CHƯƠNG 4 : NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA MẠNG LƯỚI
4.3. Cơ chế điều khiển
4.3.1 Điều khiển biến cố
Trong một biến cố được chạy bởi hệ thống đường truyền, các thông điệp được truyền đi ngay khi một biến cố kích hoạt và việc truyền thơng điệp xảy ra (Hình 4.13a). Ví dụ về các biến cố đó là:
Nhấn một nút trên bảng điều khiển hệ thống điều hịa khơng khí
Vận hành cơng tắc đèn cảnh báo nguy hiểm
Thông báo đến các yêu cầu phản ứng (ví dụ: thơng tin từ cảm biến tốc
độ đồng cơ được chuyển đến đồng hồ tốc độ động cơ)
Giới hạn một khoảng thời gian cố định (khung thời gian, ví dụ: 100 ms),
sau đó tin nhắn được truyền theo chu kỳ
Vì các trạm khơng được đồng bộ hóa với nhau, nên tình huống một số trạm muốn truy cập đồng thời là không thể tránh khỏi. Để cho phép tin nhắn được truyền đi mà không bị làm sai lệch, chỉ một trạm tại một thời điểm có thể truyền dữ liệu trên đường truyền . Cơ chế tránh va chạm có sẵn để ngăn ngừa hoặc giải quyết xung đột trong đường truyền
Nếu một nút muốn truyền thông điệp trong khi đường truyền bị chiếm dụng- việc truyền bị trì hỗn( hình 4.13b). Thì một trạm phải đợi cho đển khi q trình truyền hiện tại được hồn thành.
Hình 4.13: Điều khiển biến cố
Vì việc truy cập trên đường truyền phải được phân xử lại nên việc truyền có thể bị trì hỗn một lần nữa. Những sự chậm trễ này trở thành vấn đề nếu đường truyền trở nên quá tải bởi một số lượng lớn thuê bao mạng muốn truyền tin nhắn. Trong trường hợp này, tin nhắn có thể bị mất nếu máy phát từ bỏ việc truyền do sự chậm trễ quá mức.
Các hệ thống đường truyền điều hướng biến cố phải có khả năng để phản ứng với các biến cố không đồng bộ (không lường trước) càng nhanh càng tốt. Trong một trường hợp lý tưởng, chúng làm giảm độ trễ của sự xuất hiện của biến cố và việc truyền thông điệp (thời gian trễ) , sau đó so với các hệ thống điều khiển thời gian. Tuy nhiên, thời gian trễ có thể thay đổi đáng kể tùy thuộc vào tải mạng.
Ưu điểm
Mức độ linh hoạt cao và khả năng trang bị cao cho việc thêm các nút mới trong mạng
Thời gian đáp ứng tốt với các biến cố khơng đồng bộ ở bên ngồi.
Việc sử dụng đường truyền tùy thuộc vào tần suất mà biến cố phù hợp với yêu cầu.
Đối với các biến cố khơng được sử dụng thì khơng thêm tải trên đường truyền, bởi vì chỉ những biến cố đã thực sự xảy ra mới có thể tạo nên sự truyền dẫn.
