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Entwurf und Entwicklung eines Simulationsmodellsfür ein neuartiges Echtzeit-Ethernet System im

Industrieeinsatz

Henning Westerholt

Fachgruppe Betriebssysteme und Verteilte Systeme, Universität Siegen

18.1.2007 / Kolloquium zur Diplomarbeit

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 1 / 28

Gliederung

1 EinleitungMotivationAufgabenstellung

2 GrundlagenAnforderungen an Echtzeit-NetzwerkeEthernetDiskrete EreignissimulatorenUntersuchung gängiger Echtzeit-Ethernet Ansätze

3 Simulation des EchtzeitnetzwerksAnforderungenEntwurf und ImplementierungErgebnisse

4 Zusammenfassung und Ausblick

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 2 / 28

Motivation

Fortschreitender Einsatz von Echtzeit-Ethernet in der IndustrieNeuinstallationen, Austausch von alten FeldbussystemenErhebliches Wachstum

Ermöglichung einer durchgängigen KommunikationEffizienzsteigerungenErhöhte Flexibilität

„Gewöhnliches“ Ethernet ist nicht für Echtzeit-Anwendungengeeignet

Zahlreiche Anpassungen notwendigVerständnis von komplexen Systemen anhand von Modellen

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 3 / 28

Motivation

Fortschreitender Einsatz von Echtzeit-Ethernet in der IndustrieNeuinstallationen, Austausch von alten FeldbussystemenErhebliches Wachstum

Ermöglichung einer durchgängigen KommunikationEffizienzsteigerungenErhöhte Flexibilität

„Gewöhnliches“ Ethernet ist nicht für Echtzeit-Anwendungengeeignet

Zahlreiche Anpassungen notwendigVerständnis von komplexen Systemen anhand von Modellen

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 3 / 28

Motivation

Fortschreitender Einsatz von Echtzeit-Ethernet in der IndustrieNeuinstallationen, Austausch von alten FeldbussystemenErhebliches Wachstum

Ermöglichung einer durchgängigen KommunikationEffizienzsteigerungenErhöhte Flexibilität

„Gewöhnliches“ Ethernet ist nicht für Echtzeit-Anwendungengeeignet

Zahlreiche Anpassungen notwendigVerständnis von komplexen Systemen anhand von Modellen

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 3 / 28

Aufgabenstellung

Untersuchung von gängigen Echtzeit-Ethernet AnsätzenTechnische Funktionsweise auf den OSI Schichten 1 bis 4Vergleich nach einem aufzustellenden Kriterienkatalog

Auswahl eines geeigneten Simulationssystemsgeeignet für die Simulation eines Echtzeit-NetzwerksVergleich von verschiedenen verbreiteten Frameworks

Entwicklung eines SimulationsmodellsZusammenarbeit mit der ProjektgruppeEntwicklung von HilfswerkzeugenSimulation von ausgewählten Szenarien

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 4 / 28

Aufgabenstellung

Untersuchung von gängigen Echtzeit-Ethernet AnsätzenTechnische Funktionsweise auf den OSI Schichten 1 bis 4Vergleich nach einem aufzustellenden Kriterienkatalog

Auswahl eines geeigneten Simulationssystemsgeeignet für die Simulation eines Echtzeit-NetzwerksVergleich von verschiedenen verbreiteten Frameworks

Entwicklung eines SimulationsmodellsZusammenarbeit mit der ProjektgruppeEntwicklung von HilfswerkzeugenSimulation von ausgewählten Szenarien

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 4 / 28

Aufgabenstellung

Untersuchung von gängigen Echtzeit-Ethernet AnsätzenTechnische Funktionsweise auf den OSI Schichten 1 bis 4Vergleich nach einem aufzustellenden Kriterienkatalog

Auswahl eines geeigneten Simulationssystemsgeeignet für die Simulation eines Echtzeit-NetzwerksVergleich von verschiedenen verbreiteten Frameworks

Entwicklung eines SimulationsmodellsZusammenarbeit mit der ProjektgruppeEntwicklung von HilfswerkzeugenSimulation von ausgewählten Szenarien

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 4 / 28

Was ist Echtzeit?

