工業(yè)以太網(wǎng)中層次拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響

正常情況下，層次拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)送成功的概率為

可以證明S1

同樣可以得出結(jié)論：一般情況下，層次拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)比單總線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送成功率要高；層次拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)最壞情況出現(xiàn)的幾率遠(yuǎn)低于單總線網(wǎng)絡(luò)。

2 網(wǎng)絡(luò)性能分析

檢驗(yàn)一種網(wǎng)絡(luò)是否符合工業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，有以下幾個(gè)重要指標(biāo)：

1)最大響應(yīng)時(shí)間．經(jīng)上面數(shù)學(xué)分析，在沒(méi)有沖突碰撞時(shí)，由于層次拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)的級(jí)數(shù)增加，導(dǎo)致發(fā)送延遲和傳輸延遲都增加，固有延遲略有增加．

但一般情況下，排隊(duì)延遲是造成不確定性的主要原因．層次拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)的排隊(duì)延遲要遠(yuǎn)小于單總線網(wǎng)絡(luò)，最大響應(yīng)時(shí)間具有固定性，比單總線網(wǎng)絡(luò)性能要好。

2)數(shù)據(jù)包丟失率．單總線網(wǎng)絡(luò)在負(fù)載加重，甚至出現(xiàn)沖突風(fēng)暴時(shí)，丟包現(xiàn)象比較嚴(yán)重．層次拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了分段，沖突概率大大減?。挥布O(shè)備中還增加了緩沖功能和雙通道功能；有的還設(shè)置了優(yōu)先級(jí)．這些措施降低了數(shù)據(jù)包丟失率，增加了數(shù)據(jù)發(fā)送的確定性，保障了現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

3)傳輸速率．單總線網(wǎng)絡(luò)在輕負(fù)載、無(wú)沖突的情況下，固有延遲較小，傳輸速率大．但一般情況下，尤其是負(fù)載重的時(shí)候，存在不確定的等待延遲，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率大大下降．層次拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)的沖突碰撞概率減小，使得數(shù)據(jù)發(fā)送成功率增大，傳輸速率增大．由硬件劃分的層次網(wǎng)絡(luò)中還能實(shí)現(xiàn)多網(wǎng)段的并行運(yùn)行，傳輸速率明顯提高。

4)突發(fā)事件的處理．在工業(yè)以太網(wǎng)出現(xiàn)一些意外情況時(shí)，應(yīng)有相應(yīng)的緊急處理措施以保證數(shù)據(jù)的安全性．層次拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)在突發(fā)事件處理方面占有很大的優(yōu)勢(shì)．在層次拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)的某個(gè)網(wǎng)段出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，其他網(wǎng)段還能正常使用，有利于限制故障影響和故障排除，魯棒性較好，尤其在數(shù)據(jù)發(fā)送量突然增加時(shí)，還可以減少?zèng)_突風(fēng)暴發(fā)生的可能性。

5)傳輸介質(zhì)．工業(yè)以太網(wǎng)面對(duì)的是復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，傳輸介質(zhì)是否能保證數(shù)據(jù)穩(wěn)定、可靠地傳輸是重要的選擇標(biāo)準(zhǔn)．現(xiàn)在很多工業(yè)以太網(wǎng)都采用了相應(yīng)措施，設(shè)備可靠性得到一定程度的保證．層次拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)比單總線網(wǎng)絡(luò)增加了硬件設(shè)備，增加了網(wǎng)絡(luò)傳輸距離，網(wǎng)絡(luò)接口相應(yīng)增多，傳輸介質(zhì)的安全性略有下降。

3 結(jié)語(yǔ)

由上面幾個(gè)性能指標(biāo)可以發(fā)現(xiàn)，層次拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)的綜合性能要優(yōu)于單總線網(wǎng)絡(luò)．當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較小時(shí)，采用單總線好，因?yàn)樗墓逃醒訒r(shí)較??；但當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載增大時(shí)，采用層次拓?fù)漭^好，它能有效減少?zèng)_突風(fēng)暴，增加工業(yè)以太網(wǎng)的確定性和可靠性，提高數(shù)據(jù)發(fā)送速率，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能。