Publications of type Master Thesis (German)
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2018
- Philipp Meyer. Informationssicherheit für Echtzeit-Ethernet-Fahrzeugnetzwerke. Jun. 2018, Masterthesis. Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg.
[Abstract], [Fulltext Document (pdf)], [Slides (pdf)], [Bibtex]Heutige Fahrzeugnetzwerke, bestehend aus heterogenen Feldbussen, verbinden eine Vielzahl von Steuergeräten. Diese Steuergeräte sind heute angreifbar und können nach Kompromittierung genutzt werden, um die gesamte Kommunikation zu manipulieren. In Zukunft werden Ethernet-Netzwerke die Feldbusse Schritt für Schritt ersetzen. Echtzeit-Ethernet-Protokolle sollen die Funktionssicherheit des Kommunikationssystems gewährleisten. In dieser Arbeit werden die Echtzeit-Ethernet-Protokolle Time-Triggered Ethernet, Audio Video Bridging und Time-Sensitive Networking einer Sicherheitsanalyse unterzogen. Für ermittelte Schwachstellen werden Anforderungen entwickelt und bewertet. Im nächsten Schritt werden Schutzkonzepte erarbeitet, die diese Anforderungen erfüllen können. Ausgewählte Teile der Schutzkonzepte werden in einer Simulationsumgebung implementiert und abschließend in einer simulationsbasierten Fallstudie analysiert.
@MastersThesis{ m-ifeef-18, author = {Philipp Meyer}, title = {{Informationssicherheit f{\"u}r Echtzeit-Ethernet-Fahrzeugnetzwerke}}, month = jun, year = 2018, school = {Hochschule f{\"u}r Angewandte Wissenschaften Hamburg}, address = {Hamburg}, abstract = {Heutige Fahrzeugnetzwerke, bestehend aus heterogenen Feldbussen, verbinden eine Vielzahl von Steuerger{\"a}ten. Diese Steuerger{\"a}te sind heute angreifbar und k{\"o}nnen nach Kompromittierung genutzt werden, um die gesamte Kommunikation zu manipulieren. In Zukunft werden Ethernet-Netzwerke die Feldbusse Schritt f{\"u}r Schritt ersetzen. Echtzeit-Ethernet-Protokolle sollen die Funktionssicherheit des Kommunikationssystems gew{\"a}hrleisten. In dieser Arbeit werden die Echtzeit-Ethernet-Protokolle Time-Triggered Ethernet, Audio Video Bridging und Time-Sensitive Networking einer Sicherheitsanalyse unterzogen. F{\"u}r ermittelte Schwachstellen werden Anforderungen entwickelt und bewertet. Im n{\"a}chsten Schritt werden Schutzkonzepte erarbeitet, die diese Anforderungen erf{\"u}llen k{\"o}nnen. Ausgew{\"a}hlte Teile der Schutzkonzepte werden in einer Simulationsumgebung implementiert und abschlie{\ss}end in einer simulationsbasierten Fallstudie analysiert.}, type = {mastersthesis}, entrysubtype = {mastersthesis}, groups = {own, thesis, simulation}, langid = {ngerman} } - Timo Häckel. Automobile Kommunikationsarchitekturen zur Unterstützung von Dienstgütevereinbarungen. Jun. 2018, Masterthesis. Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg.
[Abstract], [Fulltext Document (pdf)], [Slides (pdf)], [Bibtex]Die Einführung neuer Funktionen im Auto, von Fahrassistenzsystemen über Connected Cars bis hin zum autonomen Fahren bringt Herausforderungen für die Kommunikationsarchitektur im Auto mit sich. Dazu gehören steigender Bandbreitenbedarf, größere Vernetzung von Komponenten und die Öffnung des Autonetzes zum Internet of Things. Diese können durch die Einführung einer neuen zentralisierten dienstorientierten Kommunikationsarchitektur gelöst werden. Da im Kommunikationsnetz des Autos Dienste mit verschiedensten Anforderungen an die Kommunikationsarchitekturen existieren, ist die Vereinbarung von Dienstgüte ein zentraler Aspekt. In dieser Arbeit werden die verschiedenen Aspekte einer Kommunikationsarchitektur zur Unterstützung von Dienstgüte analysiert. Auf dieser Basis wird ein Konzept für eine Middleware zur dienstorientierten Kommunikation im Auto entworfen und in der Simulation mit Beispielszenarien evaluiert.
