SFB 501/B4: Echtzeitfähige generische Kommunikationsprotokolle

	Sonderforschungsbereich 501
	*Teilprojekt B4 Generische Kommunikationssysteme* AG Rechnernetze**

Echtzeitfähige generische Kommunikationsprotokolle

Integration von QoS-Architekturkomponenten in das Protokollbaukastensystem

Das Ergebnis der Analyse von Gemeinsamkeiten zwischen Echtzeitkommunikationssystemen wurde zwischen 1995 und 1997 in einem allgemeinen QoS-Architekturmodell für Kommunikationssysteme festgehalten. Danach umfassen QoS-Architekturen im wesentlichen Komponenten für die Benutzerinteraktion, die Reservierung der räumlich verteilten Ressourcen, die Zugangskontrolle, das QoS-Monitoring, die Verkehrskontrolle und das Scheduling. Für jede dieser Architekturkomponenten lässt sich in der Literatur eine Fülle von Mechanismen zur Realisierung nachweisen. Der Versuch, eine Auswahl dieser Mechanismen in das Protokollbaukastensystem zu integrieren, hat unterschiedliche Erkenntnisse erbracht:

Durch mehrere Fallstudien zur Konfigurierung von Ressourcenreservierungsprotokollen [34] [41] [50] konnte der Protokollbaukasten soweit ausgebaut werden, dass in der aktuellen Ausbaustufe eine ausreichende Überdeckung der SDL-Entwurfsspezifikationen erzielt wird. Eine weitere Spezialisierung der Protokollbausteine für Ressourcenreservierungsprotokolle hätte ein zu geringes Wiederverwendungspotenzial zur Folge.
Das Protokollbaukastensystem unterstützt die Erstellung von SDL-Entwurfsspezifikationen und ist insofern auf die Entwicklung verteilter, nebenläufiger Systeme ausgerichtet. Einige Komponenten der QoS-Architektur wie die Zugangskontrolle, die Verkehrskontrolle und das Scheduling haben jedoch einen vorwiegend algorithmischen, sequentiellen Charakter und werden daher nicht unter Verwendung von SDL konzipiert. Aus diesem Grund können sie nicht durch den Protokollbaukasten in seiner jetzigen Konzeption abgedeckt werden.
Der Protokollbaukasten dient zur generischen Auslegung des Entwicklungsprozesses von (Echtzeit-)Kommunikationssubsystemen, indem Architekturstile und Entwurfslösungen mit hohem Wiederverwendungspotenzial in einem Pool gesammelt und verbessert werden. Das konfigurierte Produkt selbst hat keinen besonders ausgeprägten generischen Charakter. Der Versuch, das QoS-Achitekturmodell (bzw. QoS-Komponenten) in den Protokollbaukasten zu integrieren, hat zu einem verbesserten Ansatz geführt, der auch eine generische Auslegung der konfigurierten Produkte vorsieht. Ziel ist hier die Entwicklung einer generischen Architektur, die es erlaubt, eine Familie vorbestimmter (Echtzeit-)Kommunikationssubsysteme zu instanziieren.

Analyse des deterministischen Zeitverhaltens und Effizienzsteigerungsmaßnahmen für die Konfigurierung von zeitkritischen Kommunikationsprotokollen

In diesem Arbeitspaket sollten Verfahren zur Analyse der Vorhersagbarkeit des Zeitverhaltens und Maßnahmen zur Effizienzsteigerung konfigurierter Protokolle entwickelt werden. Aufgrund des Weggangs zweier Mitarbeiter des Teilprojekts B4 im Mai 1999 konnte dieses Arbeitspaket nicht wie vorgesehen bearbeitet werden.

Fallstudien zum Entwurf von Echtzeitprotokollen mit generischen Methoden

Um die Konfigurierung von Protokollspezifikationen durch die Implementierung von Prototypen absichern zu können, wurde die Auswahl seit 1997 zur Verfügung stehenden Kommunikationsbasistechnologien [51] ergänzt. Die neu eingesetzten Basistechnologien (ATM, CAN) wurden wo nötig zu im Sinne des QoS-Architekturmodells vollständigen Echtzeitkommunikationssystemen für die im SFB eingesetzte Zielplattform ausgebaut [34] [49].

Für den CAN-Feldbus wurde ein echtzeitfähiges Kommunikationssubsystem entwickelt, das im Gegensatz zu herkömmlichen Installationen zur Laufzeit ein dynamisches Ressourcenmanagement erlaubt [7]. Als wesentliche Architekturkomponenten wurden ein objektbasiertes Kommunikationsprotokoll, Netzwerkmanagementprotokolle zur Knoteninitialisierung und Ressourcenreservierung, Quality-of-Service Mechanismen zur Verkehrskontrolle und zum Scheduling sowie ein Gerätetreiber zur Kommunikation mit der CAN-Netzwerkkarte entwickelt. Die Ressourcenmanagementanteile wurden mit Hilfe des Protokollbaukastensystems entwickelt.

B4 Forschungsaktivitäten Ergebnisse 98-99-00 Echtzeit

peper@informatik.uni-kl.de 02.08.00