Estudio de la idoneidad del Stream Reservation Protocol para dar soporte a Sistemas Empotrados Distribuidos Críticos Adaptativos

Author Daniel Bujosa Mateu
Supervisor/s Ines Alvarez Vadillo | Julián Proenza Arenas
In Universitat de les Illes Balears, 2019.


En 2005 el IEEE creó un Task Group con el objetivo de dotar a Ethernet de nuevos y mejores servicios de comunicaciones. Este grupo fue llamado Audio Video Bridging (AVB), y fue el responsable de proporcionar a Ethernet garantías de tiempo real suave a la vez que mantenía las fortalezas de Ethernet; bajo coste, gran ancho de banda, compatibilidad con Internet y su funcionalidad plug&play. Para conseguir estos objetivos, el AVB Task Group comenzó tres proyectos. El primero fue el IEEE Std 802.1AS, dedicado a la sincronización de reloj; el segundo fue el IEEE Std 802.1Qav, que estandarizó el Credit-Based Shaper; y, finalmente, el IEEE Std 802.1Qat que estandarizó el Stream Reservation Protocol (SRP). Además, el grupo juntó los proyectos anteriormente mencionados en el IEEE Std 802.1BA-2011: Audio Video Bridging Systems.

En 2012 el AVB Task Group amplió su ámbito de trabajo a los sistemas críticos, como algunos usados en automatización, automoción y aviónica. Entonces pasó a llamarse Time-Sensitive Networking (TSN) y su lista de objetivos aumentó para incluir (i) soporte a tráfico de tiempo real duro, (ii) soporte a la reconfiguración del tráfico y (iii) soporte a aplicaciones altamente fiables por medio de tolerancia a fallos.

De todos los proyectos anteriormente mencionados podemos destacar el SRP. Este es un protocolo clave para proporcionar garantías de tiempo real a la vez que mantiene el comportamiento plug&play de Ethernet. Esto es así debido a que, por un lado, es capaz de comprobar que un tráfico que se quiere transmitir tendría suficientes recursos para ser transmitido y, por otro lado, permite modificar el tráfico durante el tiempo de ejecución.

En este trabajo analizaremos el SRP desde diferentes perspectivas y mediante diferentes técnicas. En primer lugar, desarrollaremos y utilizaremos una configuración experimental para estudiar el desempeño del protocolo; lo que nos dará una medida de la flexibilidad operacional que proporciona a los sistemas que lo usan, es decir, de su capacidad para dar soporte a cambios en el tráfico y en sus requisitos de transmisión en tiempo real sin para ello tener que interrumpir los servicios de comunicación. De esta manera, determinaremos la idoneidad del protocolo para dar soporte a sistemas adaptativos; que son aquellos capaces de ajustar de manera automática sus estrategias internas, para responder adecuadamente a cambios en un entorno dinámico. En segundo lugar, modelaremos el SRP usando el UPPAAL model checker para comprobar si SRP proporciona propiedades que son importantes para los sistemas distribuidos críticos; como la terminación y la consistencia.

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