@MastersThesis{ h-akuvd-18, author = {Timo H{\"a}ckel}, title = {{Automobile Kommunikationsarchitekturen zur Unterst{\"u}tzung von Dienstg{\"u}tevereinbarungen}}, month = jun, year = 2018, school = {Hochschule f{\"u}r Angewandte Wissenschaften Hamburg}, address = {Hamburg}, abstract = {Die Einf{\"u}hrung neuer Funktionen im Auto, von Fahrassistenzsystemen {\"u}ber Connected Cars bis hin zum autonomen Fahren bringt Herausforderungen f{\"u}r die Kommunikationsarchitektur im Auto mit sich. Dazu geh{\"o}ren steigender Bandbreitenbedarf, gr{\"o}{\ss}ere Vernetzung von Komponenten und die {\"O}ffnung des Autonetzes zum Internet of Things. Diese k{\"o}nnen durch die Einf{\"u}hrung einer neuen zentralisierten dienstorientierten Kommunikationsarchitektur gel{\"o}st werden. Da im Kommunikationsnetz des Autos Dienste mit verschiedensten Anforderungen an die Kommunikationsarchitekturen existieren, ist die Vereinbarung von Dienstg{\"u}te ein zentraler Aspekt. In dieser Arbeit werden die verschiedenen Aspekte einer Kommunikationsarchitektur zur Unterst{\"u}tzung von Dienstg{\"u}te analysiert. Auf dieser Basis wird ein Konzept f{\"u}r eine Middleware zur dienstorientierten Kommunikation im Auto entworfen und in der Simulation mit Beispielszenarien evaluiert.}, type = {mastersthesis}, entrysubtype = {mastersthesis}, groups = {own, thesis, simulation}, langid = {ngerman} } - Kai Müller. Ein Peer-to-Peer-basierter Synchronisationsalgorithmus am Beispiel von Ethernet. Mai. 2018, Masterthesis. Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg.
[Abstract], [Fulltext Document (pdf)], [Bibtex]Der Einsatz von echtzeitfähigen Netzwerken nimmt mehr und mehr zu. Unterschiedliche Industriezweige wie dem Automotive Bereich oder der Medizintechnik erwägen diese Technologie in vielen Bereiche einzusetzen, da die ursprünglichen Bussysteme bereits an ihre Grenzen stossen oder dies in naher Zukunft zu erwarten ist. Zudem können erweiterte Funktionen umgesetzt werden, für die die zur Zeit bereitgestellten Leistungen nicht ausreichen. Bisherige Synchronisationsalgorithmen verfolgen ein standardisiertes Master-Slave-Prinzip und weisen so in Hinblick auf Single Point of Failure und Unterstützung von Energiesparfunktionen erhöhten Planungsbedarf und Kostenaufwand auf. Ein neuer auf Peer-to-Peer basierender Ansatz könnte diese Probleme durch seine Architektur auffangen und dadurch Komplexität reduzieren und Wartungs- und Produktionskosten einsparen.
