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2015
- Torben Wille. Simulationsbasierte Analyse von Frame-Preemption für Time Sensitive Network Ethernet. Nov. 2015, Bachelorthesis. Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg.
[Abstract], [Bibtex]Diese Dokument zeigt einen Ansatz wie Frame-Preemption in Time Sensetive Network Ethernet umgesetzt werden kann. Mit Hilfe der Simulationsumgebung OMNeT++ und dem CoRE4INET Framework, welches Time-Triggered Ethernet implementiert, wird die Implementierung des Ansatzes mit einer abstrahierten Kommunikations-Matrix analysiert, evaluiert und bewertet.
@MastersThesis{ w-safpt-15, author = {Torben Wille}, title = {{Simulationsbasierte Analyse von Frame-Preemption f{\"u}r Time Sensitive Network Ethernet}}, month = nov, year = 2015, school = {Hochschule f{\"u}r Angewandte Wissenschaften Hamburg}, address = {Hamburg}, abstract = {Diese Dokument zeigt einen Ansatz wie Frame-Preemption in Time Sensetive Network Ethernet umgesetzt werden kann. Mit Hilfe der Simulationsumgebung OMNeT++ und dem CoRE4INET Framework, welches Time-Triggered Ethernet implementiert, wird die Implementierung des Ansatzes mit einer abstrahierten Kommunikations-Matrix analysiert, evaluiert und bewertet.}, type = {bachelorsthesis}, entrysubtype = {bachelorsthesis}, langid = {ngerman} } - Till Steinbach, and Franz Korf. System Level Simulation for the Design and Evaluation of Heterogeneous Ethernet, CAN, and FlexRay In-Car Networks. Nov. 2015, Invited Talk.
[Slides (pdf)], [Bibtex]@Misc{ sk-slsde-15, author = {Till Steinbach AND Franz Korf}, title = {{System Level Simulation for the Design and Evaluation of Heterogeneous Ethernet, CAN, and FlexRay In-Car Networks}}, howpublished = {3rd International Conference on Automotive BUS Systems + Ethernet}, month = nov, year = 2015, note = {Invited Talk}, langid = {english} } - Till Steinbach, Hyung-Taek Lim, Franz Korf, Thomas C. Schmidt, Daniel Herrscher, and Adam Wolisz. Beware of the Hidden! How Cross-traffic Affects Quality Assurances of Competing Real-time Ethernet Standards for In-Car Communication. In: 2015 IEEE Conference on Local Computer Networks (LCN). Pages 1—9, Oct. 2015,
[Abstract], [Fulltext Document (pdf)], [Slides (pdf)], [Video of Presentation], [DOI], [IEEE Xplore], [Bibtex]Real-time Ethernet is expected to become the core technology of future in-car communication networks. Following its current adoption in subsystems for info- and entertainment, broadband Ethernet promises new features in the core of upcoming car series. Its full potential will enfold when deploying Ethernet-based backbones that consolidate all automotive domains on a single physical layer at increased bandwidth but reduced complexity and cost. In such a backbone, traffic with a variety of real-time requirements and best-effort characteristics will share the same physical infrastructure. However, certain applications like online diagnosis, data- or firmware updates, and access to off-board backends will introduce bursty high traffic loads to the sensitive core of the cars communication network. In this work, we analyze the robustness against cross-traffic of real-time Ethernet protocols. Based on a realistic in-car scenario, we demonstrate that background cross-traffic can have significant impact on in-car backbone networks—-even for real-time protocols with strict prioritization. By comparing the real-time approaches Ethernet AVBs asynchronous credit based shaping with the time-triggered and rate-constrained traffic classes of Time-triggered Ethernet (AS6802) we quantify how different media access policies suffer from low priority bursts of applications such as diagnosis, online updates or backend-based services. Our simulation study of a realistic in-car backbone design and traffic model reveals that in a realistic in-car network design, cross-traffic may increase end-to-end latency by more than 500% while the jitter can become 14 times higher than for a network without background tasks. We discuss ways to mitigate these degrading effects.
