局域网中的软实时通信

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术语“实时”指的是设备之间的实时通信。它涉及使用电信系统将一个人的想法表达给另一个人。消息传递所需的时间是即时的，并可以通过 Zoom 或 Google Meet 通话实现实时会议。由于客户端和服务器之间没有存储部分，因此可以实现消息的快速传递。它增加了其他消息传递协议（如电子邮件）中的传输时间。

软实时通信

软实时通信提供了一种高效的消息从主机到客户端的传输方式，并允许可容忍的最小损失。消息连接主要分为三种类型：

• 开放系统

• 硬实时系统

• 软实时系统

在局域网 (LAN) 中，通信通常在特定区域或建筑物内进行。因此，个人电脑、笔记本电脑以及音频和视频系统等软实时应用程序都使用软实时通信方法进行通信。但它并不能为系统提供完整的服务质量。即使在通信过程中出现任何丢失的交付，也不会被考虑，并且会继续其数据交付。

软实时通信系统的示例

以太网，也称为 LAN，是这种软实时系统的最佳示例，其中数据从称为以太网可编程控制器的发送方传输到使用无连接服务提供程序的终端设备，反之亦然。无连接协议可以是位于 OSI 模型第四层的用户数据报协议 (UDP)。使用以太网，延迟会增加，整体吞吐量会下降。

局域网中软实时通信中使用的协议

软实时中使用的不同类型的协议如下：

• 全局优先级协议

• 编码技术 - CBR 和 VBR

全局优先级协议

消息被分配一个单独的优先级值。根据此值，协议将数据传输到特定目的地。

在此协议下数据传输期间使用的算法是 RMA 和 EDF（最早截止日期优先）。数据传输开始后，无法中途停止。此协议将首先传递优先级消息，但很难找到哪些消息被赋予优先级。因为在 LAN 中，许多节点以分布式方式连接。

编码技术 - CBR 和 VBR

从发送方传输的数据使用 CBR 和 VBR 编码技术进行编码。由于实时应用程序涉及视频流或与客户端共享，因此比特率起着重要作用。

比特率是在特定时间内可以传输的数据量。在 CBR 中，数据以恒定比特率传输，而在 VBR 中，数据可以具有可变比特率。

软实时通信的工作原理

要在 LAN 技术中实现软实时通信，一些优势是低价格和高质量的传输。因此，这些类型的系统可以在任何制造或自动化公司中构建。

此通信使用 TCP/IP 和 UDP 等传输层协议进行部署。它面临一些困难，因为以太网 MAC 协议具有延迟特性。当具有较高优先级队列的实时数据包和具有较低优先级的非实时数据包通过由许多节点组成的 LAN 传输时。这些节点将遇到以下情况的延迟：

• 当同一节点内有多个数据包时，节点内可能会发生冲突。

• 网络其他节点的数据包之间可能会发生冲突。

局域网中软实时通信的算法

为了避免实时和非实时数据包之间的差异，出现了称为自适应流量平滑的算法。该算法由 Kweon 和 Shin 提出。此流量平滑器将允许实时数据包优先于其他数据包。数据包被平滑以避免与实时数据包发生冲突，从而最大程度地减少数据包冲突率，然后进行传输。

由于 LAN 由许多节点组成，因此每个节点都安装了流量平滑器，以便在非 RT 数据包通过信道传输时保持合理的速率。此流量平滑器就像对现有操作系统的附加组件，而不会影响以太网。此算法类似于漏桶算法，包括两个主要参数：

• 信用桶深度 (CBD) - 每个刷新后桶可以容纳的最大信用数。

• 刷新周期 (RP) - 它包括带有新信用的桶。

结论

软实时通信应用于 LAN 技术中的系统。主要区别在于硬实时系统中的所有任务都在时间约束下完成，而任务是根据分配给数据包的优先级完成的。由于这种高优先级和低优先级，整个传输过程中可能会出现一些延迟。