@MastersThesis{ m-ppsbe-18, author = {Kai M{\"u}ller}, title = {{Ein Peer-to-Peer-basierter Synchronisationsalgorithmus am Beispiel von Ethernet}}, month = may, year = 2018, school = {Hochschule f{\"u}r Angewandte Wissenschaften Hamburg}, address = {Hamburg}, abstract = {Der Einsatz von echtzeitf{\"a}higen Netzwerken nimmt mehr und mehr zu. Unterschiedliche Industriezweige wie dem Automotive Bereich oder der Medizintechnik erw{\"a}gen diese Technologie in vielen Bereiche einzusetzen, da die urspr{\"u}nglichen Bussysteme bereits an ihre Grenzen stossen oder dies in naher Zukunft zu erwarten ist. Zudem k{\"o}nnen erweiterte Funktionen umgesetzt werden, f{\"u}r die die zur Zeit bereitgestellten Leistungen nicht ausreichen. Bisherige Synchronisationsalgorithmen verfolgen ein standardisiertes Master-Slave-Prinzip und weisen so in Hinblick auf Single Point of Failure und Unterst{\"u}tzung von Energiesparfunktionen erh{\"o}hten Planungsbedarf und Kostenaufwand auf. Ein neuer auf Peer-to-Peer basierender Ansatz k{\"o}nnte diese Probleme durch seine Architektur auffangen und dadurch Komplexit{\"a}t reduzieren und Wartungs- und Produktionskosten einsparen.}, type = {mastersthesis}, entrysubtype = {mastersthesis}, groups = {own, thesis, clock-sync, synchronization}, langid = {ngerman} }
2017
- Benjamin Burchard. Evaluation und Analyse von Visualisierungstechniken für Kommunikationsdaten im Fahrzeug. Nov. 2017, Masterthesis. Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg.
[Abstract], [Fulltext Document (pdf)], [Bibtex]In automobilen Fahrzeugnetze gibt es einen Trend hin zu einem steigenden Datenkommunikationsvolumen. Mehr Datenkommunikation bedeutet ebenfalls, dass mehr Daten anfallen die Analysiert werden müssen um Muster, Fehler und mögliches Verbesserungspotenzial zu erkennen. Zur Analyse dieser großen Datenmengen bedarf es neuartiger Visualisierungstechniken. In dieser Arbeit werden Visualisierungstechniken evaluiert und auf die Anforderungen im Automotive Netzwerk hin überprüft.
@MastersThesis{ b-vdktf-17, author = {Benjamin Burchard}, title = {{Evaluation und Analyse von Visualisierungstechniken f{\"u}r Kommunikationsdaten im Fahrzeug}}, month = nov, year = 2017, school = {Hochschule f{\"u}r Angewandte Wissenschaften Hamburg}, address = {Hamburg}, abstract = {In automobilen Fahrzeugnetze gibt es einen Trend hin zu einem steigenden Datenkommunikationsvolumen. Mehr Datenkommunikation bedeutet ebenfalls, dass mehr Daten anfallen die Analysiert werden m{\"u}ssen um Muster, Fehler und m{\"o}gliches Verbesserungspotenzial zu erkennen. Zur Analyse dieser gro{\ss}en Datenmengen bedarf es neuartiger Visualisierungstechniken. In dieser Arbeit werden Visualisierungstechniken evaluiert und auf die Anforderungen im Automotive Netzwerk hin {\"u}berpr{\"u}ft.}, type = {mastersthesis}, entrysubtype = {mastersthesis}, groups = {own, thesis}, langid = {ngerman} } - Stephan Phieler. Misuse Detection für Echtzeit Ethernet basierte Kommunikationssysteme. Aug. 2017, Masterthesis. Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg.
[Abstract], [Fulltext Document (pdf)], [Bibtex]Das Time-Triggered-Ethernet (TTE) ist eine fehlertolerante Netzwerktechnologie, welche fast alle Anforderungen zukünftiger Bordnetze erfüllt. Die Informationssicherheit ist eine Anforderung, die nicht erfüllt wird. Analysen der Entwickler haben die Schwachstellen bereits benannt. Harte Echtzeitanforderungen und limitierte Ressourcen machen den Einsatz kryptographischer Verfahren zur Signierung oder Verschlüsselung aber teilweise unmöglich. Um trotzdem auf Angriffe auf die Informationssicherheit reagieren zu können, kommt eine Überwachung durch ein Intrusion Detection System (IDS) in Betracht. In dieser Arbeit wird ein Konzept für die Überwachung des TTEs mit Hilfe einer Misuse Detection (MD) vorgestellt, welche für die Beschreibung der Angriffe Signaturnetze verwendet.