Nhược điểm
Chiếm đường truyền rỗi, không xác định (nghĩa là không thể chứng minh rằng tin nhắn đã được truyền đúng lúc)
4.3.2. Điều khiển thời gian
Trong những phát triển gần đây nhất trong các hệ thống lái xe năng động như phanh và lái, ngày càng có nhiều bộ phận cơ khí và thủy lực được thay thế bằng hệ thống điện tử (x bywire). Các kết nối cơ học như trụ lái đang trở nên thừa thãi và chức năng của chúng đang được các cảm biến và bộ truyền động tiếp quản. Các yêu cầu về độ tin cậy, an toàn và khả năng chịu lỗi của các hệ thống này là rất cao. Điều này có nghĩa là:
Thơng điệp phải được nhận đúng giờ
Thời gian trì trệ của các thơng điệp quan trọng phải cực kỳ nhỏ
Hệ thống phải có thiết kế dự phịng
Lỗi của một nút phải ảnh hưởng đến phần còn lại của hệ thống càng ít
càng tốt và phải đạt được trạng thái vận hành an tồn khi gặp mọi tình huống lỗi Các hệ thống X-by-wire yêu cầu kết nối chặt chẽ bởi các thành phần khác nhau. Sự gia tăng bên ngoài về độ phức tạp đặt ra những yêu cầu mới về sự an tồn, khả năng chịu lỗi và tính sẵn có của hệ thống truyền thơng. Do đó, nhu cầu được tạo ra từ cấu trúc điện tử và mạng cũng tăng lên. Cần có cấu trúc mạng chịu lỗi, đáng tin cậy để dữ liệu được truyền với các đặc tính truyền được bảo đảm và các sự cố hệ thống điện tử được xử lý theo cách hiệu quả nhất
Cấu trúc hệ thống cho các ứng dụng tạo thời gian thực đáp ứng các yêu cầu này bởi vì hành vi của chúng có thể dự đốn và kiểm chứng được do cách thức mà chúng
được xây dựng. Trong các giao thức này, các cửa sổ thời gian trong đó, một nút được phép truyền được gán cho các đơn vị điều khiển trong mạng truyền thơng (các nút) trong q trình lập kế hoạch mạng (Hình 4.14). Để tuân thủ khung thời gian, các nút phải được đồng bộ hóa chính xác nhất có thể.
Hình 4.14 : Điều khiển thời gian
Tất cả sự truyền dẫn được xử lý tuần tự theo quy hoạch mạng (khơng có va chạm). Khi mỗi nút đã truyền thơng điệp của nó, chu kỳ sẽ khởi động lại với bộ phát đầu tiên. Điều này cho phép xác định cách cập nhật dữ liệu theo thời gian bất cứ lúc nào.
Đường truyền có thể được bảo vệ khỏi sự truy cập trái phép bởi hệ thống bảo vệ đường truyền. Hệ thống bảo vệ đường truyền ngăn một nút bị lỗi can thiệp vào giao tiếp mạng bằng cách truyền các tin nhắn bên ngồi khung truyền có liên quan
Các đặc điểm này cho phép tạo ra các hệ thống chống lỗi dự phịng, trong đó các lỗi truyền có thể được khắc phục và khi các nút mạng khác vơ tình nhận những lỗi mạng này, thì nó vẫn được ngun chức năng hoạt động mà khơng có lỗi.
Ưu điểm
Hệ thống quyết định
Truyền dữ liệu đúng thời điểm
Nhược điểm
Hệ thống tổng thể phải được lên kế hoạch cho sự phát triển phân
tán
Năng lực mở rộng hệ thống truyền thông phải được lên kế hoạch
Thời gian đáp ứng tốt với các sự kiện khơng đồng bộ bên ngồi
4.3.3 Khả năng kết hợp
Nếu một hệ thống truyền thông cho phép các hệ thống con phát triển độc lập được tích hợp trong một hệ thống tổng thể, đó có thể được gọi là một hệ thống hỗ trợ cho khả năng kết hợp. Một tiêu chí quan trọng khi thực hiện điều này là các thuộc tính đã được đảm bảo cho chức năng của một hệ thống con đã có, những thuộc tính đó khơng bị ảnh hưởng bất lợi bằng cách thêm các hệ thống con khác. Nếu điều này được đảm bảo, việc kiểm tra chức năng hệ thống được giảm bớt khi nhà thiết kế kiểm tra hệ thống con.
Nếu một hệ thống truyền thông hỗ trợ khả năng kết hợp, các thay đổi có thể được thực hiện cho một bộ điều khiển mà không ảnh hưởng đến chức năng của các bộ điều khiển khác. Do đó, khơng cần thiết phải kiểm tra lại tồn bộ hệ thống sau khi tích hợp thêm một bộ điều khiển, chỉ cần kiểm tra xem các hệ thống con riêng lẻ có hoạt động lý tưởng hay khơng là đủ. Do đó khả năng kết hợp làm giảm thời gian và chi phí khi tích hợp các hệ thống con mới. Đây là cách duy nhất để tăng độ phức tạp của các thiết bị điện tử trong xe