DefinitionHarte Echtzeitsysteme – Reaktion auf eine Eingangsanregunginnerhalb einer bestimmten Zeit

DefinitionWeiche Echtzeitsysteme – Mittelwert der Reaktionszeit über eineZeitspanne nicht größer als ein Maximalwert

DefinitionEchtzeitklasse Einsatz maximale Reaktionszeit

1 Menschliche Überwachungsfunktionen ca. 100 ms

2 „Gewöhnliche“ Automatisierungsfunktionen < 10 ms

3 Motion-Control Anwendungen < 1 ms, Jitter < 1 µs

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 5 / 28

Was ist Echtzeit?

DefinitionHarte Echtzeitsysteme – Reaktion auf eine Eingangsanregunginnerhalb einer bestimmten Zeit

DefinitionWeiche Echtzeitsysteme – Mittelwert der Reaktionszeit über eineZeitspanne nicht größer als ein Maximalwert

DefinitionEchtzeitklasse Einsatz maximale Reaktionszeit

1 Menschliche Überwachungsfunktionen ca. 100 ms

2 „Gewöhnliche“ Automatisierungsfunktionen < 10 ms

3 Motion-Control Anwendungen < 1 ms, Jitter < 1 µs

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 5 / 28

Was ist Echtzeit?

DefinitionHarte Echtzeitsysteme – Reaktion auf eine Eingangsanregunginnerhalb einer bestimmten Zeit

DefinitionWeiche Echtzeitsysteme – Mittelwert der Reaktionszeit über eineZeitspanne nicht größer als ein Maximalwert

DefinitionEchtzeitklasse Einsatz maximale Reaktionszeit

1 Menschliche Überwachungsfunktionen ca. 100 ms

2 „Gewöhnliche“ Automatisierungsfunktionen < 10 ms

3 Motion-Control Anwendungen < 1 ms, Jitter < 1 µs

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 5 / 28

Anforderungen an Echtzeit-Netzwerke

Erfüllung der spezifizierten LeistungsanforderungenZykluszeit, Jitter und LatenzTopologie und Skalierbarkeit

Sicherheitskritische EigenschaftenZuverlässigkeit und VerfügbarkeitAnpassung an Umgebungsbedingungen

Kompatibilität und OffenheitEinbeziehung von bestehenden Feldbussystemen undgewöhnlichen EthernetNormung und Standardisierungverwendetes Applikationsmodell

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 6 / 28

Anforderungen an Echtzeit-Netzwerke

Erfüllung der spezifizierten LeistungsanforderungenZykluszeit, Jitter und LatenzTopologie und Skalierbarkeit

Sicherheitskritische EigenschaftenZuverlässigkeit und VerfügbarkeitAnpassung an Umgebungsbedingungen

Kompatibilität und OffenheitEinbeziehung von bestehenden Feldbussystemen undgewöhnlichen EthernetNormung und Standardisierungverwendetes Applikationsmodell

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 6 / 28

Anforderungen an Echtzeit-Netzwerke

Erfüllung der spezifizierten LeistungsanforderungenZykluszeit, Jitter und LatenzTopologie und Skalierbarkeit

Sicherheitskritische EigenschaftenZuverlässigkeit und VerfügbarkeitAnpassung an Umgebungsbedingungen

Kompatibilität und OffenheitEinbeziehung von bestehenden Feldbussystemen undgewöhnlichen EthernetNormung und Standardisierungverwendetes Applikationsmodell

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 6 / 28

Netzwerke in der Automatisierungstechnik

Automatisierungspyramide als Modell einer Fertigung

Aufbau und Funktionsweise der NetzeVerwendung von BustopologienÜberwiegend kleine, aber häufig auftretene NachrichtenImplementierung nur einiger OSI-Schichten

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 7 / 28

Netzwerke in der Automatisierungstechnik

Automatisierungspyramide als Modell einer Fertigung

Aufbau und Funktionsweise der NetzeVerwendung von BustopologienÜberwiegend kleine, aber häufig auftretene NachrichtenImplementierung nur einiger OSI-Schichten