@InProceedings{ slksh-bhcan-15, author = {Till Steinbach AND Hyung-Taek Lim AND Franz Korf AND Thomas C. Schmidt AND Daniel Herrscher AND Adam Wolisz}, title = {{Beware of the Hidden! How Cross-traffic Affects Quality Assurances of Competing Real-time Ethernet Standards for In-Car Communication}}, booktitle = {2015 IEEE Conference on Local Computer Networks (LCN)}, month = oct, year = 2015, pages = {1--9}, isbn = {978-1-4673-6770-7}, doi = {10.1109/LCN.2015.7366277}, eprinttype = {ieeexplore}, eprint = {7366277}, abstract = {Real-time Ethernet is expected to become the core technology of future in-car communication networks. Following its current adoption in subsystems for info- and entertainment, broadband Ethernet promises new features in the core of upcoming car series. Its full potential will enfold when deploying Ethernet-based backbones that consolidate all automotive domains on a single physical layer at increased bandwidth but reduced complexity and cost. In such a backbone, traffic with a variety of real-time requirements and best-effort characteristics will share the same physical infrastructure. However, certain applications like online diagnosis, data- or firmware updates, and access to off-board backends will introduce bursty high traffic loads to the sensitive core of the cars communication network. In this work, we analyze the robustness against cross-traffic of real-time Ethernet protocols. Based on a realistic in-car scenario, we demonstrate that background cross-traffic can have significant impact on in-car backbone networks---even for real-time protocols with strict prioritization. By comparing the real-time approaches Ethernet AVBs asynchronous credit based shaping with the time-triggered and rate-constrained traffic classes of Time-triggered Ethernet (AS6802) we quantify how different media access policies suffer from low priority bursts of applications such as diagnosis, online updates or backend-based services. Our simulation study of a realistic in-car backbone design and traffic model reveals that in a realistic in-car network design, cross-traffic may increase end-to-end latency by more than 500\% while the jitter can become 14 times higher than for a network without background tasks. We discuss ways to mitigate these degrading effects.}, langid = {english}, note = {LCN Best Paper Award} } - Till Steinbach, Philipp Meyer, Stefan Buschmann, Franz Korf, and Thomas C. Schmidt. Demo: Prototyping Next-Generation In-Car Backbones Using System-Level Network Simulation. In: 2015 IEEE Conference on Local Computer Networks (LCN). Oct. 2015,
[Abstract], [Fulltext Document (pdf)], [Poster (pdf)], [Bibtex]We show a network simulation environment for assessing Ethernet-based concepts and technologies of next generation in-car networks, as well as their protocols, and possible deployment. Among others, the simulation models contain the core concepts of AS6802 and AFDX, Ethernet AVB and IEEE 802.1Q as well as legacy fieldbus technologies like CAN and FlexRay and automotive gateway designs to interconnect the technologies. All modules can be flexibly configured and combined or used as a foundation for the implementation of new ideas. System-level network simulation allows us to design and evaluate backbone architectures and develop protocols and configurations that comply with the rigid real-time requirements of in-car communication. The shown tool chain is open source and can be downloaded for experiments and reviews of published simulation studies at http://core4inet.realmv6.org
@InProceedings{ smbks-pnibu-15, author = {Till Steinbach AND Philipp Meyer AND Stefan Buschmann AND Franz Korf AND Thomas C. Schmidt}, title = {{Demo: Prototyping Next-Generation In-Car Backbones Using System-Level Network Simulation}}, booktitle = {2015 IEEE Conference on Local Computer Networks (LCN)}, month = oct, year = 2015, abstract = {We show a network simulation environment for assessing Ethernet-based concepts and technologies of next generation in-car networks, as well as their protocols, and possible deployment. Among others, the simulation models contain the core concepts of AS6802 and AFDX, Ethernet AVB and IEEE 802.1Q as well as legacy fieldbus technologies like CAN and FlexRay and automotive gateway designs to interconnect the technologies. All modules can be flexibly configured and combined or used as a foundation for the implementation of new ideas. System-level network simulation allows us to design and evaluate backbone architectures and develop protocols and configurations that comply with the rigid real-time requirements of in-car communication. The shown tool chain is open source and can be downloaded for experiments and reviews of published simulation studies at http://core4inet.realmv6.org}, langid = {english} } - Philipp Kloth. Visualisierung des Zeitverhaltens von Echtzeitnetzwerken basierend auf Gantt Charts. Sep. 2015, Bachelorthesis. Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg.
