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Publications of type Article, Conference Proceedings and Edited Conference Proceedings (German)

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    2018

    • Till Steinbach. Ethernet-basierte Fahrzeugnetzwerkarchitekturen für zukünftige Echtzeitsysteme im Automobil. In: . Wiesbaden, Okt. 2018, Springer Vieweg,
      [Abstract], [DOI], [Bibtex]

      Das Fahrzeugkommunikationsnetzwerk von Automobilen befindet sich derzeit in einem starken Wandel. Neue Anwendungen aus den Bereichen der Fahrerassistenzsysteme und des Infotainments sowie insbesondere das automatisierte und autonome Fahren haben einen weit höheren Bedarf an leistungsfähigen Kommunikationsverbindungen, als die bisher im Automobil eingesetzten Technologien garantieren können. Dies gilt insbesondere für neue Sensorik wie beispielsweise Kameras, Radar und Laser-Scanner, welche die Umwelt mit einem hohen Detailgrad aufzeichnen und dafür höhere Bandbreiten als bisherige Systeme übertragen müssen. Echtzeit-Ethernet ist die favorisierte Lösung für die Herausforderungen zukünftiger Fahrzeugnetzwerke; es wurden jedoch, trotz des Bekenntnisses großer Automobilhersteller zu Automotive-Ethernet, bisher keine umfassenden und auf realistischen Datenverkehrsmodellen basierenden Architekturanalysen durchgeführt.\ Die vorliegende Arbeit leistet einen Beitrag zum Design und zur Bewertung neuer Ethernet-basierter Fahrzeugnetzwerkarchitekturen. Sie liefert Werkzeuge für die simulationsbasierte Analyse und Beurteilung von Netzwerkarchitekturen und evaluiert anhand konkreter Anwendungen, beispielsweise aus dem Bereich der Sensorfusion, und realistischer auf realen Verkehrsdaten aufbauender Szenarien mögliche Netzwerkdesigns und Konfigurationen. Dabei wird auch der schrittweiser Übergang von Legacy-Technologien hin zu einem rein Echtzeit-Ethernet-basierten Fahrzeugnetzwerk berücksichtigt. Ein schrittweise Migrationspfad ist eine wichtige Anforderung für einen erfolgreichen Einsatz im Automobil. Auf Basis der hierbei aus analytischen Modellen sowie Simulationsstudien und einem realen Fahrzeugprototyp gewonnenen Erkenntnisse werden Designempfehlungen für die Entwicklung zukünftiger Ethernet-basierter Fahrzeugnetzwerke ausgesprochen.\ Methodisch kommt in der vorliegenden Arbeit insbesondere die Netzwerksimulation zum Einsatz. Für die Bewertung neuer Fahrzeugnetzwerkarchitekturen werden Werkzeuge zur Simulation und Analyse zukünftiger heterogener Echtzeit-Ethernet-Backbones entwickelt. Damit stellt die Arbeit eine leistungsfähige Open-Source-Simulationsumgebung für die Analyse zukünftiger Fahrzeugnetzwerke bereit, welche in Forschung und Entwicklung frei verwendet und weiterentwickelt werden kann. Mithilfe eines Prototypfahrzeugs werden die in der Simulation sowie in analytischen Modellen untersuchten Aspekte in einer realen Fahrzeugumgebung überprüft. Die Untersuchung im Prototyp weist die Realisierbarkeit der entwickelten Ansätze nach und zeigt auf, an welcher Stelle Herausforderungen und Handlungsbedarfe bei der Implementierung der entwickelten Konzepte bestehen.\ Die Ergebnisse der Untersuchung führen zu Designempfehlungen und Best Practices für zukünftige Backbone-Netzwerke im Automobil. Diese umfassen unter anderem das Kommunikationsdesign, den Einsatz von Echtzeitverkehrsklassen, die Optimierung von Hintergrunddatenverkehr und die Entwicklung geeigneter Netzwerktopologien. Es wird gezeigt, dass sich die im Backbone-Netzwerk erreichbaren Kennzahlen unter Einhaltung der Designempfehlungen um ein Vielfaches verbessern lassen.