@MastersThesis{ p-mdeek-17, author = {Stephan Phieler}, title = {{Misuse Detection f{\"u}r Echtzeit Ethernet basierte Kommunikationssysteme}}, month = aug, year = 2017, school = {Hochschule f{\"u}r Angewandte Wissenschaften Hamburg}, address = {Hamburg}, abstract = {Das Time-Triggered-Ethernet (TTE) ist eine fehlertolerante Netzwerktechnologie, welche fast alle Anforderungen zuk{\"u}nftiger Bordnetze erf{\"u}llt. Die Informationssicherheit ist eine Anforderung, die nicht erf{\"u}llt wird. Analysen der Entwickler haben die Schwachstellen bereits benannt. Harte Echtzeitanforderungen und limitierte Ressourcen machen den Einsatz kryptographischer Verfahren zur Signierung oder Verschl{\"u}sselung aber teilweise unm{\"o}glich. Um trotzdem auf Angriffe auf die Informationssicherheit reagieren zu k{\"o}nnen, kommt eine {\"U}berwachung durch ein Intrusion Detection System (IDS) in Betracht. In dieser Arbeit wird ein Konzept f{\"u}r die {\"U}berwachung des TTEs mit Hilfe einer Misuse Detection (MD) vorgestellt, welche f{\"u}r die Beschreibung der Angriffe Signaturnetze verwendet.}, type = {mastersthesis}, entrysubtype = {mastersthesis}, groups = {own, thesis}, langid = {ngerman} } - Stefan Buschmann. Analyse redundanter Kommunikationsarchitekturen im Automobil. Mai. 2017, Masterthesis. Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg.
[Abstract], [Fulltext Document (pdf)], [Bibtex]Steigende Anforderungen an die Kommunikationssysteme im Automobil erfordern die Entwicklung und Einführung neuer Kommunikationstechnologien, da vorhandene Bussysteme diese nicht mehr erfüllen können. Um sicherheitskritische Funktionen realisieren zu können bedarf es einer sicheren und zuverlässigen Kommunikation. Mögliche Kandidaten sind um Echtzeitfähigkeit weiterentwickelte Ethernet-Technologien wie Time-Triggered Ethernet oder Audio Video Bridging. Um diese Netzwerke weiter abzusichern bietet sich der Einsatz von Redundanz an. Damit ist es möglich das System noch robuster gegen Fehler und Störungen zu machen. Um diese Redundanzkonzepte zu analysieren bietet sich die Fehlerbaumanalyse an.
@MastersThesis{ b-arkia-17, author = {Stefan Buschmann}, title = {{Analyse redundanter Kommunikationsarchitekturen im Automobil}}, month = may, year = 2017, school = {Hochschule f{\"u}r Angewandte Wissenschaften Hamburg}, address = {Hamburg}, abstract = {Steigende Anforderungen an die Kommunikationssysteme im Automobil erfordern die Entwicklung und Einf{\"u}hrung neuer Kommunikationstechnologien, da vorhandene Bussysteme diese nicht mehr erf{\"u}llen k{\"o}nnen. Um sicherheitskritische Funktionen realisieren zu k{\"o}nnen bedarf es einer sicheren und zuverl{\"a}ssigen Kommunikation. M{\"o}gliche Kandidaten sind um Echtzeitf{\"a}higkeit weiterentwickelte Ethernet-Technologien wie Time-Triggered Ethernet oder Audio Video Bridging. Um diese Netzwerke weiter abzusichern bietet sich der Einsatz von Redundanz an. Damit ist es m{\"o}glich das System noch robuster gegen Fehler und St{\"o}rungen zu machen. Um diese Redundanzkonzepte zu analysieren bietet sich die Fehlerbaumanalyse an.}, type = {mastersthesis}, entrysubtype = {mastersthesis}, groups = {own, thesis}, langid = {ngerman} } - Jonas Engler. Network-Calculus-basierte Timing-Analyse mit Generierung von angenäherten Worst-Case-Simulationsszenarien für IEEE 802.1 TSN-Netzwerke. Jan. 2017, Masterthesis. Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg.