[Abstract], [Fulltext Document (pdf)], [Bibtex]Die Bachelorarbeit befasst sich mit der Visualisierung des Zeitverhaltens von Echtzeit-Ethernet Netzwerken auf Basis von Gantt Charts. Zum Darstellen der Diagramme wird ein Eclipse Plugin entwickelt, welches sich in die Simulationsplattform OMNeT++ integrieren lässt. Weiterhin werden Diagramm Semantiken konzipiert, welche zum Analysieren des Zeitverhaltens von Netzwerken dienen. Die resultierenden Diagramme werden anschließend im Plug-in genutzt. Es werden verschiedene Methoden zur Datenerfassung der zu visualisierenden Daten verglichen und sich für eine Methode entschieden. Am Ende werden die Ergebnisse der Evaluierung zum Plug-in und Eventlog aufgeführt.
@MastersThesis{ k-vzebg-15, author = {Philipp Kloth}, title = {{Visualisierung des Zeitverhaltens von Echtzeitnetzwerken basierend auf Gantt Charts}}, month = sep, year = 2015, school = {Hochschule f{\"u}r Angewandte Wissenschaften Hamburg}, address = {Hamburg}, abstract = {Die Bachelorarbeit befasst sich mit der Visualisierung des Zeitverhaltens von Echtzeit-Ethernet Netzwerken auf Basis von Gantt Charts. Zum Darstellen der Diagramme wird ein Eclipse Plugin entwickelt, welches sich in die Simulationsplattform OMNeT++ integrieren l{\"a}sst. Weiterhin werden Diagramm Semantiken konzipiert, welche zum Analysieren des Zeitverhaltens von Netzwerken dienen. Die resultierenden Diagramme werden anschlie{\ss}end im Plug-in genutzt. Es werden verschiedene Methoden zur Datenerfassung der zu visualisierenden Daten verglichen und sich f{\"u}r eine Methode entschieden. Am Ende werden die Ergebnisse der Evaluierung zum Plug-in und Eventlog aufgef{\"u}hrt.}, type = {bachelorsthesis}, entrysubtype = {bachelorsthesis}, langid = {ngerman} } - Jonas Engler. Worst-Case-Timing unter AVB mit Network Calculus. Apr. 2015,
[Fulltext Document (pdf)], [Bibtex]@TechReport{ e-wctan-15, author = {Jonas Engler}, title = {{Worst-Case-Timing unter AVB mit Network Calculus}}, month = apr, year = 2015, institution = {CoRE Research Group, Hochschule f{\"u}r Angewandte Wissenschaften Hamburg}, langid = {ngerman} } - Jan Depke. Inkrementelle Konsolidierung automobiler Bussysteme auf Basis eines Realtime Ethernet Backbones. Mär. 2015, Masterthesis. Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg.
[Abstract], [Fulltext Document (pdf)], [Bibtex]Echtzeit-Ethernet ist vielversprechender Kandidat zur Verbesserung der Kommunikation in zukünftigen Automobilen. Es bietet hohe Bandbreite, geringen Jitter, und die physikalische Schicht kann mit den Anforderungen der Automobilindustrie wachsen. Eine Migrationsstragie unter Weiterverwendung der Errungenschaften der letzten Jahrzehnte im Bereich der Feldbusse ist nötig, um einen sanften Übergang von aktuellen Feldbusarchitekturen zum Echtzeit-Ethernet zu ermöglichen. Diese Arbeit untersucht die Auswirkungen einer inkrementellen Migration von Controller Area Network (CAN)-Bussen hin zum Echtzeit-Ethernet. Eine Migrationsstrategie wird aus Restriktionen technologi- scher Standards und Entwurfsmustern entwickelt, welche in Richtlinien für Machbarkeitsuntersuchungen überführt werden. Eine flexible Schnittstellenbeschreibungssprache wird entwickelt, implementiert und zur Übersetzung zwischen etablierten Protokollen und Echtzeit-Ethernet in einem Kommunikationsgate- way genutzt. Der Einsatz in einem Prototypenfahrzeug liefert realistische Kenndaten um die Machbarkeit der Migration unter Beibehaltung bestehender CAN-Anwendungen zu zeigen.
