控制網(wǎng)絡(luò)的性能評(píng)估以太網(wǎng)控制網(wǎng)以及設(shè)備網(wǎng)

1、 南 京 理 工 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯學(xué)院（系）： 自動(dòng)化學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 姓 名： 劉丹 學(xué) 號(hào)： 0908190137 (用外文寫)外文出處： IEEE Control Systems M agazine 附 件： 1.外文資料翻譯譯文2.外文原文。 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)： 簽名： 年 月 日注：請(qǐng)將該封面與附件裝訂成冊(cè)。附件1：外文資料翻譯譯文控制網(wǎng)絡(luò)的性能評(píng)估：以太網(wǎng)，控制網(wǎng)，以及設(shè)備網(wǎng)Feng-Li Lian, James R. Moyne, and Dawn M. Tilbury引言：控制系統(tǒng)的傳統(tǒng)通信體系結(jié)構(gòu)是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的，在工業(yè)上已經(jīng)成功應(yīng)用了幾十年。然而，

2、日益擴(kuò)張的物理設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)顯示出點(diǎn)對(duì)點(diǎn)體系的局限性。因此，一個(gè)傳統(tǒng)的發(fā)散式的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)控制系統(tǒng)不再滿足新的需求，比如說(shuō)：模塊化，分散控制，綜合診斷，快捷維護(hù)和低成本1。擁有公共總線的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)被稱為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（NCS），它有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，如布線體積小和分布式處理。特別是對(duì)制造系統(tǒng)，NCS架構(gòu)的處理能力可以利用每個(gè)節(jié)點(diǎn)容許模塊化和標(biāo)準(zhǔn)接口的互換性以及互操作性?；趯?duì)象模型單獨(dú)的通用設(shè)備,設(shè)備類型具體由生產(chǎn)商的特殊用戶的功能決定。許多不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被應(yīng)用在控制系統(tǒng)。本文中，我們將比較其中的三種：以太網(wǎng)總線（CSMA/CD），令牌環(huán)總線(e.g., ControlNet)，控制器局域網(wǎng)總線(e.g., Dev

3、iceNet)。我們將考慮每種控制網(wǎng)絡(luò)怎么被應(yīng)用為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的通信主干，連接傳感器，致動(dòng)器和控制器。我們將詳細(xì)討論每一種網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)訪問(wèn)控制（MAC）的子層協(xié)議。對(duì)于每一種協(xié)議，我們學(xué)習(xí)相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于控制情形的關(guān)鍵參數(shù)，包括網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，預(yù)期時(shí)間延遲的幅度和時(shí)間延遲的特點(diǎn)。不同情形下的模擬結(jié)果將被展示，并總結(jié)每一種網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)缺點(diǎn)。性能指標(biāo)：分布式系統(tǒng)包含大量的互聯(lián)設(shè)備一起執(zhí)行所需的操作，應(yīng)用于很多領(lǐng)域。例子包括工業(yè)自動(dòng)化、樓宇自動(dòng)化、辦公室和家庭自動(dòng)化,智能車輛系統(tǒng)和先進(jìn)的飛機(jī)和航天器2 - 6。根據(jù)不同的信息交換數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)或控制網(wǎng)絡(luò)可能被使用。數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是大數(shù)據(jù)包，相對(duì)少的猝發(fā)性傳播和高數(shù)據(jù)

4、率。他們一般不會(huì)有嚴(yán)格的真實(shí)時(shí)間約束?？刂凭W(wǎng)絡(luò)，正相反，必須在一個(gè)相對(duì)較大的組節(jié)點(diǎn)穿梭無(wú)數(shù)小而多的數(shù)據(jù)包來(lái)滿足要求的時(shí)效性。區(qū)分控制網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵元素是滿足實(shí)時(shí)和時(shí)效性要求高應(yīng)用的能力7。一個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，決策和控制功能(包括信號(hào)處理)可以分布在網(wǎng)絡(luò)上的控制器。然而，當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，一個(gè)新的約束條件必須滿足要求有線寬帶的通信網(wǎng)絡(luò)。有效帶寬的網(wǎng)絡(luò)被定義為最大數(shù)量的有意義的數(shù)據(jù),可以將單位時(shí)間傳輸,不包括標(biāo)題、填充、填料等，網(wǎng)絡(luò)帶寬等于原始比特每單位時(shí)間傳輸?shù)臄?shù)量。四個(gè)因素會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)帶寬的可用性：網(wǎng)絡(luò)中各種通信設(shè)備的采樣率，需要同步操作的元素的數(shù)量，數(shù)據(jù)或消息大小的信息，以及控制信息

