Erzeugung von charakteristischen Last-Profilen zur simulationsgestützten Analyse von TTEthernet: Related Methods

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Clemens Falk
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1 Erzeugung von charakteristischen Last-Profilen zur simulationsgestützten Analyse von TTEthernet: Related Methods Hermand Dieumo Kenfack Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg Anwendungen 2 SS 10 Betreuer: Prof. Dr. Franz Korf; Prof. Dr. Thomas C. Schmidt 1

2 Agenda Rückblick AW1 TTEthernet-Traffic: Fragestellung Traffic Generierung und Messung RFC 2544 Benchmarking-Methodik Analytische Modelle Zusammenfassung Ausblick 2

3 Agenda Rückblick AW1 Ziele Aktuelle Situation in der Automobilindustrie TTEthernet TTEthernet-Traffic: Fragestellung 3

4 Rückblick AW1: Ziele Analyse und Bewertung von TTEthernet im Automobilkontext Entwurf eines Modells für typische Kraftfahrzeug-Netzwerke Architektur Modell Traffic Modell Simulation des Modells im OMNeT++ 4

5 Rückblick AW1: Aktuelle Situation in der Automobilindustrie [1] 5

6 Rückblick AW1: TTEthernet [2] Ethernet Variante für Echtzeitanwendungen TDMA Zeitfenster pro TT-Nachricht Deterministisches Zugangsverfahren Ausfallgesichertes Zeit-Synchronisationsprotokoll Standardkonforme Ethernet-Erweiterung 3 Traffic-Klassen 6

7 Rückblick AW1: TTEthernet: Traffic-Klassen [3] 7

8 TTEthernet-Traffic: Fragestellung Wie können die Zeitintervalle zwischen TT-Nachrichten so verteilt werden, dass noch genug Bandbreite für RC- und BE- Nachrichten zur Verfügung steht? Wie kann man feststellen, dass die an RC-Nachtichten gestellte Anforderungen erfüllt werden? Wie kann man feststellen, ob noch genug BE-Nachrichten weitergeleitet werden? Wie können Design-Fehler bezüglich der Traffic-Planung herausgestellt werden? 8

9 Agenda Traffic Generierung und Messung RFC 2544 Benchmarking-Methodik Versuchsaufbau back-to-back -burst- Durchsatz -throughput- Delay/Latenz Frame-Verlustrate 9

10 RFC 2544 Benchmarking-Methodik [4] Von der Benchmarking Methodology Working Group der IETF Benchmarking-Methodik zur Messung und Bewertung der Leistung von Netzwerk-Geräten Hierfür werden Test-Verfahren definiert Back-to-back -burst- (in frames) Durchsatz -throughput- (in frames/sec) Delay/Latenz (in ms oder us) Frame-Verlustrate (in % -relativ zur Input-Datenrate-) 10

11 RFC 2544 Benchmarking-Methodik (2) Vordefinierte Frame-Größe Für Ethernet: 64, 128, 256, 512, 1024, 1280 und 1518 Bytes 11

12 RFC 2544 Benchmarking-Methodik: Versuchsaufbau(1) [9] 12

13 RFC 2544 Benchmarking-Methodik: Versuchsaufbau(2) 13

14 RFC 2544 Benchmarking-Methodik: Back-to-Back Test (Burstability) 14

15 RFC 2544 Benchmarking-Methodik: Back-to-Back Test (2) Vorgeschlagene Burst-Längen: 16, 64, 256 und 1024 Frames Versuch mindestens 50 mal je Frame-Größe wiederholen Ergebnis Mittelwert Protokollierung tabellarisch 15

16 RFC 2544 Benchmarking-Methodik: Durchsatz Test Führe den Test für alle Frame-Größen durch Ergebnis in einer Tabelle 16

17 RFC 2544 Benchmarking-Methodik: Latenz Test 17

18 RFC 2544 Benchmarking-Methodik: Latenz Test (2) Der Test muss mindestens 20 mal je Frame-Größe durchgeführt werden Das Resultat ist der Mittelwert 18

19 RFC 2544 Benchmarking-Methodik: Frame- Verlustrate Test 19

20 RFC 2544 Benchmarking-Methodik: Frame- Verlustrate Test (2) Den Versuch für jede Frame-Größe durchführen Ergebnisse als Graph angeben (x: Senderate, y:verlustrate) 20

