Time-Triggered Ethernet für eingebettete Systeme: Design, Umsetzung und Validierung einer echtzeitfähigen Netzwerkstack-Architektur

Abstract

Automotive-Anwendungen steigen in Zukunft stetig in ihrer Anzahl und Komplexität. Es ist absehbar, dass momentane Ansätze an ihre Grenzen stoßen werden. Ethernet hat sich in der Computertechnik etabliert und als flexibles und hoch skalierbares Protokoll erwiesen. TTEthernet ist eine Neuentwicklung und richtet sich dabei speziell an die Anforderungen des Automotive-Bereichs. In dieser Arbeit wurde unter der Wahl geeigneter Hardware ein Konzept entwickelt und umgesetzt, welches der TTEthernet Spezifikation gerecht wird. Der entwickelte Prototyp erfüllt realistische Zeitanforderungen des Automotive Bereichs und ist somit der erste Ansatz seiner Art. Durch gründliche Analyse des Systems unter Last konnte seine Korrektheit nachgewiesen werden. Weiterhin wurden typische Metriken des Prototyps mit Bezug auf Echtzeitanforderungen mit Hilfe unterschiedlicher Messverfahren bestimmt und verglichen.

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 like TTEthernet widen the application of standard switched Ethernet into the time-critical domain. This work demonstrates a prototype which fulfils the TTEthernet specification. It complies with typical requirements of automotive applications and therefore is the first known approach of its kind. Careful analysis has shown the reliability of the system even under heavy load. Furthermore, measurements of real-time metrics has proven the compliance of the given requirements.