5、傳輸?shù)慕橘|(zhì)訪問(wèn)子成協(xié)議8。因此，為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)定時(shí)約束和保證性能，必須分析網(wǎng)絡(luò)流量的優(yōu)化和設(shè)備控制器的設(shè)計(jì)。影響控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能指標(biāo)包括訪問(wèn)延遲、傳輸時(shí)間、響應(yīng)時(shí)間、消息延遲、消息沖突(比例的沖突),消息吞吐量(比例的數(shù)據(jù)包丟棄),數(shù)據(jù)包大小、網(wǎng)絡(luò)利用率和設(shè)定帶寬。對(duì)于控制系統(tǒng)，待選的控制網(wǎng)絡(luò)一般必須滿足兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：有界時(shí)滯和傳輸保證；也就是，一條消息必須在有界時(shí)滯的情況下成功傳輸。例如，傳感器到致動(dòng)器不成功的傳輸或大的延時(shí)的信息可能降低系統(tǒng)性能或造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。幾個(gè)協(xié)議的擬定必須滿足這些控制系統(tǒng)的要求。他們包括以太網(wǎng)（IEEE 802.3：CSMA/CD），令牌總線（IEEE 8

6、02.4）,令牌環(huán)網(wǎng)（IEEE 802.5）,和控制器局域網(wǎng)（CSMA/AMP）.典型的控制系統(tǒng)都是基于兩個(gè)介質(zhì)訪問(wèn)協(xié)議之一的：控制器局域網(wǎng)，被智能分布系統(tǒng)（SDS），設(shè)備網(wǎng)利用，和控制器局域網(wǎng)界限；和令牌環(huán)網(wǎng)或者令牌總線，應(yīng)用在現(xiàn)場(chǎng)總線（PROIFIBUS）10,生產(chǎn)自動(dòng)化協(xié)議（MAP）11，控制網(wǎng)12,光纖式數(shù)據(jù)接口（FDDI）13。 控制網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)在這個(gè)部分，我們討論三個(gè)備選控制網(wǎng)絡(luò)的MAC子層協(xié)議：以太控制網(wǎng)（令牌總線網(wǎng)），和設(shè)備網(wǎng)（控制器局域網(wǎng)）。（考慮到以太網(wǎng)不完全是解決協(xié)議而只是一個(gè)MAC子層定義，然而，控制網(wǎng)和設(shè)備網(wǎng)是完全的解決協(xié)議。根據(jù)當(dāng)下流行的用法，我們用詞條“以太網(wǎng)”來(lái)指代

7、基于以太網(wǎng)的完全協(xié)議。）MAC子層協(xié)議，也就是描述獲得網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)權(quán)限的協(xié)議，必須滿足網(wǎng)絡(luò)嚴(yán)格時(shí)限/真是時(shí)間響應(yīng)，以及滿足各節(jié)點(diǎn)之間傳輸?shù)馁|(zhì)量和穩(wěn)定性14.因此我們的討論和對(duì)比集中在MAC子層協(xié)議上。以太網(wǎng)（CSMA/CD）以太網(wǎng)用CSMA/CD機(jī)制來(lái)解決傳輸媒介的連接。CSMA/CD協(xié)議被歸類于IEEE 802.3網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，在15-17中簡(jiǎn)略描述。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)想要傳輸，它收聽(tīng)網(wǎng)絡(luò)。如果網(wǎng)絡(luò)忙，他就一直等到網(wǎng)絡(luò)閑置；否者它就會(huì)立即傳輸。如果兩個(gè)或者更多的節(jié)點(diǎn)收聽(tīng)閑置網(wǎng)絡(luò)并且決定同時(shí)傳輸，這些節(jié)點(diǎn)的消息和消息就會(huì)發(fā)生沖突。而當(dāng)傳輸?shù)臅r(shí)候，節(jié)點(diǎn)也必須注意消息沖突。一旦察覺(jué)到兩個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)的消息沖突，一個(gè)

