3.2 性能分析

　　仿真設定CAN總線傳輸速率為200kbit/s,總的運行時間為T=2s,并假設每一幀報文的數據長度為100bit,可以得知，CAN總線滿負載時傳輸4000幀數據，表示為N=4000幀，即滿負載時傳輸的數據幀的總長度為400kbit,表示為S=400kbit.通過設定各節點的發送周期，來調整負載率的大小。

　　CAN總線仿真模型中，輸出參數含義分別為：u代表通道處于忙碌狀態的總時間；thout代表所有節點發送的所有數據幀的總長度；fz代表所有節點產生的所有數據幀的總長度；b1-b16分別代表第1-16個節點每次運行完成后成功向總線上發送的數據幀的個數；p1-p16分別代表第1-16節點每次請求發送的數據幀的個數。

　　所以，吞吐量的計算公式為：

　　平均信息時延的計算公式為：

　　式中i表示節點編號（I=1~16）。

　　通信沖突率的計算公式為：

　　網絡利用率的計算公式為：

　　網絡效率的計算公式為：

　　負載完成率的計算公式為：

　　式中i表示節點編號（1~16）。

　　經過運行仿真模型，得到系統在負載分別為16%、33%、50%、81.5%、100%、125%、150%、175%、200%、230%、250%、280%、310%時的一系列仿真結果。

　　依據公式（1）-（6），我們分析了負載率從0.02到3.1的情況下，CAN總線通信系統中負載率的變化對網絡吞吐量、平均信息時延、通信沖突率、網絡利用率、網絡效率以及負載完成率的影響。結果如圖3-8中所示。

　　圖3-8的變化趨勢都是由CAN總線通信控制協議決定的，即總線空閑時，任一節點都有發起通信的權力，當多個節點同時發送產生沖突時，采用非破壞性位仲裁機制，低優先級節點停止發送，高優先級節點不受影響繼續發送，從而可以避免總線沖突。

　　圖3中，由于當負載率較低時，低優先級的信息可以競爭到總線權得以發送，隨著負載率的增加，網絡利用率提高，所以，吞吐量也隨之增加，當負載率增加到一定程度時，只有高優先級的信息得以發送，此時吞吐量趨于飽和。

　　圖3 吞吐量與負載率的關系

　　圖4中，由于隨著負載率的增加，信道主要用來發送高優先級的信息，而低優先級的信息卻被長時間延遲甚至造成數據丟失，所以平均信息時延隨著負載率的增加幾乎呈線性增加。

　　圖4 平均信息時延與負載率的關系

　　圖5中，由于隨著負載率增加，吞吐量增加，即單位時間內需要處理的信息量增加，信息發生沖突的機會也增加。而且隨著負載率的增加，當吞吐量增加到趨于飽和后，信息發生沖突的機會也增加的較為緩和，即通信吞吐率增加的較為緩和。

　　圖5 通信沖突率與負載率的關系

　　圖6中，由于隨著負載率增加，吞吐量隨之增加，則單位時間內需要處理的信息量增加，從而使得通道的利用率增加。同時，通道由“忙碌”到“空閑”狀態所用的幀間隔時間也增加，使得通道不可能連續不斷地傳輸信號，這樣隨著吞吐量增加并趨于飽和時，網絡利用率也隨之增加并趨于1,但不會達到1。