TCP/IP协议的另一不足之处就是所谓的“不可见通信”。这是指数据通信在一个与用户无关的后台自动完成。TCP/IP利用它来检查网络上各站点的状态。这种后台通信方式因为会引发冲突从而限制了确定性行为。

B&R快速以太协议满足以太网和实时性的要求

图二 TCP/IP栈图示,从硬件到应用软件

目前有多种不同的方案可用来处理这些以太网和TCP/IP的问题。

1.1 根据IEEE 802.1Q/802.1p定义数据包的优先级

按照IEEE802.1Q/802.1p的定义,设置优先级或在队列中临时储存了帧以后,就可以利用以太网头部的扩展范围进行流控制。这一过程通常由交换机处理。该方法的优点在于:高优先级的数据包定义了级别以后,以太网芯片本身就能处理这一功能—从而速度更快。不足之处在于只有新硬件才具备这一功能。该方案不再提供向下兼容性。而且,电子报文的顺序不再得到保证。而TCP/IP原本是具备这一特性的。

1.2 冲突概率

如果网络中没有太多的数据通信,那么冲突的概率会很低。冲突概率随着数据通信的增加而呈指数级的增长。当网络负载低于或等于10%的时候,某些方案会假设冲突是可避免的。可是实际上冲突仍在发生(尽管概率很低),同时实际利用的快速以太网带宽则有很大的降低。

1.3 在冲突域利用交换机分段

网段分割(利用交换机分割网络)是一种完全不同的方案。它能够完全避免冲突的发生。每个网络站点通过交换机连入网络,这种方式有些类似于一组点对点连接,即所谓的冲突域。如果不考虑成本,一个关键因素在于:交换机是智能化的,进入的数据包在分析以后直接发送给目标站点。这一方案比单纯集线器方式的反应速度更快,抖动也更小。

1.4 主-从方式

还有一种可能的替代方案:主从方式。它基于TCP/IP或UDP/IP,具有避免冲突的优点,但仍有着这些协议的缺陷。另一种可能性是采用特殊协议而抛弃TCP/IP。这种方案的优势在于由于几乎所有快速以太网的带宽都得到了利用,因此数据吞吐量得到了极大提高。但在主站之间的通信却是一个不足,即只有主-从-主的通信才是可能的。从站间的通信是不可能的。

1.5 时间片通信网络管理

贝加莱的出发点是进一步发展和改进主-从方式。这样,在高速率、高利用率的网络中以最小抖动传输的优势才得以体现。网络中每一个工作站与其他工作站,工作组,或所有其他工作站的通信也被严格地限定在规定时间内。这可确保每次只有一台在发送数据。由于没有冲突,从而做到了优化网络使用而不产生任何问题。这种方式就是ETHERNET POWERLINK(B&R 快速以太协议)所采用的方法。

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