8、節(jié)點(diǎn)的傳輸立即停止然后等待一個(gè)隨機(jī)長(zhǎng)度的時(shí)間延遲傳輸。這個(gè)延遲時(shí)間的長(zhǎng)度取決于標(biāo)準(zhǔn)二進(jìn)制指數(shù)后退(BEB)算法：之前的時(shí)間再次嘗試是隨機(jī)選擇介于0和(2i-1)段時(shí)間,在那里i表示第i沖突事件檢測(cè)節(jié)點(diǎn)和一個(gè)段時(shí)間是最小往返傳輸所需時(shí)間。然而，經(jīng)過(guò)10次沖突之后,間隔的最大值被固定在1023。在16次消息沖突后，節(jié)點(diǎn)停止嘗試傳輸并返回失敗信息給節(jié)點(diǎn)微處理器。進(jìn)一步的恢復(fù)會(huì)在高一層嘗試17。以太網(wǎng)的構(gòu)架形式在表17和18?？偣蚕?6字節(jié)。數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)尺寸在46字節(jié)到1500字節(jié)之間。目的地址到校驗(yàn)和（72字節(jié)，包括序言和開(kāi)始分隔符）之間有一個(gè)非零的最小數(shù)據(jù)規(guī)模的要求,因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)規(guī)定的有效幀必須至少6

9、4個(gè)字節(jié)長(zhǎng)。如果數(shù)據(jù)部分的一個(gè)幀像是少于46字節(jié)，那字段是用來(lái)填寫框到最小值。用這個(gè)最小值限制有兩個(gè)理由。第一。這使得可用的“垃圾”幀像容易識(shí)別。當(dāng)一個(gè)收發(fā)器檢測(cè)到?jīng)_突,它將縮短當(dāng)前幀,這意味著流浪零碎的幀頻繁出現(xiàn)在線路中。第二，它可以防止一個(gè)節(jié)點(diǎn)在第一位已達(dá)到盡頭電纜前完成短幀傳輸,它可能會(huì)沖突與另一個(gè)幀像。對(duì)于一個(gè)10Mb/s且最大長(zhǎng)度是2500m和四個(gè)中繼器的以太網(wǎng)，最小幀像周期或時(shí)槽間隔是51.2微秒，這個(gè)時(shí)間是在10Mb/s中傳輸64字節(jié)17。優(yōu)點(diǎn)：因?yàn)榈偷慕橘|(zhì)訪問(wèn)消耗，以太網(wǎng)用一個(gè)簡(jiǎn)單操作算法和一個(gè)幾乎無(wú)延時(shí)的低的網(wǎng)絡(luò)載入11。相比于令牌總線和令牌環(huán)網(wǎng)沒(méi)有傳輸帶寬。以太網(wǎng)就像控制網(wǎng)

10、常用的10Mb/s的標(biāo)準(zhǔn)（e.g.,Modbus/TCP）;高速（100Mb/s甚至1Gb/s）以太網(wǎng)主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)17,22.缺點(diǎn)：以太網(wǎng)是一個(gè)非確定性的協(xié)議且不支持任何信息優(yōu)化的。在搞網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的情況下，信息沖突是一個(gè)主要的問(wèn)題因?yàn)樗鼈兇蟠蟮挠绊憯?shù)據(jù)吞吐量和也許不受限制的時(shí)間延時(shí)11,20。以太網(wǎng)俘獲效應(yīng)存在一標(biāo)準(zhǔn)BEB算法，這種情況下，節(jié)點(diǎn)傳送時(shí)間是固定的長(zhǎng)時(shí)間，不管其他節(jié)點(diǎn)的介質(zhì)訪問(wèn)，造成不公平，導(dǎo)致大量的性能退化21?；贐EB算法，消息可能會(huì)在多次沖突中被丟棄；因此，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸不會(huì)得到保證。因?yàn)楸仨毜淖钚】捎脦叽?，以太網(wǎng)用一個(gè)大的信息長(zhǎng)度去傳輸小量的數(shù)據(jù)。在控制段提出各個(gè)解決方

