Trong các hệ thống mạng truyền thông công nghiệp thì các hệ thống có cấu trúc dạng bus, hay các hệ thống bus đóng vai trò quan trọng nhất vì những lý do sau:
• Chi phí ít cho dây dẫn
• Dễ thực hiện lắp đặt
• Linh hoạt
• Thích hợp cho việc truyền dẫn trong phạm vi khoảng cách vừa và nhỏ.
Trong một mạng có cấu trúc bus, các thành viên phải chia nhau thời gian sử dụng đường dẫn. Để tránh sự xung đột về tín hiệu gây ra sai lệnh về thông tin, ở mỗi thời điểm trên một đường dẫn chỉ duy nhất một điện tín được phép truyền đi. Chính vì vậy mạng phải được điều khiển sao cho tại một thời điểm nhất định thì chỉ một thành viên trong mạng được gửi thông tin đi. Còn số lượng thành viên trong mạng muốn nhận thông tin thì không hạn chế. Một trong những vấn đề quan trọng hàng đầu ảnh hưởng tới chất lượng của mỗi hệ thống bus là phương pháp phân chia thời gian gửi thông tin trên đường dẫn hay phương pháp truy nhập bus.
Lưu ý rằng, ở một số cấu trúc khác không phải dạng bus, vấn đề xung đột tín hiệu cũng có thể xảy ra, tuy không hiển nhiên như ở cấu trúc bus. Ví dụ đối với cấu trúc mạch vòng, mỗi trạm không phải bao giờ cũng có khả năng khống chế hoàn toàn tín hiệu đi qua nó. Hay ở cấu trúc hình sao, có thể trạm trung tâm không có vai trò chủ động, mà chỉ là bộ chia tín hiệu nên khả năng gây xung đột không thể tránh khỏi. Trong các cấu trúc này ta vẫn cần một biện pháp phân chia quyền truy nhập, tuy có thể đơn giản hơn so với ở cấu trúc bus. Chính vì thế, khái niệm truy nhập môi trường cũng được dùng thay cho truy nhập bus. Tuy nhiên, giống như cách dùng khái niệm chung “bus trường” không chỉ dừng lại ở các hệ thống có cấu trúc bus, “truy nhập bus” cũng thường được dùng như một khái niệm chung. Phương pháp truy nhập bus là một trong những vấn đề cơ bản đối với các hệ thống bus, bởi mỗi phương pháp có những ảnh hưởng khác nhau tới các tính năng kỹ thuật của hệ thống. Cụ thể, ta phải quan tâm tới ít nhất ba khía cạnh: độ tin cậy, tính năng thời gian thực và hiệu suất sử dụng đường truyền. Tính năng thời gian thực ở đây là khả năng đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin một cách kịp thời và tin cậy. Còn hiệu suất sử dụng đường truyền là mức độ khai thác, sử dụng đường truyền.
Ba yếu tố liên quan tới việc đánh giá tính năng thời gian thực là thời gian đáp ứng tối đa, chu kỳ bus và độ rung (jitter). Thời gian đáp ứng tối đa đối với một trạm là thời gian tối đa mà hệ thống truyền thông cần để đáp ứng một nhu cầu trao đổi dữ liệu của trạm đó với một trạm bất kỳ khác. Rõ ràng, thời gian đáp ứng tối đa không phải là một thông số cố định, mà là một hàm của độ dài dữ liệu cần trao đổi. Tuy vậy, trong một ứng dụng cụ thể ta thường biết trước độ dài dữ liệu tối đa cũng như độ dài dữ liệu tiêu biểu mà các trạm cần trao đổi. Do vậy, bên cạnh thời gian đáp ứng tối đa người ta cũng quan tâm tới thời gian đáp ứng tiêu biểu.
Do đặc trưng trong kỹ thuật tự động hóa, đa số các hệ thống bus được sử dụng ở lĩnh vực này làm việc theo chu kỳ. Chỉ một số các hoạt động truyền thông xảy ra bất thường (ví dụ thông tin cảnh báo, dữ liệu tham số,...), còn phần lớn các dữ liệu được trao đổi định kỳ theo chu kỳ tuần hoàn của bus. Chu kỳ bus là khoảng thời gian tối thiểu mà sau đó các hoạt động truyền thông chính lặp lại như cũ. Trong điều khiển tự động, chu kỳ bus ảnh hưởng tới sự chính xác của chu kỳ lấy mẫu tín hiệu. Lưu ý sự khác nhau giữa chu kỳ bus và nhịp bus (xem phần 2.1).
Có thể dễ thấy, thời gian đáp ứng và chu kỳ bus có liên quan với nhau, nhưng không ở mức độ ràng buộc. Chu kỳ bus lớn thường sẽ làm tăng thời gian đáp ứng. Tuy nhiên, thời gian đáp ứng tối đa có thể nhỏ hoặc lớn hơn một chu kỳ bus, phụ thuộc vào phương pháp truy nhập bus.
Có thể phân loại cách truy nhập bus thành nhóm các phương pháp tiền định và nhóm các phương pháp ngẫu nhiên (Hình 2.13). Với các phương pháp tiền định, trình tự truy nhập bus được xác định rõ ràng. Việc truy nhập bus được kiểm soát chặt chẽ theo cách tập trung ở một trạm chủ (phương pháp Master/Slave hay chủ/tớ), theo sự qui định trước về thời gian (phương pháp TDMA) hoặc phân tán bởi các thành viên (phương pháp Token Passing). Nếu mỗi hoạt động truyền thông được hạn chế bởi một khoảng thời gian hoặc một độ dài dữ liệu nhất định, thì thời gian đáp ứng tối đa cũng như chu kỳ bus có thể tính toán được. Các hệ thống này vì thế được gọi có tính năng thời gian thực.
Ngược lại, trong các phương pháp ngẫu nhiên trình tự truy nhập bus không được quy
định chặt chẽ trước, mà để xảy ra hoàn toàn theo nhu cầu của các trạm. Mỗi thành viên
trong mạng có thể thử truy nhập bus để gửi thông tin đi bất cứ lúc nào. Để loại trừ tác
hại của việc xung đột gây nên, có những phương pháp phổ biến như nhận biết xung đột
(CSMA/CD) hoặc tránh xung đột (CSMA/CA). Nguyên tắc hoạt động của các phương
pháp này là khi có xung đột tín hiệu xảy ra, thì ít nhất một trạm phải ngừng gửi và chờ
một khoảng thời gian nào đó trước khi thử lại, mặc dù khả năng thành công kể cả lúc
này cũng không được đảm bảo. Người ta thường coi các hệ thông sử dụng các phương pháp này không có khả năng thời gian thực. Tuy nhiên, tùy theo lĩnh vực ứng dụng cụ
thể mà yêu cầu về tính năng thời gian thực cũng khác nhau.