@MastersThesis{ d-ikabb-15, author = {Jan Depke}, title = {{Inkrementelle Konsolidierung automobiler Bussysteme auf Basis eines Realtime Ethernet Backbones}}, month = mar, year = 2015, school = {Hochschule f{\"u}r Angewandte Wissenschaften Hamburg}, address = {Hamburg}, abstract = {Echtzeit-Ethernet ist vielversprechender Kandidat zur Verbesserung der Kommunikation in zuk{\"u}nftigen Automobilen. Es bietet hohe Bandbreite, geringen Jitter, und die physikalische Schicht kann mit den Anforderungen der Automobilindustrie wachsen. Eine Migrationsstragie unter Weiterverwendung der Errungenschaften der letzten Jahrzehnte im Bereich der Feldbusse ist n{\"o}tig, um einen sanften {\"U}bergang von aktuellen Feldbusarchitekturen zum Echtzeit-Ethernet zu erm{\"o}glichen. Diese Arbeit untersucht die Auswirkungen einer inkrementellen Migration von Controller Area Network (CAN)-Bussen hin zum Echtzeit-Ethernet. Eine Migrationsstrategie wird aus Restriktionen technologi- scher Standards und Entwurfsmustern entwickelt, welche in Richtlinien f{\"u}r Machbarkeitsuntersuchungen {\"u}berf{\"u}hrt werden. Eine flexible Schnittstellenbeschreibungssprache wird entwickelt, implementiert und zur {\"U}bersetzung zwischen etablierten Protokollen und Echtzeit-Ethernet in einem Kommunikationsgate- way genutzt. Der Einsatz in einem Prototypenfahrzeug liefert realistische Kenndaten um die Machbarkeit der Migration unter Beibehaltung bestehender CAN-Anwendungen zu zeigen.}, type = {mastersthesis}, entrysubtype = {mastersthesis}, langid = {ngerman} } - Sebastian Schrade. Kopplung einer AUTOSAR eventbasierten Simulation mit der OMNET++ Simulation von Automotive-Netzwerken. Mär. 2015, Bachelorthesis. Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg.
[Abstract], [Fulltext Document (pdf)], [Bibtex]Ziel der Arbeit ist die Untersuchung von Kopplungen im Simulationsbereich am Beispiel der Simulationsplattformen VEOS und Omnet++. Die AUTOSAR Steuergerätesimulation VEOS ist anzupassen und zu ergründen wie eine Kopplung zu erreichen ist, so dass die Netzwerksimulation Omnet++ die Kommunikation der Steuergeräte vornehmen kann.
