实时网络通信系统的分析范文

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【摘要】

在嵌入式工业应用中，实时通信系统具有十分重要的意义。把通用网络作为切入点，阐述了几种基本的网络结构模型，把嵌入式实时网络通信系统作为例子，分析了一般网络的缺陷。在此基础上，对实时网络通信系统设计的研究思路进行了初步分析。

【关键词】

实时通信；网络；分析设计

1网络体系结构

通常，节点是由多个相互联接的计算机所构成，单独来看，一台具备通信功能的计算机就是一个单一的节点，是根据施工方式的层次结构而组成的。属于不同系统的实体之间的每一个层次都可以相互沟通。底部为七层的OSI网络参考模型组成由：会话层、物理层、表示层、网络层、传输层、数据链路层、和应用层构成，该模型是一个异构的系统，它提供了一个标准的通信互联系统框架下的基本规则。同一个应用程序的不同系统的抽象结构的参考模型称为等效层实体，每一层都有一个上层调用接口。在不同的应用实体之间进行通信，是完整的网络通信的基础。该应用包括文件传输服务、电子邮箱系统等不同的系统相互通信，遵守语义（同步信息和错误处理），对等实体之间的协议的协议（数据格式，编码等）和时间（速度匹配和排序）的三个部分。通信的传输协议，包括传拓扑结构、输介质和介质访问控制方法这三个方面，可以说三个方面缺一不可，在通信传输过程中都起到非常关键的作用。一般协议属于链路层和物理层协议，作为支持网络硬件环境的基础。介质访问控制是指包括所有设备的，如工作站，桥梁时，共享传输介质时的传输介质的所有权分配操作。根据是中心站点发送命令还是所有站点联合把设备分为集中式和分布式控制，由中心站点发送允许命令的是集中式，决定设备是否可以将数据发送到网络，分布式是所有工作站联合动态发送数据。根据设备控制介质的方法不同又可分为三类，预约式、循环式、竞争式。

2实时通信网络的研究方向

在物理层底层修改网络协议的关键，通过定量的信道占据时间以此满足通信的实时性要求是众多研究者的主要研究内容。这种方法需要改动一些硬件比如网卡。改动物理协议使得所有其他上层协议变化变化，形成最终的支持系统。传统的嵌入式网络使用这种方法的成本很高，开发时间长，可移植性和灵活性差，专用型强。另一个有效的解决方案是基于IEEE802.3协议的基础上，考虑使用令牌控制对介质的访问，防止报文碰撞。虚拟化化的令牌不需要太多的硬件变化，令牌服务管理需要大量的支持和保障，以确保令牌服务器的正常运营。对于软件的成本和网络运营成本增加将会使得新的协议将大大增加。实时通信协议大多集中在一个方面，因此嵌入式实时通信系统的设计需要不同的方法。

3实时网络通信系统分析设计要点

设计实时网络通信系统需要考虑很多问题比如：预算成本、应用背景、管理方案和后期维护等等各种问题，这些问题都将影响网络通信的运营。在这里，我们把嵌入式网络通信系统作为例子将对实时网络通信系统设计中的要点问题做出相关说明。

3.1网络总体模型结构以及特定在原型系统的设计中，网络节点在特定的嵌入式节点下，通过以太网连接各节点。网络通信系统功能：服务器节点实时监控和嵌入式节点状态。在整个网络的范围内用一个远程节点，远程节点可以是一个一台信息通用计算机，也可以是一个特殊的节点，它需要通过互联网的形式通过互联网接入服务器节点，从而对嵌入式网络进行实时监控。

3.2中间件的功能以及层次结构中间件的实时模型有远程终端节点和控制器节点之分，控制器在子网内且每个子网只仅有一个。控制器事务由调度管理通信，远程终端只需要控制器的命令来完成访问操作的响应。控制器要完成传递控制和仲裁功能，控制器的协调运行才能确定节点的开始发送数据点的时间，也能保证节点的时间周期发送数据。为上层提供服务，通过通信机制来规范编程接口。中间件作为Linux系统的系统服务项，以模块化封装中间件的实现方便系统守护进程，需要访问系统资源，适应环境。用启动自动加载系统构建模块。内核的统一网络，在节点启动相应的硬件通信模块后自动称为节点，是一种周期性的数据。无需参加数据交换节点可由用户手动删除。

3.3RTCC协议基于命令/响应模式的C-S模型，使用嵌入式实时通信系统的结构、框架、错误信息的顺序和流量控制和上层服务接口统称为RTCC协议。该协议适用于专用网络具有以下特点：基本标准的以太网中，竞争机制是CSMA/CD，TCP/IP协议兼容，没有其他Web服务网络中存在。使用RTCC协议的私人网络的特点是不需要对硬件做太多改变，并保持兼容TCP/IP协议。

4结语

实时通信系统的发展方向应该是确保每个节点和整个网络的实时性，只有保证每一个环节都能够落实到位，才能以此来满足工业化需求。修改虚拟令牌环或底层协议的方式难以满足嵌入式网络通信系统的实时要求。嵌入式网络通信系统的设计需要采用特定的系统结构模型，模块化的中间件通过使用特定RTCC协议，为上层应用程序提供服务接口。

参考文献

[1]沈涛.Linux内核实时性以及网络实时性的研究[D].南京邮电大学，2013.

[2]曹志军.移动网络通信系统优化设计的方法[J].信息通信，2013，07：204~205.

[3]周安栋，张伽伟，石鸿萍.ARM11嵌入式系统实时网络通信和LCD显示的实现[J].现代电子技术，2011，16：7~9.

作者：傅国平 单位：中国电子科技集团公司第二十二研究所