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: [email protected],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: [email protected],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: [email protected],Arbeit und Code: http://www.skalatan.de/rte/
Henning Westerholt (Universität Siegen) Simulation eines Echtzeit-Ethernet Systems 18.1.2007 28 / 28