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 7 / 28

Einführung in Ethernet

Ethernet allgemeinWeitverbreiteste Technologie zum Aufbau lokaler Netze in der ITDesign folgt einem „best-effort“ AnsatzHeutige Installationen unterstützen hauptsächlich 100 oder1000 MBit/s

100 MBit/s EthernetBezeichnung Wert Anmerkung

Bitdauer 10 ns Übertragungsdauer eines Bits auf der Leitung

IFG 0.96 µs Zeitdauer ab der das Medium als frei angenommen wird

Slot-Zeit 512 Bitzeiten Dauer eines Slots für den CSMA/CD-Algorithmus

Jam-Länge 32 Bit Größe des Jam-Signals zur Kennzeichnung einer Störung

Min. Rahmengröße 512 Bit/ 64 Bytes Minimale Größe eines Frames (ohne Präambel und SFD)

Max. Rahmengröße 1518 Bytes Maximale Größe eines Frames (ohne VLAN Tag)

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 8 / 28

Einführung in Ethernet

Ethernet allgemeinWeitverbreiteste Technologie zum Aufbau lokaler Netze in der ITDesign folgt einem „best-effort“ AnsatzHeutige Installationen unterstützen hauptsächlich 100 oder1000 MBit/s

100 MBit/s EthernetBezeichnung Wert Anmerkung

Bitdauer 10 ns Übertragungsdauer eines Bits auf der Leitung

IFG 0.96 µs Zeitdauer ab der das Medium als frei angenommen wird

Slot-Zeit 512 Bitzeiten Dauer eines Slots für den CSMA/CD-Algorithmus

Jam-Länge 32 Bit Größe des Jam-Signals zur Kennzeichnung einer Störung

Min. Rahmengröße 512 Bit/ 64 Bytes Minimale Größe eines Frames (ohne Präambel und SFD)

Max. Rahmengröße 1518 Bytes Maximale Größe eines Frames (ohne VLAN Tag)

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 8 / 28

Simulationsmodelle

Modellbildung zur Untersuchung von SystemenAbbildung von wesentlichen Eigenschaften eines SystemsBeschränkung auf problemrelevante BereicheErstellung eines Gestaltungsmodells, da erst ein Entwurf vorliegt

Charakterisierung von SimulationsmodellenZeitdiskrete vs. kontinuierliche SimulationssystemeEreignisorientierter Ansatz

Beispiele für Simulationssystemens-2OMNeT++

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 9 / 28

Simulationsmodelle

Modellbildung zur Untersuchung von SystemenAbbildung von wesentlichen Eigenschaften eines SystemsBeschränkung auf problemrelevante BereicheErstellung eines Gestaltungsmodells, da erst ein Entwurf vorliegt

Charakterisierung von SimulationsmodellenZeitdiskrete vs. kontinuierliche SimulationssystemeEreignisorientierter Ansatz

Beispiele für Simulationssystemens-2OMNeT++

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 9 / 28

Simulationsmodelle

Modellbildung zur Untersuchung von SystemenAbbildung von wesentlichen Eigenschaften eines SystemsBeschränkung auf problemrelevante BereicheErstellung eines Gestaltungsmodells, da erst ein Entwurf vorliegt

Charakterisierung von SimulationsmodellenZeitdiskrete vs. kontinuierliche SimulationssystemeEreignisorientierter Ansatz

Beispiele für Simulationssystemens-2OMNeT++

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 9 / 28

Einführung in OMNeT++

Darstellung der Benutzerschnittstelle

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 10 / 28

Ansätze für Echtzeit-Ethernet

Darstellung verschiedener Ansätze

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 11 / 28

EtherNet/IP und Ethernet Powerlink

EtherNet/IPLösung auf Basis von TCP/IPSynchronisation mittels des IEEE 1588 ProtokollsSlaves können mit Hilfe von Zeitstempel eigenständig handelnEinfache Lösung, dadurch weit verbreitet

