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本文首先阐述了以太网的应用和实时化的改进技术，然后在研究造成网络通信延迟的三个因素基础上提出了基于RTLINUX的实时以太网的实现技术。文章描述了基于RTLINUX的实时以太网的关键技术实现：多队列数据交换机制、基于地址映射表的缓冲区管理机制、数据帧小型化机制。
论文关键词：RTLINUX，LINUX，实时以太网，通信延时

 

1.引言

以太网(Ethernet) 是当前应用最普遍的局域网技术，它很大程度上取代了其他局域网标准，如令牌环、FDDI和ARCNET。Ethernet遵循IEEE802.3标准，采用带冲突检测的载波侦听多路访问(CSMA/CD)协议解决介质访问冲突.由于CSMA/CD协议采用随机争用介质方式访问网络，使得网络节点发送与接收信息的时间变得不可预测，因此，现有Ethernet网络不具有我们所谓的实时性。为了使传统的Ethernet具有较好的实时性，很多研究人员提出了改进Ethernet网络的途径：

1)交换式以太网^[1]：这种方法用交换机取代集线器(hub)，以把整个以太网分割成多个独立的冲突域通信延时，这样在降低冲突的同时保证了传输时间的可预测性。

2)传输整形^[2]：这种方法在传输层(如TCP/UDP)与Ethernet之间增加了一个流量整形器，以使网络的平均负载始终保持在某个较低的规定值，利用低负载、低冲突概率的原理来保证消息传输时间的可预测性；

3)增加实时通信控制层^[3]：这种Ethernet实时化改进采用最多的方法。该方法主要在MAC层上增加一个实时通信控制层控制消息的发送与接收。如令牌传递、时分多路访问、虚拟时间协议等都使用这种方法。