普通以太網(wǎng)產(chǎn)生這種通信時間不確定性的原因，是它對物理介質的訪問機制CSMA/CD。CSMA/CD是以太網(wǎng)標準IEEE802.3的核心，如在盡量不改變現(xiàn)有標準前提下想在工控領域中充分利用以太網(wǎng)優(yōu)點，就須找到一種方法保證以太網(wǎng)中數(shù)據(jù)傳輸時間確定性，使其實現(xiàn)實時通信。
（一）工業(yè)控制對實時性的要求
1．實時性
在工業(yè)控制系統(tǒng)中，實時可定義為系統(tǒng)對某事件響應時間的可預測性。一個事件發(fā)生后，系統(tǒng)須在一個可準確預見的時間范圍內作出反應。至于反應時間須有多快，由被控制過程決定?；峄^程控制有秒級別的反應時間就足夠，而在高動態(tài)傳動控制中系統(tǒng)反應時間必須達到微秒級。
另外，還可把工控中的實時性分為硬實時和軟實時兩種不同類別（它們之間沒有明顯界線）。硬實時：控制中系統(tǒng)響應時間要求如達不到將導致致命后果（如汽車ABS、飛機、工具機床等）。軟實時：系統(tǒng)響應時間如達不到要求僅影響系統(tǒng)控制質量，而不會造成嚴重后果（如樓宇系統(tǒng)、電梯、倉庫管理等）。
2．抖動（Jitter）
所謂抖動，是指同樣過程每次完成或響應時間上的偏差，也就是時間精確度。抖動大小對一些過程控制如運動控制和一些高精確度閉環(huán)控制非常關鍵。以無軸印刷機為例：設印刷速度為25m/s，也就是說每40mm/μs 。軸間通信如大于40μs抖動，就會有1mm以上的偏差，印刷質量肯定不能滿足要求，如圖1。
3．通信周期時間
控制系統(tǒng)中的程序以周期性循環(huán)的方式運行，一個周期內所有輸入被刷新，完成計算任務后再被寫入輸出中，周期時間長短由控制對象決定。高動態(tài)傳動控制周期往往要達到毫秒級。
系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)后，網(wǎng)絡數(shù)據(jù)交換速度應和系統(tǒng)運算周期時間相對應。在位置控制、電子齒輪、多軸聯(lián)動的高精確度運動控制中，刷新時間越短越好。時間越短控制精確度越高，能完成的動態(tài)性能也更高。多軸聯(lián)動中，伺服系統(tǒng)如以400μs的周期進行位置控制，各軸間的信息交換當然也是以400μs周期為最佳，以達到軸間最精確的同步。
（二）實時級別劃分
按照不同過程對實時性要求的不同，可把實時性能劃分為四個級別（如圖2）。其中實時級別四是工控中對實時性能要求最苛刻的，主要是機械傳動和運動控制中對實時性的要求。針對這些實時要求對象可選用不同現(xiàn)場總線系統(tǒng)，如果工業(yè)以太網(wǎng)專題">工業(yè)以太網(wǎng)要成為全工控領域的標準，就須覆蓋所有這些對實時性能和通信周期的需求，也就是須滿足最苛刻的實時要求。
二、解決以太網(wǎng)實時局限性的傳統(tǒng)方法
目前，有幾種解決以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸時間不確定問題的方案，其共同點是：都不改變現(xiàn)有以太網(wǎng)通信機制，協(xié)議也是直接使用TCP/IP，有很多局限性。代表性方式有：
1．低沖突概率
如網(wǎng)絡中沒有太多數(shù)據(jù)，沖突概率會降低，它隨數(shù)據(jù)通信的增加而呈指數(shù)級增長。當網(wǎng)絡負載低于或等于10%時，可假設沖突可避免。這種方法局限性：不能充分利用網(wǎng)絡帶寬，浪費帶寬；且不能百分之百保證沖突不會發(fā)生。
2．在沖突域利用網(wǎng)絡交換器分段
如圖3，利用網(wǎng)絡交換器分段是一種完全不同的方案，能完全避免沖突發(fā)生。其原理是把可能發(fā)生沖突的網(wǎng)域用網(wǎng)絡交換器隔開。它有些類似于一組點對點連接。
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