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Dynamisch planbare Kommunikation in verteilten Echtzeitsystemen

 
: Fiege, L.

:
urn:nbn:de:0011-b-731036 (2.4 MByte PDF)
MD5 Fingerprint: c31f321497270fe8b5bddf957eb48454
Erstellt am: 31.07.2002


Sankt Augustin: GMD Forschungszentrum Informationstechnik, 1999, 183 S.
Zugl.: Bonn, Univ., Dipl.-Arb., 1998
GMD research series, 1999,2
ISBN: 3-88457-351-9
Deutsch
Diplomarbeit, Elektronische Publikation
Fraunhofer AIS ( IAIS) ()
Echtzeitsystem; Kommunikation; Netzwerk; dynamische Planung; real-time system; communication; network; dynamic scheduling

Abstract
Die vorliegende Arbeit entwirft ein Kommunikationssystem für verteilte Echtzeitsysteme, das die für die vorhersagbare Kommunikation notwendigen Ressourcen zur Laufzeit reserviert und verschiedene Netzprotokolle gleichzeitig unterstützt. Es kann in verteilten Echtzeitsystemen eingesetzt werden, in denen der Ressourcenbedarf variabel und nicht vor der Laufzeit bestimmbar ist. Verschiedene Netzprotokolle können gemeinsam geplant und konfliktfrei nebeneinander genutzt werden. Ungenutzte Ressourcenbelegungen kann man damit deutlich verringern, weil der in den Teilanwendungen geforderte Quality-of-Service mit Hilfe geeigneter Protokolle erbracht werden kann. Der Entwurf konzentriert sich auf eingebettete Systeme wie sie zum Beispiel in der Robotik eingesetzt werden und er eignet sich auch für den Einsatz unter harten Echtzeitbedingungen. Die Implementierung zeigt die Praxistauglichkeit und die Vorteile der Kombination verschiedener Zugriffsprotokolle anhand einer verteilten Robotersteuerung auf. Es wird ein zweistuffiges Verfahren entwickelt, das Netzzugriffe und CPU-Anforderungen für die Kommunikationsverbindungen iterativ plant. Die Netzzugriffe plant im ersten Ansatz ein zentraler Rechner, um die Beeinflußung der anderen Knoten möglichst gering zu halten. Auf der Basis des weitverbreiteten Multiple-Access-Busses und eines modiffizierten TDMA-Protokolls ermöglicht das Kommunikationsystem die Planung und den kon iktfreien Einsatz verschiedener Protokolle innerhalb verschiedener Zeitintervalle. In den kommunizierenden Knoten wird die für die Protokollverarbeitung notwendige CPU-Leistung jeweils lokal eingeplant.

 

In this thesis, a communication subsystem for distributed real-time systems is presented that schedules the necessary resources online and that integrates different network protocols at the same time. It is applicable in dynamic environments where the resource demand is variable and cannot be specified offline. The system enables the collision free use of different protocols which are jointly managed and scheduled in one infrastructure. Wasted resource reservations are notably reduced by concurrently using protocols in (sub-)applications which matches the demanded quality-of-service best. The design concentrates on embedded systems like robot control and is in particular suitable for hard real-time systems. The implementation of the concepts shows the practical deployment in a distributed robotic control environment and it emphasises the possibilities of combining different network protocols. Network and CPU resources are scheduled in two stages. In a first approach a central unit schedules the network access, minimising the load of non-involved nodes. On the basis of a multiple access bus and a modified TDMA protocol the communication systems schedules and uses different protocols in different time intervals (conflict avoidance) and provides the appropriate network service transparently for the application. In the involved nodes locally schedule the CPU usage of the protocol stack.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/B-73103.html