      @Article{            s-ebfze-18,
        author        = {Till Steinbach},
        title         = {{Ethernet-basierte Fahrzeugnetzwerkarchitekturen f{\"u}r
                        zuk{\"u}nftige Echtzeitsysteme im Automobil}},
        month         = oct,
        year          = 2018,
        publisher     = {Springer Vieweg},
        address       = {Wiesbaden},
        isbn          = {978-3-658-23499-7},
        doi           = {10.1007/978-3-658-23500-0},
        abstract      = {Das Fahrzeugkommunikationsnetzwerk von Automobilen
                        befindet sich derzeit in einem starken Wandel. Neue
                        Anwendungen aus den Bereichen der Fahrerassistenzsysteme
                        und des Infotainments sowie insbesondere das automatisierte
                        und autonome Fahren haben einen weit h{\"o}heren Bedarf an
                        leistungsf{\"a}higen Kommunikationsverbindungen, als die
                        bisher im Automobil eingesetzten Technologien garantieren
                        k{\"o}nnen. Dies gilt insbesondere f{\"u}r neue Sensorik
                        wie beispielsweise Kameras, Radar und Laser-Scanner, welche
                        die Umwelt mit einem hohen Detailgrad aufzeichnen und
                        daf{\"u}r h{\"o}here Bandbreiten als bisherige Systeme
                        {\"u}bertragen m{\"u}ssen. Echtzeit-Ethernet ist die
                        favorisierte L{\"o}sung f{\"u}r die Herausforderungen
                        zuk{\"u}nftiger Fahrzeugnetzwerke; es wurden jedoch, trotz
                        des Bekenntnisses gro{\ss}er Automobilhersteller zu
                        Automotive-Ethernet, bisher keine umfassenden und auf
                        realistischen Datenverkehrsmodellen basierenden
                        Architekturanalysen durchgef{\"u}hrt.\\ Die vorliegende
                        Arbeit leistet einen Beitrag zum Design und zur Bewertung
                        neuer Ethernet-basierter Fahrzeugnetzwerkarchitekturen. Sie
                        liefert Werkzeuge f{\"u}r die simulationsbasierte Analyse
                        und Beurteilung von Netzwerkarchitekturen und evaluiert
                        anhand konkreter Anwendungen, beispielsweise aus dem
                        Bereich der Sensorfusion, und realistischer auf realen
                        Verkehrsdaten aufbauender Szenarien m{\"o}gliche
                        Netzwerkdesigns und Konfigurationen. Dabei wird auch der
                        schrittweiser {\"U}bergang von Legacy-Technologien hin zu
                        einem rein Echtzeit-Ethernet-basierten Fahrzeugnetzwerk
                        ber{\"u}cksichtigt. Ein schrittweise Migrationspfad ist
                        eine wichtige Anforderung f{\"u}r einen erfolgreichen
                        Einsatz im Automobil. Auf Basis der hierbei aus
                        analytischen Modellen sowie Simulationsstudien und einem
                        realen Fahrzeugprototyp gewonnenen Erkenntnisse werden
                        Designempfehlungen f{\"u}r die Entwicklung zuk{\"u}nftiger
                        Ethernet-basierter Fahrzeugnetzwerke ausgesprochen.\\
                        Methodisch kommt in der vorliegenden Arbeit insbesondere
                        die Netzwerksimulation zum Einsatz. F{\"u}r die Bewertung
                        neuer Fahrzeugnetzwerkarchitekturen werden Werkzeuge zur
                        Simulation und Analyse zuk{\"u}nftiger heterogener
                        Echtzeit-Ethernet-Backbones entwickelt. Damit stellt die
                        Arbeit eine leistungsf{\"a}hige
                        Open-Source-Simulationsumgebung f{\"u}r die Analyse
                        zuk{\"u}nftiger Fahrzeugnetzwerke bereit, welche in
                        Forschung und Entwicklung frei verwendet und
                        weiterentwickelt werden kann. Mithilfe eines
                        Prototypfahrzeugs werden die in der Simulation sowie in
                        analytischen Modellen untersuchten Aspekte in einer realen
                        Fahrzeugumgebung {\"u}berpr{\"u}ft. Die Untersuchung im
                        Prototyp weist die Realisierbarkeit der entwickelten
                        Ans{\"a}tze nach und zeigt auf, an welcher Stelle
                        Herausforderungen und Handlungsbedarfe bei der
                        Implementierung der entwickelten Konzepte bestehen.\\ Die
                        Ergebnisse der Untersuchung f{\"u}hren zu
                        Designempfehlungen und Best Practices f{\"u}r
                        zuk{\"u}nftige Backbone-Netzwerke im Automobil. Diese
                        umfassen unter anderem das Kommunikationsdesign, den
                        Einsatz von Echtzeitverkehrsklassen, die Optimierung von
                        Hintergrunddatenverkehr und die Entwicklung geeigneter
                        Netzwerktopologien. Es wird gezeigt, dass sich die im
                        Backbone-Netzwerk erreichbaren Kennzahlen unter Einhaltung
                        der Designempfehlungen um ein Vielfaches verbessern lassen.},
        langid        = {ngerman}
      }