@MastersThesis{ s-kaeso-15, author = {Sebastian Schrade}, title = {{Kopplung einer AUTOSAR eventbasierten Simulation mit der OMNET++ Simulation von Automotive-Netzwerken}}, month = mar, year = 2015, school = {Hochschule f{\"u}r Angewandte Wissenschaften Hamburg}, address = {Hamburg}, abstract = {Ziel der Arbeit ist die Untersuchung von Kopplungen im Simulationsbereich am Beispiel der Simulationsplattformen VEOS und Omnet++. Die AUTOSAR Steuerger{\"a}tesimulation VEOS ist anzupassen und zu ergr{\"u}nden wie eine Kopplung zu erreichen ist, so dass die Netzwerksimulation Omnet++ die Kommunikation der Steuerger{\"a}te vornehmen kann.}, type = {bachelorsthesis}, entrysubtype = {bachelorsthesis}, langid = {ngerman} } - Benjamin Burchard. Visualisierung von Kommunikationsdaten im Automotive Echtzeit-Ethernet Netzwerk. Feb. 2015,
[Fulltext Document (pdf)], [Bibtex]@TechReport{ b-vkaen-15, author = {Benjamin Burchard}, title = {{Visualisierung von Kommunikationsdaten im Automotive Echtzeit-Ethernet Netzwerk}}, month = feb, year = 2015, institution = {CoRE Research Group, Hochschule f{\"u}r Angewandte Wissenschaften Hamburg}, langid = {ngerman} } - Jonas Engler. Worst Case Timing Analyse für TSN im Automotive-Kontext. Feb. 2015,
[Fulltext Document (pdf)], [Bibtex]@TechReport{ e-wctat-15, author = {Jonas Engler}, title = {{Worst Case Timing Analyse f{\"u}r TSN im Automotive-Kontext}}, month = feb, year = 2015, institution = {CoRE Research Group, Hochschule f{\"u}r Angewandte Wissenschaften Hamburg}, langid = {ngerman} } - Philipp Meyer. Informationssicherheit in IEEE 802.1 Time Sensitive Networking Bordnetzen. Feb. 2015,
[Fulltext Document (pdf)], [Slides (pdf)], [Bibtex]@TechReport{ m-isitb-15, author = {Philipp Meyer}, title = {{Informationssicherheit in IEEE 802.1 Time Sensitive Networking Bordnetzen}}, month = feb, year = 2015, institution = {CoRE Research Group, Hochschule f{\"u}r Angewandte Wissenschaften Hamburg}, langid = {ngerman} } - Friedrich Groß. Eine skalierbare Hardwarearchitektur zur Echtzeit-Erweiterung von Standard-Ethernet-Controllern. Jan. 2015, Masterthesis. Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg.
[Abstract], [Fulltext Document (pdf)], [Bibtex]In Automobil werden immer mehr Fahrerassistenzsysteme verwendet, die hohe zeitliche Anforderungen an Netzwerke stellen und dabei gleichzeitig große Datenmengen übertragen müssen. Die heutzutage eingesetzten BUS-Systeme kommen momentan an ihre Grenzen. Aus diesem Grund ist die Automobilindustrie auf der Suche nach einem neuen BUS-System, dass die steigenden Anforderungen erfüllt. Das zukünftige BUS-System wird höchstwahrscheinlich ein echtzeitfähiges Ethernet sein, da Ethernet in seiner Bandbreite skalierbar ist. Time-Triggered Ethernet ist eine Echtzeiterweiterung des Standard Ethernet. Die Umsetzung dieses Protokolls in Software erfordert einen erheblichen Entwicklungsaufwand und viel Rechenleistung. Diese Arbeit zeigt ein skalierbares Hardware-Software Co-Design für einen Time-Triggered Ethernet Controller, das die benötigte Rechenleisung reduziert. Es wird eine Prototyp-Implementierung auf einem FPGA gezeigt. Dabei wird für jedes Modul gezeigt, welche Auswirkungen es hat, dieses in Hardware oder in Software zu partitionieren. Mit dem vorgestellten Konzept ist es möglich, für jede Anwendung eine kostenoptimierte Hardware-Software Partitionierung zu finden.
