Echtzeit-Ethernet für Anwendungen im Automobil: Metriken und deren simulationsbasierte Evaluierung am Beispiel von TTEthernet

Abstract

Durch die Zunahme von elektronischen Systemen, insbesondere im Fahrerassistenz- und Komfortbereich, kommen die etablierten Automotive- Kommunikationstechnologien an die Grenze ihrer Leistungsfähigkeit. Ein neuer Ansatz für die Kommunikation zwischen Steuergeräten im Automobil ist der Einsatz von Ethernet. Echtzeit-Erweiterungen haben den Einsatzbereich von standard switched Ethernet auf zeitkritische Anwendungen ausgedehnt. Diese Arbeit leistet einen Beitrag zur Bewertung dieser neuen Konzepte, indem eine simulationsbasierte Evaluierungstrategie für die Ermittlung von Kenngrößen (Metriken) Echtzeit-Ethernet-basierter Vermittlungsinfrastrukturen entwickelt wird. Eine Überprüfung anhand einer Fallstudie einer realen Applikation zeigt, dass sich der entwickelte Evaluierungsprozess für erste Untersuchungen von Ethernet-basierten Automotive-Anwendungen gut eignet. Eine gründliche Analyse des Simulationsmodells, welche die Simulationsergebnisse mit Berechnungen eines mathematischen Modells und Messungen auf echter Hardware vergleicht, belegt die Gültigkeit der Implementierung und der mit ihr ermittelten Kenngrößen.

The established automotive communication technologies reach their performance limits due to the increase of electronic systems, especially in driver assistance and comfort applications. Ethernet is a new approach for the communication between control units in cars. Realtime extensions widen the application of standard switched Ethernet into the time-critical domain. This work introduces a simulation-based evaluation strategy to determine network metrics of real-time Ethernet based communication. An evaluation on the basis of a real automotive application shows the suitability of the given approach. A careful analysis of the simulation model that compares the simulation results with calculations obtained from a mathematical model as well as with real-world measurements using hardware, assures the validity of the implementation and the determined network metrics.