Ethernet PowerlinkLösung oberhalb von gewöhnlichem EthernetTraditionelles, bei Feldbussen verbreitetes PollingverfahrenNutzung von Standard Ethernet KomponentenMittlerer technischer Aufwand, recht weit verbreitet

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 12 / 28

EtherNet/IP und Ethernet Powerlink

EtherNet/IPLösung auf Basis von TCP/IPSynchronisation mittels des IEEE 1588 ProtokollsSlaves können mit Hilfe von Zeitstempel eigenständig handelnEinfache Lösung, dadurch weit verbreitet

Ethernet PowerlinkLösung oberhalb von gewöhnlichem EthernetTraditionelles, bei Feldbussen verbreitetes PollingverfahrenNutzung von Standard Ethernet KomponentenMittlerer technischer Aufwand, recht weit verbreitet

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 12 / 28

EtherCAT und PROFINET

EtherCATLösung mit modifizierten EthernetEffektives Ausnutzen der Netzwerkkapazität, hohe LeistungAbstriche bei der Kompatibilität zu gewöhnlichen EthernetGeringe Verbreitung

PROFINETLösung mit modifizierten EthernetUmfassende AutomatisierungslösungSwitche sorgen für Einhaltung des AblaufplansErheblicher technischer Aufwand, geringe Verbreitung

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 13 / 28

EtherCAT und PROFINET

EtherCATLösung mit modifizierten EthernetEffektives Ausnutzen der Netzwerkkapazität, hohe LeistungAbstriche bei der Kompatibilität zu gewöhnlichen EthernetGeringe Verbreitung

PROFINETLösung mit modifizierten EthernetUmfassende AutomatisierungslösungSwitche sorgen für Einhaltung des AblaufplansErheblicher technischer Aufwand, geringe Verbreitung

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 13 / 28

Anforderungen an das Simulationsmodell

Allgemeine ZieleKorrekte ErgebnisseNachvollziehbarkeit der ErgebnisseMinimierung des Implementierungsaufwandgute Performance des Systemsleichte Testbarkeiteinfache und schnelle Auswertung der ErgebnisseSkalierungsfähigmodularer Aufbau, flexibel erweiterbar

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 14 / 28

Aufbau des Gesamtssystems

Einteilung in Submodule

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 15 / 28

Aufbau des Simulationsmodells

Nutzung von vorhandenen Elementen des FrameworksVollständige Neuentwicklung nicht durchführbarAnpassung an vorhandene Struktur

Vorgehenpraktische Versuche innerhalb des SimulationssystemsAnlehnung an PROFINET Funktionsweise

KonzeptionSwitche enthalten die Intelligenz, sorgen für Einhaltung des TDMAEchtzeitteilnehmer kennen nur ihren Zeitschlitz, sendenentsprechendVerkehrsgeneratoren arbeiten komplett unabhängig

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 16 / 28

Aufbau des Simulationsmodells

Nutzung von vorhandenen Elementen des FrameworksVollständige Neuentwicklung nicht durchführbarAnpassung an vorhandene Struktur

Vorgehenpraktische Versuche innerhalb des SimulationssystemsAnlehnung an PROFINET Funktionsweise

KonzeptionSwitche enthalten die Intelligenz, sorgen für Einhaltung des TDMAEchtzeitteilnehmer kennen nur ihren Zeitschlitz, sendenentsprechendVerkehrsgeneratoren arbeiten komplett unabhängig

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 16 / 28

Aufbau des Simulationsmodells

Nutzung von vorhandenen Elementen des FrameworksVollständige Neuentwicklung nicht durchführbarAnpassung an vorhandene Struktur

Vorgehenpraktische Versuche innerhalb des SimulationssystemsAnlehnung an PROFINET Funktionsweise

KonzeptionSwitche enthalten die Intelligenz, sorgen für Einhaltung des TDMAEchtzeitteilnehmer kennen nur ihren Zeitschlitz, sendenentsprechendVerkehrsgeneratoren arbeiten komplett unabhängig