    2012

    • Till Steinbach, Franz Korf, and Thomas C. Schmidt. Simulation und Evaluation von Echtzeit-Ethernet in Fahrzeugnetzen. In: PIK - Praxis der Informationsverarbeitung und Kommunikation. Pages 67—74, Berlin, Mai. 2012, De Gruyter,
      [Abstract], [Fulltext Document (pdf)], [Bibtex]

      Die Zunahme von elektronischen Systemen insbesondere im Fahrerassistenz- und Komfortbereich der Fahrzeuge drängt die etablierten Automotive-Kommunikations\-technologien an die Grenze ihrer Leistungsfähigkeit. Ein neuer Ansatz für die Kommunikation zwischen Steuergeräten ist Ethernet im Automobil. Echtzeiterweiterungen haben den Einsatzbereich von Standard-Switched-Ethernet auf zeitkritische Anwendungen ausgedehnt. Diese Arbeit stellt eine simulationsbasierte Evaluationsstrategie für Echtzeit-Ethernet-basierte Vermittlungsinfrastrukturen im Fahrzeug vor. Wir führen eine gründliche Analyse des zugrundeliegenden Simulationsmodells durch, welche die Simulationsergebnisse mit Berechnungen eines mathematischen Modells und Messungen auf echter Hardware vergleicht. Sehr präzise Übereinstimmungen belegen die Gültigkeit der Implementierung und der mit ihr ermittelten Kenngrößen.

      @Article{         sks-seeef-12,
        author        = {Till Steinbach AND Franz Korf AND Thomas C. Schmidt},
        title         = {{Simulation und Evaluation von Echtzeit-Ethernet in
                        Fahrzeugnetzen}},
        journal       = {PIK - Praxis der Informationsverarbeitung und
                        Kommunikation},
        month         = may,
        year          = 2012,
        pages         = {67--74},
        volume        = {35},
        number        = {2},
        publisher     = {De Gruyter},
        address       = {Berlin},
        issn          = {0930-5157},
        abstract      = {Die Zunahme von elektronischen Systemen insbesondere im
                        Fahrerassistenz- und Komfortbereich der Fahrzeuge
                        dr{\"a}ngt die etablierten
                        Automotive-Kommunikations\-technologien an die Grenze ihrer
                        Leistungsf{\"a}higkeit. Ein neuer Ansatz f{\"u}r die
                        Kommunikation zwischen Steuerger{\"a}ten ist Ethernet im
                        Automobil. Echtzeiterweiterungen haben den Einsatzbereich
                        von Standard-Switched-Ethernet auf zeitkritische
                        Anwendungen ausgedehnt. Diese Arbeit stellt eine
                        simulationsbasierte Evaluationsstrategie f{\"u}r
                        Echtzeit-Ethernet-basierte Vermittlungsinfrastrukturen im
                        Fahrzeug vor. Wir f{\"u}hren eine gr{\"u}ndliche Analyse
                        des zugrundeliegenden Simulationsmodells durch, welche die
                        Simulationsergebnisse mit Berechnungen eines mathematischen
                        Modells und Messungen auf echter Hardware vergleicht. Sehr
                        pr{\"a}zise {\"U}bereinstimmungen belegen die
                        G{\"u}ltigkeit der Implementierung und der mit ihr
                        ermittelten Kenngr{\"o}{\ss}en.},
        langid        = {ngerman}
      }