11、法。例如，每一條信息可以在傳輸之前被時(shí)間標(biāo)記。然而，這就要求時(shí)鐘同步，顯然，不好實(shí)現(xiàn)，特別是這種類型的網(wǎng)絡(luò)22?；贑AMA/CD協(xié)議的確定性傳輸延遲的數(shù)據(jù)包的各種方案的結(jié)果是對(duì)于所有數(shù)據(jù)包的上限延遲。然而，這是一低級(jí)性能的代價(jià)實(shí)現(xiàn)的，且中度信道延遲吞吐量利用率低14。別的解決方法也試著優(yōu)化CAMA/CD來(lái)提高對(duì)關(guān)鍵信息包的響應(yīng)23。利用交換式以太網(wǎng)，細(xì)分網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系是另一種提高它的效率的方法17?？刂凭W(wǎng)（令牌總線）MAP，PROFIBUS，和控制網(wǎng)是典型的令牌總線控制網(wǎng)絡(luò)。這些是確定的網(wǎng)絡(luò)因?yàn)樵趥鬏斝畔⒅暗淖畲蟮却龝r(shí)間是以令牌循環(huán)時(shí)間為特征的。令牌總線協(xié)議（IEEE 802.4）允許直線型

12、的，多支路型的，樹(shù)形的或者是分段的優(yōu)化11。每一個(gè)令牌總線的節(jié)點(diǎn)都被合理的排成一個(gè)環(huán)，而且，在控制網(wǎng)的情況下，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都知道它們的接受節(jié)點(diǎn)以及發(fā)送結(jié)果。在網(wǎng)絡(luò)操作期間，使用令牌的節(jié)點(diǎn)傳送數(shù)據(jù)幀直到它運(yùn)行的數(shù)據(jù)幀傳輸和它待傳的數(shù)據(jù)幀達(dá)到極限。然后重新生成數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)和傳送到網(wǎng)絡(luò)邏輯上的下一任節(jié)點(diǎn)。如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)沒(méi)有數(shù)據(jù)傳送，它就僅僅是到下一任節(jié)點(diǎn)。物理位置的下一任節(jié)點(diǎn)并不重要，因?yàn)榱钆票话l(fā)送到邏輯上的相鄰節(jié)點(diǎn)。沖突的數(shù)據(jù)幀不可能發(fā)生，因?yàn)橹挥幸粋€(gè)節(jié)點(diǎn)可以一次發(fā)送。協(xié)議也保證了每個(gè)節(jié)點(diǎn)之間網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)的最長(zhǎng)時(shí)間，如果持有令牌的節(jié)點(diǎn)停止傳輸或者不傳遞令牌給它下一任節(jié)點(diǎn)，協(xié)議可以規(guī)定重新生成令牌。節(jié)點(diǎn)也可以動(dòng)

13、態(tài)添加到總線，也可以請(qǐng)求從邏輯環(huán)被刪除?？刂凭W(wǎng)的消息幀格式在圖2中顯示12?？偣蚕?字節(jié)，包括序言，開(kāi)始分隔符，MAC源身份，循環(huán)冗余校驗(yàn)（CEC），和結(jié)束定界符。數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)幀，即協(xié)調(diào)幀或鏈接幀，可能包括幾個(gè)協(xié)調(diào)幀，包含長(zhǎng)度，控制標(biāo)簽，數(shù)據(jù)碼，和一個(gè)介于0到500字節(jié)的獨(dú)立目標(biāo)地址。字段指定大小的字節(jié)對(duì)（3到255字節(jié)）包含在一個(gè)單獨(dú)的協(xié)調(diào)幀。每個(gè)字節(jié)對(duì)必須包括尺寸，控制標(biāo)簽，和鏈接數(shù)據(jù)字段?？刂凭W(wǎng)采用隱式的令牌傳送機(jī)制，給每一個(gè)節(jié)點(diǎn)分配一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的MAC ID（1到99字節(jié)）。在一般的令牌傳送總線，節(jié)點(diǎn)于令牌可以發(fā)送數(shù)據(jù)；然而，在網(wǎng)絡(luò)中并沒(méi)有真正的令牌傳輸。取而代之的是，每個(gè)節(jié)點(diǎn)監(jiān)控每

14、一個(gè)消息幀收到的MAC ID源。在在消息幀的末端，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置一個(gè)“隱性標(biāo)記寄存器”到源MAC ID+1.如果隱性寄存器標(biāo)記等于節(jié)點(diǎn)自己的MAC ID，這個(gè)節(jié)點(diǎn)可能真在傳送數(shù)據(jù)。在隱式寄存器中，所有的節(jié)點(diǎn)具有相同的價(jià)值，防止介質(zhì)沖突。如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)沒(méi)有數(shù)據(jù)來(lái)傳送，它只發(fā)送一個(gè)空的協(xié)調(diào)幀字段，稱為空字符。一個(gè)周期的長(zhǎng)度，在控制網(wǎng)中稱為網(wǎng)絡(luò)更新時(shí)間（NUT）或者一般叫做令牌傳遞時(shí)間（TRT），被分為三個(gè)主要的部分；預(yù)定的，非預(yù)定的，和保護(hù)頻帶，就像圖3中展示的那樣。在預(yù)定部分的網(wǎng)絡(luò)更新時(shí)間，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)獲得從0到S隱性標(biāo)記傳送失效性的預(yù)定的數(shù)據(jù)。在非預(yù)定部分的網(wǎng)絡(luò)更新時(shí)間，節(jié)點(diǎn)0到U分享發(fā)送