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 16 / 28

Zeitschlitzaufbau

KonzeptionUnterteilung in Echtzeit- und nicht Echtzeit-Bereichzwei SicherheitspufferSicherheitspuffer notwendig durch gewähltes Design undEinschränkungen des Frameworks

Beispielaufbau eines Zyklus

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 17 / 28

Definition des Simulationsmodells

„NED“ Sprache von OMNeT++import "EtherHost", "EtherHostTDMA", "EtherSwitchTDMA";module MixedLAN

submodules:switch_0: EtherSwitchTDMA;

gatesizes:in[5],out[5];

display: "i=switch2";device_1: EtherHostTDMA;

display: "i=device/pc2";device_2: EtherHostTDMA;

display: "i=device/pc2";connection:

switch_0.out[0] --> delay 0us --> device_1.in;switch_0.in[0] <-- delay 0us <-- device_1.out;switch_0.out[1] --> delay 0us --> device_2.in;switch_0.in[1] <-- delay 0us <-- device_2.out;

endmodulenetwork mixedLAN : MixedLANendnetwork simple Simple endsimple

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 18 / 28

Konfiguration des Simulationsmodells

XML-Sprache zur Definition des zeitlichen Ablaufplans<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><schedule timeSlotCount="3">

<device id="device_2" slotId="0"/><device id="device_3" slotId="0"/><switch id="switch_0">

<timeSlot id="0"><connection out="4" in="1"/>

</timeSlot><timeSlot id="1">

<connection out="2" in="4"/></timeSlot>

</switch></schedule>

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 19 / 28

Probleme bei der Entwicklung

Komplexität von Framework und SimulationenNutzung von vorhandenen Elementen des FrameworksFehlersuche und -behebung dadurch erschwertSehr große Anzahl an Ereignissen und ZuständenFehler treten oft nur sehr selten bzw. nach längerer Laufzeit auf

Probleme bei der Zusammenarbeit mit ProjektgruppeGenaue Spezifikation des DateiformatsImplizite Annahmen bei der SpezifikationEigene Fehlerdiagnose und -behebung schwierig

Test des SimulationsmodellsUmständlicher und langsamer TestablaufGeschwindigkeit der Ablaufplanberechnung und Konvertierung

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 20 / 28

Probleme bei der Entwicklung

Komplexität von Framework und SimulationenNutzung von vorhandenen Elementen des FrameworksFehlersuche und -behebung dadurch erschwertSehr große Anzahl an Ereignissen und ZuständenFehler treten oft nur sehr selten bzw. nach längerer Laufzeit auf

Probleme bei der Zusammenarbeit mit ProjektgruppeGenaue Spezifikation des DateiformatsImplizite Annahmen bei der SpezifikationEigene Fehlerdiagnose und -behebung schwierig

Test des SimulationsmodellsUmständlicher und langsamer TestablaufGeschwindigkeit der Ablaufplanberechnung und Konvertierung

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 20 / 28

Probleme bei der Entwicklung

Komplexität von Framework und SimulationenNutzung von vorhandenen Elementen des FrameworksFehlersuche und -behebung dadurch erschwertSehr große Anzahl an Ereignissen und ZuständenFehler treten oft nur sehr selten bzw. nach längerer Laufzeit auf

Probleme bei der Zusammenarbeit mit ProjektgruppeGenaue Spezifikation des DateiformatsImplizite Annahmen bei der SpezifikationEigene Fehlerdiagnose und -behebung schwierig

Test des SimulationsmodellsUmständlicher und langsamer TestablaufGeschwindigkeit der Ablaufplanberechnung und Konvertierung

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 20 / 28

Vorführung des Simulationsmodells

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 21 / 28

Ergebnisse von Szenario „kleines Netzwerk“

Hochlaufphase des Systems

Warteschlange MAC Echtzeitgeräte in Rahmen

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 22 / 28

Ergebnisse von Szenario „kleines Netzwerk“

Funktionsweise des Zeitmultiplex

Gesendete Rahmen Echtzeitgeräte

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 23 / 28

Ergebnisse von Szenario „realer Betrieb“

Parameter des Systems200 Teilnehmer im Netz, 87 KommunikationspartnerAufteilung auf vier Linien, die miteinander verbunden sindZykluszeit ca. 1 msNachrichtenperiode 750 µsZeitschlitzlänge 30 µs