@MastersThesis{ g-shees-15, author = {Friedrich Gro{\ss}}, title = {{Eine skalierbare Hardwarearchitektur zur Echtzeit-Erweiterung von Standard-Ethernet-Controllern}}, month = jan, year = 2015, school = {Hochschule f{\"u}r Angewandte Wissenschaften Hamburg}, address = {Hamburg}, abstract = {In Automobil werden immer mehr Fahrerassistenzsysteme verwendet, die hohe zeitliche Anforderungen an Netzwerke stellen und dabei gleichzeitig gro{\ss}e Datenmengen {\"u}bertragen m{\"u}ssen. Die heutzutage eingesetzten BUS-Systeme kommen momentan an ihre Grenzen. Aus diesem Grund ist die Automobilindustrie auf der Suche nach einem neuen BUS-System, dass die steigenden Anforderungen erf{\"u}llt. Das zuk{\"u}nftige BUS-System wird h{\"o}chstwahrscheinlich ein echtzeitf{\"a}higes Ethernet sein, da Ethernet in seiner Bandbreite skalierbar ist. Time-Triggered Ethernet ist eine Echtzeiterweiterung des Standard Ethernet. Die Umsetzung dieses Protokolls in Software erfordert einen erheblichen Entwicklungsaufwand und viel Rechenleistung. Diese Arbeit zeigt ein skalierbares Hardware-Software Co-Design f{\"u}r einen Time-Triggered Ethernet Controller, das die ben{\"o}tigte Rechenleisung reduziert. Es wird eine Prototyp-Implementierung auf einem FPGA gezeigt. Dabei wird f{\"u}r jedes Modul gezeigt, welche Auswirkungen es hat, dieses in Hardware oder in Software zu partitionieren. Mit dem vorgestellten Konzept ist es m{\"o}glich, f{\"u}r jede Anwendung eine kostenoptimierte Hardware-Software Partitionierung zu finden.}, type = {mastersthesis}, entrysubtype = {mastersthesis}, langid = {ngerman} } - Jan Kamieth. Scheduling von TDMA Kommunikation in Switch basierten Netzwerken. Jan. 2015, Masterthesis. Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg.
[Abstract], [Fulltext Document (pdf)], [Bibtex]Die wachsende Anzahl elektronischer Systeme im Automobil und deren vielfältigen Anforderungen an das zugrundeliegende Netzwerk führt zu einem Bedarf an neuer Kommunikationstechnik, um sowohl eine hohe Bandbreite, als auch niedrige Latenzen und einen niedrigen Jitter zu bieten. TT-Ethernet ist ein vielversprechender Kandidat, um dieses Problem zu lösen. In dieser Arbeit wird eine Lösung für das Scheduling Problem erarbeitet, welches bei dieser Art von Netzwerken auftritt. Dazu wird das Problem in den Bereich des Multiprozessor- Schedulings transformiert, um auf bekannte Lösungsansätze aufbauen zu können. Zusätzlich wird ein Optimierungsziel und eine dazugehörige Bewertungsfunktion definiert, die auf die Eigenschaften und Anforderungen des TT-Ethernet Protokolls zugeschnitten sind. Zur Umsetzung des Schedulings wird ein Framework umgesetzt, welches es erlaubt mehre Lösungsansätze zu implementieren und aus mehreren Ergebnissen das Beste wählen zu können.
@MastersThesis{ k-stksb-15, author = {Jan Kamieth}, title = {Scheduling von TDMA Kommunikation in Switch basierten Netzwerken}, month = jan, year = 2015, school = {Hochschule f{\"u}r Angewandte Wissenschaften Hamburg}, address = {Hamburg}, abstract = {Die wachsende Anzahl elektronischer Systeme im Automobil und deren vielf{\"a}ltigen Anforderungen an das zugrundeliegende Netzwerk f{\"u}hrt zu einem Bedarf an neuer Kommunikationstechnik, um sowohl eine hohe Bandbreite, als auch niedrige Latenzen und einen niedrigen Jitter zu bieten. TT-Ethernet ist ein vielversprechender Kandidat, um dieses Problem zu l{\"o}sen. In dieser Arbeit wird eine L{\"o}sung f{\"u}r das Scheduling Problem erarbeitet, welches bei dieser Art von Netzwerken auftritt. Dazu wird das Problem in den Bereich des Multiprozessor- Schedulings transformiert, um auf bekannte L{\"o}sungsans{\"a}tze aufbauen zu k{\"o}nnen. Zus{\"a}tzlich wird ein Optimierungsziel und eine dazugeh{\"o}rige Bewertungsfunktion definiert, die auf die Eigenschaften und Anforderungen des TT-Ethernet Protokolls zugeschnitten sind. Zur Umsetzung des Schedulings wird ein Framework umgesetzt, welches es erlaubt mehre L{\"o}sungsans{\"a}tze zu implementieren und aus mehreren Ergebnissen das Beste w{\"a}hlen zu k{\"o}nnen.}, type = {mastersthesis}, entrysubtype = {mastersthesis}, langid = {ngerman} }