15、無(wú)時(shí)效性數(shù)據(jù)在一個(gè)循環(huán)的方式直到非預(yù)定的時(shí)間過(guò)期。當(dāng)保護(hù)頻帶的時(shí)間到達(dá)，所有節(jié)點(diǎn)停止傳送，且，只有最低的MAC ID節(jié)點(diǎn)，稱為“調(diào)節(jié)器”可以一傳輸一個(gè)維護(hù)消息，稱為“調(diào)節(jié)幀”，它實(shí)現(xiàn)了所有每個(gè)節(jié)點(diǎn)計(jì)時(shí)器的同步和關(guān)鍵鏈接參數(shù)的導(dǎo)出，如網(wǎng)絡(luò)更新時(shí)間，節(jié)點(diǎn)時(shí)間，是，S，U等等。如果調(diào)節(jié)幀不是接收到兩個(gè)連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)更新時(shí)間，最低MAC ID的節(jié)點(diǎn)就會(huì)在頻帶的第三個(gè)網(wǎng)絡(luò)更新時(shí)間開(kāi)始發(fā)送調(diào)節(jié)幀。而且，如果一個(gè)調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)知道其他節(jié)點(diǎn)的MAC ID比它更低，它會(huì)立即取消它的調(diào)節(jié)角色。優(yōu)點(diǎn)：令牌總線網(wǎng)是一個(gè)確定性的協(xié)議，在高速網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷下它提供了卓越的吞吐能力和效率11,14。在網(wǎng)絡(luò)操作的過(guò)程中，令牌總線網(wǎng)可以從網(wǎng)絡(luò)

16、中動(dòng)態(tài)的添加節(jié)點(diǎn)或者移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。這與令牌環(huán)路的情況不同，令牌環(huán)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)在物理上組成一個(gè)環(huán)且不能被添加和動(dòng)態(tài)的移動(dòng)11。在每一個(gè)NUT中預(yù)定的和非預(yù)定的分塊使得控制網(wǎng)適合時(shí)效性和無(wú)時(shí)效的信息。缺點(diǎn)：雖然令牌總線協(xié)議在高負(fù)荷網(wǎng)絡(luò)中是高效的和確定性的，但是在低通道傳送中，它的性能不能匹配。大體上，當(dāng)在一個(gè)邏輯環(huán)上有大量節(jié)點(diǎn)時(shí)，低流量時(shí)網(wǎng)絡(luò)中的大部分時(shí)間是在各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間傳送令牌14。設(shè)備網(wǎng)（CAN總線）CAN是一個(gè)連續(xù)傳送的協(xié)議被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化工業(yè)，但在高時(shí)效要求的工業(yè)也有較好的性能。CAN協(xié)議在短消息的傳送中表現(xiàn)卓越，且用CSMA來(lái)確定訪問(wèn)的優(yōu)先級(jí)（CMSA/AMP）。因此這個(gè)協(xié)議是面向消息的，且每

17、條消息都有具體的優(yōu)先級(jí)，在消息同時(shí)傳輸時(shí)被用于判斷對(duì)總線的訪問(wèn)。比特流的傳輸在起始位置同步，判斷是執(zhí)行下面的消息標(biāo)識(shí)符，其中邏輯0優(yōu)先于邏輯1。一個(gè)節(jié)點(diǎn)想要傳送消息要等到總線閑置然后一個(gè)字節(jié)一個(gè)字節(jié)的發(fā)送消息標(biāo)識(shí)符。傳送過(guò)程的消息沖突通過(guò)在判斷過(guò)程中的位判斷段，這是最初每個(gè)幀的一部分。因此，如果兩臺(tái)設(shè)備想在同一時(shí)間傳送消息，他們必須先傳送消息幀然后監(jiān)聽(tīng)總線。如果它們其中的一個(gè)收到與它發(fā)送的消息不同時(shí)，它們就失去發(fā)送消息的權(quán)利，另一個(gè)就獲得了發(fā)送的權(quán)利。通過(guò)這個(gè)方法，一個(gè)進(jìn)行中嘚傳送就不會(huì)被中止。在CAN總線的網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收時(shí)用消息幀，它攜帶者一個(gè)傳輸節(jié)點(diǎn)到另一個(gè)甚至多個(gè)節(jié)點(diǎn)的接收節(jié)點(diǎn)