Leistung des SystemsGute Auslastung der einzelnen Linien mit ca. 80-90%Gewinn durch die Parallelisierung der Kommunikation etwa 2,5Zykluszeit erlaubt Nutzung für Anwendungennach „Echtzeitklasse 3“

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 24 / 28

Ergebnisse von Szenario „realer Betrieb“

Parameter des Systems200 Teilnehmer im Netz, 87 KommunikationspartnerAufteilung auf vier Linien, die miteinander verbunden sindZykluszeit ca. 1 msNachrichtenperiode 750 µsZeitschlitzlänge 30 µs

Leistung des SystemsGute Auslastung der einzelnen Linien mit ca. 80-90%Gewinn durch die Parallelisierung der Kommunikation etwa 2,5Zykluszeit erlaubt Nutzung für Anwendungennach „Echtzeitklasse 3“

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 24 / 28

Ergebnisse von Szenario „Lastgrenze“

Hochlaufphase des Systems

Warteschlange MAC Switche in Rahmen

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 25 / 28

Ergebnisse von Szenario „Lastgrenze“

Funktionsweise des Zeitmultiplex

Gesendete Rahmen Echtzeitgeräte

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 26 / 28

Ergebnisse der Simulationen

Echtzeitbetriebeinwandfreie Funktionsweisesehr gute Leistung, die auch höchsten EchtzeitanforderungengenügtAufteilung des Netzes verbessert die Leistung erheblich

Gemischter BetriebFunktionalität ist gegeben, aber VerbesserungspotentialvorhandenDynamischeres Verhalten, das schlecht vorhersehbar isterhebliche Verlängerung der Hochlaufphase

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 27 / 28

Ergebnisse der Simulationen

Echtzeitbetriebeinwandfreie Funktionsweisesehr gute Leistung, die auch höchsten EchtzeitanforderungengenügtAufteilung des Netzes verbessert die Leistung erheblich

Gemischter BetriebFunktionalität ist gegeben, aber VerbesserungspotentialvorhandenDynamischeres Verhalten, das schlecht vorhersehbar isterhebliche Verlängerung der Hochlaufphase

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 27 / 28

Zusammenfassung und Ausblick

ZusammenfassungEntwicklung eines Modells eines neuartigen AnsatzesDazu Untersuchung von verbreiteten SystemenModell bietet eine Leistung, die höchsten Anforderungen genügt

AusblickVerbesserungspotential bei Simulationsmodell undHilfswerkzeugenWeiterentwicklung der Simulation oder Erstellung einesHardware-Prototyps

Vielen Dank für die Aufmerksamkeit – Fragen?Kontakt: hw@skalatan.de,Arbeit und Code: http://www.skalatan.de/rte/

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 28 / 28

Zusammenfassung und Ausblick

ZusammenfassungEntwicklung eines Modells eines neuartigen AnsatzesDazu Untersuchung von verbreiteten SystemenModell bietet eine Leistung, die höchsten Anforderungen genügt

AusblickVerbesserungspotential bei Simulationsmodell undHilfswerkzeugenWeiterentwicklung der Simulation oder Erstellung einesHardware-Prototyps

Vielen Dank für die Aufmerksamkeit – Fragen?Kontakt: hw@skalatan.de,Arbeit und Code: http://www.skalatan.de/rte/

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 28 / 28

Zusammenfassung und Ausblick

ZusammenfassungEntwicklung eines Modells eines neuartigen AnsatzesDazu Untersuchung von verbreiteten SystemenModell bietet eine Leistung, die höchsten Anforderungen genügt

AusblickVerbesserungspotential bei Simulationsmodell undHilfswerkzeugenWeiterentwicklung der Simulation oder Erstellung einesHardware-Prototyps

Vielen Dank für die Aufmerksamkeit – Fragen?Kontakt: hw@skalatan.de,Arbeit und Code: http://www.skalatan.de/rte/

Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 28 / 28