17.12.2008

Herr Dr.-Ing. Björn Griese, bisher wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Fachgruppe Schaltungstechnik, hat seine Promotionsprüfung abgelegt. Das Thema seiner Dissertation heißt „Adaptive Echtzeitkommunikationsnetze“.
Herzlichen Glückwunsch!

In dieser Arbeit wurde die Adaption eines Echtzeitkommunikationsnetzes auf der Ebene der Netzwerkkomponente sowie auf der Protokollebene untersucht. Als adaptive Netzwerkkomponente wurde ein rekonfigurierbarer Ethernet-Switch entwickelt, der seinen Ressourcenbedarf an die Kommunikationslast und die Echtzeitanforderungen dynamisch anpasst. Durch eine dynamische partielle Rekonfiguration zwischen zwei Switchvarianten verringert der Switch die von ihm benötigten FPGA-Ressourcen, wenn z. B. die Kommunikationslast gesunken ist. Mithilfe einer prototypischen Implementierung des rekonfigurierbaren Switches wurden Datenraten, Latenzzeiten und der Jitter bei unterschiedlichem Ressourcenbedarf evaluiert. Die Ergebnisse belegen bessere Echtzeiteigenschaften des Switches bei höherem Ressourcenbedarf.

Für die Adaption auf der Protokollebene wurde ein selbstsynchronisierendes Echtzeitprotokoll entwickelt. Dieses Protokoll benötigt keine vorherige Planung der Kommunikation und keine Uhrensynchronisation um harte Echtzeitanforderungen zu garantieren. Eine Adaption erfolgt über eine Veränderung der Zykluszeiten im Betrieb. Auf der Basis des rekonfigurierbaren Ethernet-Switches wurden die Echtzeiteigenschaften und der Prozess der Selbstsynchronisation mithilfe eines mathematischen Modells und einer rechnergestützten Netzwerksimulation analysiert. Im Vergleich mit industriellen Echtzeitprotokollen erreicht das adaptive Echtzeitprotokoll eine vergleichbare Leistungsfähigkeit und den geringsten Jitter, der nur beim adaptiven Echtzeitprotokoll unabhängig von der Anzahl der Knoten ist.