18、的消息。傳輸數(shù)據(jù)不一定包含源節(jié)點(diǎn)或目的節(jié)點(diǎn)的信息。取而代之的是，每一條消息都被在網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)一無(wú)二的標(biāo)識(shí)符標(biāo)記。所有網(wǎng)絡(luò)中其他的節(jié)點(diǎn)接受或者拒絕消息取決于過(guò)濾器標(biāo)識(shí)的配置。這種方式的操作被稱為多點(diǎn)傳送。設(shè)備網(wǎng)是一個(gè)設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)直接連的相對(duì)低成本的傳輸。設(shè)備網(wǎng)的分類是基于CAN（只有11比特標(biāo)識(shí)符）與一個(gè)額外的應(yīng)用程序和物理層規(guī)范9,19。CAN 協(xié)議支持兩種信息幀形式：CAN標(biāo)準(zhǔn)（版本2.0A，11比特標(biāo)識(shí)符）和擴(kuò)展的CAN（版本2.0B，29比特標(biāo)識(shí)符）?？刂凭W(wǎng)幀形式顯示于圖4中19?？偣蚕?7比特，其中包括開(kāi)頭幀（SOF），判別（11比特標(biāo)識(shí)符），控制，CEC，確認(rèn)（ACK），結(jié)束幀（EOF）

19、間歇（INF）字段。一個(gè)數(shù)據(jù)字段的大小介于0到8字節(jié)。設(shè)備網(wǎng)協(xié)議使用判別段提供源地址和目的地址以及消息優(yōu)先級(jí)。優(yōu)點(diǎn)：CAN是一個(gè)確定性的協(xié)議，在短消息的傳送中有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。消息的優(yōu)先級(jí)根據(jù)判別段分類。在判別中高優(yōu)先級(jí)的消息總是獲得對(duì)介質(zhì)的訪問(wèn)權(quán)限。因此，依賴于高優(yōu)先級(jí)的傳輸信息可以得到保證。缺點(diǎn)：相比于其他網(wǎng)絡(luò)，CAN主要的缺點(diǎn)是低數(shù)據(jù)率（最大500Kb/s）。因此吞吐比其他網(wǎng)絡(luò)受到限制。CAN位同步的要求也限制了最大長(zhǎng)度。CAN也不適合傳送大容量的數(shù)據(jù)。雖然它支持?jǐn)?shù)據(jù)超過(guò)8個(gè)字節(jié)的分塊數(shù)據(jù)。比較分析三個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)三個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)的典型特征以太網(wǎng)，控制網(wǎng)和設(shè)備網(wǎng)在圖5和6中進(jìn)行了對(duì)比。這些參數(shù)所用的數(shù)據(jù)在表一。就像圖5中那樣，設(shè)備網(wǎng)的傳輸時(shí)間比其他的長(zhǎng)因?yàn)榈蛿?shù)據(jù)（500Kb/s）。以太網(wǎng)在較大的數(shù)據(jù)（>20比特）傳輸中需要較少的傳輸時(shí)間相比于其他。盡管控制網(wǎng)使用更少的時(shí)間來(lái)傳輸相同大小的小數(shù)據(jù)，但它需要一定的時(shí)間（NUT）來(lái)訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)。圖6展示三個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)大小的數(shù)據(jù)編碼效率對(duì)比。數(shù)據(jù)編碼被定義為數(shù)據(jù)大小和消息的大小的比值（即用于傳輸數(shù)據(jù)的總的字節(jié)）。對(duì)于小的數(shù)據(jù)，設(shè)備網(wǎng)是三者之間的最佳選擇，而以太網(wǎng)是最差選擇。對(duì)于較大數(shù)據(jù)，控制網(wǎng)和以太網(wǎng)要優(yōu)于設(shè)備網(wǎng)（對(duì)于大數(shù)據(jù)的傳