21 RFC 2544 Benchmarking-Methodik: Bewertung + Geeignet zur Bewertung und Messung der Leistung von Netzwerk-Geräten + keine mathematischen Kenntnisse unbedingt notwendig + Kann in einer Simulationsumgebung verwendet werden, um charakteristische Merkmale des Netzwerks zu ermitteln + Test von verschiedenen Konstellationen (bezüglich der TT- Traffic Konfiguration) 21

22 RFC 2544 Benchmarking-Methodik: Bewertung (2) - keine Generierung von spezifischen Traffics Video, FTP, WWW etc. - Zeit intensiv - Alle Tests werden nicht abgedeckt 22

23 Agenda Traffic Generierung und Messung Analytische Modelle Einfache Modellierung Binomial-Verteilung Poisson-Verteillung IP-Traffic-Modelle ReaSE 23

24 Analytische Traffic Modelle: Einfache Modellierung [5] 24

25 Analytische Traffic Modelle: Einfache Modellierung (2) 25

26 Analytische Traffic Modelle: Binomialverteilung [6, s. 191] 26

27 Analytische Traffic Modelle: Binomialverteilung (2) 27

28 Analytische Traffic Modelle: Poisson [6, s. 206] 28

29 Analytische Traffic Modelle: Poisson(2) 29

30 Analytische Traffic Modelle: Poisson: Bewertung + Wenige Parameter + Einfach - Man kann damit kein komplexes Verhalten modelliere - Kann das dynamische Verhalten von IP-Traffics nicht widerspiegeln 30

31 Analytische Traffic Modelle: IP-Traffic [8] Heavy-Tail-Verteilung Selbstähnlichkeit (Self-similar) 31

32 Analytische Traffic Modelle: ReaSE (2) Realistic Simulation Environments for OMNeT++ [7] Vom Institut für Telematik, Universität Karlsruhe Implementierte Modelle Self-similar, DDoS Beispiel Profil: 32

33 Analytische Traffic Modelle: ReaSE (3) 33

34 Zusammenfassung Rückblick AW1 TTEthernet-Traffic: Fragestellung Traffic Generierung und Messung RFC 2544 Benchmarking-Methodik Analytische Modelle 34

35 Ausblick Erzeugung von realistischen Topologien für das TTEthernet- Netzwerk (z. B. Typische Auto Netzwerk-Topologie) Entwicklung von charakteristischen Traffic-Profils Untersuchung bestehende Traffic-Modelle auf deren Eignung für das TTEthernet-Netzwerk (Optimierung wenn nötig) Erstellung von neuen Traffic-Modellen Implementierung bzw. Einsatz der Modelle in der Simulation Testen, ob die gestellten Traffic-Anforderungen erfüllt werden 35

36 Literatur [1] Mischo, Stefan; Powolny, Stefan; Zündel, Hanna; Löchel, Norbert; Stuphorn, Jörn; Constapel, Rainer; Häußermann, Peter; Leonhardi, Alexander; Holtkamp, Heiko; Robert Bosch GmbH (Hrsg.): Vernetzung im Kraftfahrzeug. Germany: 1. Ausgabe, April ISBN [2] Wilfried, Steiner: TTEthernet specification. TTTech Computertechnik AG, Nov URL - [3] Wilfried, Steiner; Günther, Bauer; Brendan, Hall; Michael, Paulitsch; Srivatsan, Varadarajan: TTEthernet Dataflow Concept: ISBN /09 [4] RFC 2544: Benchmarking Methodology for Network Interconnect Devices [5] Victor S.; Benjamin M.: Traffic Modeling For Telecommunications Networks: ISBN /94 [6] Weigand, Christoph: Statistik mit und ohne Zufall; Eine anwendungsorientierte Einführung: 2. Auflage, Springer- Verlag Berlin Heidelberg, ISBN [7] Gamer, Thomas; Scharf, Michael: Realistic Simulation Environments for IP-based Networks: March, ISBN [8] Grimm, Christian; Schlüchtermann, Georg: Verkehrstheorie in IP-Netzen: Modelle, Berechnungen, statistische Methoden: 1. Auflage, Hüthig Telekommunikation/Bonn ISBN [9] Sunrise Telecom(Hrsg.): The Field Engineer s Challenge - from LAN to Carrier Ethernet. URLhttp:// 36

37 Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit 37

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