Jedno rješenje primjene genetskog algoritma za analizu protokola usklađivanja vremena u TTEthernet mrežama

Abstract

Bezbjednosno-kritični sistemi poput aviona ili automobila zahtijevaju visoko-pouzdanu razmjenu poruka između uređaja u sistemu, što se postiže primjenom determinističkih mreža. Pravilno uspostavljanje međusobne usklađenosti časovnika, kao i konstantno održavanje vremenske usklađenosti, svrstavaju se među najbitnije aspekte determinističkih mreža među kojima su i TTEthernet mreže. Ukoliko časovnici mrežnih uređaja nisu vremenski usklađeni, deterministička razmjena poruka u mreži nije izvodljiva. S obzirom da se informacije o najkritičnijim funkcijama sistema prenose preko determinističke klase poruka, očigledno je da ovakvi servisi neće biti dostupni sve dok se časovnici ne usklade. Teza se bavi procjenom najgoreg slučaja vremena koje je potrebno da protekne da bi se časovnici mrežnih uređaja međusobno uskladili, u slučaju da u mreži postoji jedan uređaj pod otkazom. Procjene su vršene pomoću OMNeT++ simulacija uz primjenu genetskog algoritma. Simulacije pokazuju da se vrijeme neophodno da se uspostavi usklađenost časovnika u TTEthernet mreži značajno povećava pod uticajem uređaja pod otkazom, a samim tim se produžava i vrijeme nedostupnosti najkritičnijih servisa mreže. Simulacije pokazuju da se za mrežu posmatranu u tezi, za izabrane parametre mreže dobija procijenjena vrijednost medijane jednaka 489579μs za najgori slučaj uspostavljanja vremenske usklađenosti u mreži.

Safety-critical systems like airplanes and cars demand high-reliable communication between components within the system, which is achieved by using deterministic networks. Proper establishing and maintenance of synchronization of device clocks in the network components represents one of crucial aspects in deterministic networks where belong TTEthernet as well. If device clocks are not synchronized, deterministic communication is not feasible. Keeping in mind that most critical information has been exchanged between the network components using deterministic traffic class, it is obvious that such services will not be available until the clocks in the network are synchronized. The thesis deals with estimation of worst-case startup time for observed TTEthernet network, in case that one device in the network is under failure. The estimation is performed by OMNeT++ simulations and using genetic algorithm. The simulations show that startup time of the network is extended significantly under impact of faulty component. Also, unavailability of most critical services in the network is extended for the same time. For the network simulated in this thesis, estimated median value equals 489579 μs for worst-case startup time.