    2011

    • Till Steinbach, Franz Korf, and Thomas C. Schmidt. Simulationsbasierte Evaluierung von Metriken in Echtzeit-Ethernet basierten Fahrzeugnetzen. In: 6ter GI/ITG-Workshop Leistungs-, Zuverlässigkeits- und Verlässlichkeitsbewertung von Kommunikationsnetzen und verteilten Systeme (MMBnet 2011). Pages 9—20, Hamburg, Aug. 2011, Universität Hamburg,
      [Abstract], [Fulltext Document (pdf)], [Bibtex]

      Durch die Zunahme von elektronischen Systemen, insbesondere im Fahrerassistenz- und Komfortbereich, kommen die etablierten Automotive-Kommunikationstechnologien an die Grenze ihrer Leistungsfähigkeit. Ein neuer Ansatz für die Kommunikation zwischen Steuergeräten im Automobil ist der Einsatz von Ethernet. Echtzeit-Erweiterungen haben den Einsatzbereich von standard switched Ethernet auf zeitkritische Anwendungen ausgedehnt. Diese Arbeit leistet einen Beitrag zur Bewertung dieser neuen Konzepte, indem eine simulationsbasierte Evaluierungstrategie für die Ermittlung von Kenngrößen (Metriken) Echtzeit- Ethernet-basierter Vermittlungsinfrastrukturen entwickelt wird. Eine gründliche Analyse des Simulationsmodells, welche die Simulationsergebnisse mit Berechnungen eines mathematischen Modells und Messungen auf echter Hardware vergleicht, belegt die Gültigkeit der Implementierung und der mit ihr ermittelten Kenngrößen.

      @InProceedings{   sks-semef-11,
        author        = {Till Steinbach AND Franz Korf AND Thomas C. Schmidt},
        editor        = {Bernd E. Wolfinger AND Klaus-D. Heidtmann},
        title         = {{Simulationsbasierte Evaluierung von Metriken in
                        Echtzeit-Ethernet basierten Fahrzeugnetzen}},
        booktitle     = {6ter GI/ITG-Workshop Leistungs-, Zuverl{\"a}ssigkeits- und
                        Verl{\"a}sslichkeitsbewertung von Kommunikationsnetzen und
                        verteilten Systeme (MMBnet 2011)},
        location      = {Hamburg},
        month         = aug,
        year          = 2011,
        pages         = {9--20},
        publisher     = {Universit{\"a}t Hamburg},
        address       = {Hamburg},
        abstract      = {Durch die Zunahme von elektronischen Systemen,
                        insbesondere im Fahrerassistenz- und Komfortbereich, kommen
                        die etablierten Automotive-Kommunikationstechnologien an
                        die Grenze ihrer Leistungsf{\"a}higkeit. Ein neuer Ansatz
                        f{\"u}r die Kommunikation zwischen Steuerger{\"a}ten im
                        Automobil ist der Einsatz von Ethernet.
                        Echtzeit-Erweiterungen haben den Einsatzbereich von
                        standard switched Ethernet auf zeitkritische Anwendungen
                        ausgedehnt. Diese Arbeit leistet einen Beitrag zur
                        Bewertung dieser neuen Konzepte, indem eine
                        simulationsbasierte Evaluierungstrategie f{\"u}r die
                        Ermittlung von Kenngr{\"o}{\ss}en (Metriken) Echtzeit-
                        Ethernet-basierter Vermittlungsinfrastrukturen entwickelt
                        wird. Eine gr{\"u}ndliche Analyse des Simulationsmodells,
                        welche die Simulationsergebnisse mit Berechnungen eines
                        mathematischen Modells und Messungen auf echter Hardware
                        vergleicht, belegt die G{\"u}ltigkeit der Implementierung
                        und der mit ihr ermittelten Kenngr{\"o}{\ss}en.},
        langid        = {ngerman}
      }