通信工程师互联网技术高速以太网

3.1.4 高速以太网
2000年3月.现场总线基金会FF提出了一种以标准以太网+TCP(UDP)协议为底层通信平台的现场总线协议标准--高速以太网协议（HSE,High Speed Ethernet)。高速以太网协议的核心在于应用层和用户层规范，以及系统管理和网络管理机制。表3-1所示的为HSE协议模型与ISOOSI参考模型的关系。由表3-1可以看出，HSE增加了用户层，BP功能块应用进程（Function Block Application Process.FBAP)。

HSE最大限度地利用了目前已经在商业领域普及的以太网技术.作为主干网络，处于FFH1现场总线的上层位置。作为使用以太网最大障碍的CSMA/CD通讯控制模式，也通过网络的高速化以及标准的交换机方式进行了改善，可以奄无妨碍地在实时控制中使用。在高速以太网协议中，实时信息通过UDP和以太网协议发送，因为UDP是一种无需确认的传输协议，没有链接建立和关闭过程，适合于实时通信;而非实时协议则通过TCP协议传输。但由于UDP本身不提供可靠传输机制，所以高速以太网协议详细定义了应用层协议以实现实时信息的可靠传输.而且，高速以太网还在用户层采用了基于时间的功能块调度机制，多个功能块在不同的时间段发送信息，减少了在以太网上产生冲突的概率。并且现场总线所独有的现场仪表总线供电方式也通过使用以太网电缆中的备用电缆得到了解决。并且，本质安全防爆也通过采用和H1相同的防爆栅方式得到了解决。
图3-2为高速以太网现场总线HSE的体系结构。HSE是以标准的“以太网+TCP(UDP)/IP”为通佶平台，定义了应用层实时通信协议和用户层功能块应用进程。HSE充分引用现有的商用网络协议：DHCP负责HSE现场设备IP地址动态分配:SNTP实现网络中各个现场设备之间的时钟同步;SNMP实现对HSE现场设备在线管理。

FDA(FieldDeviceAccess〉代理是高速以太网现场总线协议HSE的核心部分，它为HSE现场设备之间的通信定义了三种通信模式：客户/服务器、发布者/预定者以及报告分发，这一种不同的通信模式适用于不同的通信场合：
客户/服务器通信模型主要用于组态软件对现场设备的变量读写，程序上、下栽等：
发布者/预定者主要用于现场设备功能块之间的输人/输出数据的传递；
报告分发通信模型，主要用于报瞥等突发信息的通信。
HSE协议还包括一个系统管理内核（SMK），用于对HSE现场设备进行上电启动管理,并负责设备中功能块的调度。
高速以太网现场总线协议HSE不仅仅是一种通信协议，它还包括对设备的管理、通信的调度等一系列功能，是一套功能完善的现场总线控制系统规范。目前，国内外多家公司都在开发基于HSE的现场总线设备，Smar,ABB以及Emerson等公司的基于HSE的链接设备己经通过FF致性测试。国内，北京华控、中科院沈阳自动化研究所等单位在HSE链接设备的开发上已经取得许多成果。研究和开发基于高速以太网的现场总线协议不仅能够让我们紧跟着目前现场总线的发展趋势.也能够让我们在现场总线技术上面不落后甚至于其他公司。同时,研究HSE现场总线协议也为我们制定具有自主知识产权的现场总线标准提供了思路和技术支持。

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