Performanzanalyse von SDN-Controllern für Ethernet-basierte Kommunikationsarchitekturen im Fahrzeug

Abstract

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Analyse und Evaluation von SDN-Controllern, die voraussichtlich in modernen Fahrzeugen mit Ethernet als Kommunikationsarchitektur eingebaut werden. Die Analyse erfolgt in drei Evaluationsschritten. Anfangs werden vier SDN-Controller mittels einer Anforderungsanalyse ausgewählt. Der zweite Schritt beinhaltet, die Performanzanalyse, die mittels einer Zusammenstellung von Metriken durchgeführt wird. Abschließend wird der SDN-Controller mit den besten Ergebnissen bei der Performanzanalyse in einem realen Fallbeispiel genutzt. In diesem Fallbeispiel werden mögliche Anwendungsgebiete und Schwächen von SDN-Controllern in einem Fahrzeugbordnetzwerk deutlich gemacht. Die Anforderungsanalyse hat gezeigt, dass die SDN Controller aus der Auswahl nicht alle kritischen Anforderungen erfüllen konnten. Die Ergebnisse der Performanzanalyse machen deutlich, dass SDN-Controller in der Lage sind innerhalb der zeitlichen Einschränkungen von Fahrzeugen zu agieren. Bei einem Ausfall würden diese für die zeitlichen Verhältnisse in einem Fahrzeug trotzdem zu lange brauchen. Das Fallbeispiel hat gezeigt, dass in einem realen Umfeld einige fehlende Anforderungen, durch Applikationen erfüllt werden können. Das Zeitverhalten bei einem Neustart oder Ausfall des Controllers ist dementsprechend der einzige ausschlaggebende Grund, der den Einbau in ein Fahrzeug verhindert.

This thesis deals with the analysis and evaluation of SDN controllers, which are expected to be installed in modern vehicles with Ethernet as the communication architecture. The analysis is divided into three evaluation steps. Initially, four SDN controllers are selected by means of a requirement analysis. The second step includes the performance analysis, which is carried out by using a set of metrics. Finally, the SDN controller with the best results of the performance analysis is used in a realistic case study. In this case study, possible use cases and weaknesses of SDN controllers in a vehicle on-board network are pointed out. The requirements analysis has shown that the SDN controllers from the selection could not fulfil all critical requirements. The results of the performance analysis have made it clear that SDN controllers are able to operate within the time constraints of vehicles. In case of a failure, they would still take too long for the time constraints of a vehicle. The last evaluation step has shown, that in a real world environment some missing requirements, can be fulfilled by applications. Accordingly, the time response in the event of failure is the only decisive reason, which prevents the installation in a vehicle.