不同，根据信息的实时性程度，将其分为强实时数据和弱实时数据。强实时数据要求时限截止前发送；弱实时数据使用强实时数据未使用的带宽资源。网络中每个节点根据信息实时性设置本节点的目标令牌循环时间（Target Token Rotate Time，TTRT），当节点收到令牌后，将连续两次收到令牌之间的时间与本节点目标令牌循环时间TTRT相比较，如果小于TTRT，则表明令牌早到，传输本节点的弱实时数据。如果大于TTRT，则表明令牌晚到，不传输本节点的弱实时数据，弱实时数据将会在网络负载减轻时得到传输。在ARCnet网络中，每个节点数据信息的实时性也会不同，可采用轮询方法来保证强实时性的节点信息及时得到发送。这样，既保证强实时数据的实时性，也使弱实时数据得到可靠传输。

实时性测试结果：ARCnetvsBACnet

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