[Abstract], [Fulltext Document (pdf)], [Bibtex]Diese Abschlussarbeit ist auf Worst-Case-Latenzen in IEEE 802.1 TSN- und AVB-Netzwerken ausgerichtet. Basierend auf einer vorgenommenen Modellierung von Worst-Case-Szenarien wird mithilfe eines Network-Calculus-Modells für AVB- und TSN-Netzwerke eine Abschätzung für maximale Latenzen vorgenommen. Ein Tool, das ebenfalls auf Basis derWorst-Case-Modelle entwickelt wurde, zeigt, wie realistisch die Abschätzungen sind und zeigt Engpässe in der Planung eines Netzwerkes anhand einer von ihm generierten angepassten Simulation.
@MastersThesis{ e-ntags-17, author = {Jonas Engler}, title = {{Network-Calculus-basierte Timing-Analyse mit Generierung von angen{\"a}herten Worst-Case-Simulationsszenarien f{\"u}r IEEE 802.1 TSN-Netzwerke}}, month = jan, year = 2017, school = {Hochschule f{\"u}r Angewandte Wissenschaften Hamburg}, address = {Hamburg}, abstract = {Diese Abschlussarbeit ist auf Worst-Case-Latenzen in IEEE 802.1 TSN- und AVB-Netzwerken ausgerichtet. Basierend auf einer vorgenommenen Modellierung von Worst-Case-Szenarien wird mithilfe eines Network-Calculus-Modells f{\"u}r AVB- und TSN-Netzwerke eine Absch{\"a}tzung f{\"u}r maximale Latenzen vorgenommen. Ein Tool, das ebenfalls auf Basis derWorst-Case-Modelle entwickelt wurde, zeigt, wie realistisch die Absch{\"a}tzungen sind und zeigt Engp{\"a}sse in der Planung eines Netzwerkes anhand einer von ihm generierten angepassten Simulation.}, type = {mastersthesis}, entrysubtype = {mastersthesis}, groups = {own, thesis, simulation, tsn}, langid = {ngerman} }
2016
- Jasper Salathé. FPGA basiertes HW/SW Codesign eines Frameworks für TSN Switches. Feb. 2016, Masterthesis. Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg.
[Abstract], [Fulltext Document (pdf)], [Bibtex]Die aktuelle Entwicklung neuer Anwendungen wie Advanced Driver Assistance Systems im Automobil zeigen, dass zukünftige Fahrzeugnetze einen steigenden Bedarf an Bandbreite aufweisen werden, während Fahrzeugnetze ein weiteres Spektrum an Echtzeitanforderungen erfüllen müssen. Da gegenwärtig verwendete Technologien in absehbarer Zeit diesen Anforderungen nicht mehr gerecht werden, stellt Real-Time Ethernet einen geeigneten Nachfolger dar. Das weite Spektrum an Echtzeitanforderungen erfordert die Kombination mehrerer Konzepte für Real-Time Ethernet. Time Sensitive Networking (TSN) stellt eines dieser Konzepte dar. Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines Frameworks für TSN Switches. Ziel ist es, in Zukunft über ein Framework zur flexiblen Kombination mehrerer Konzepte für Real-Time Ethernet zu einem Prototypen zu verfügen und daran zukünftige Fahrzeugnetze zu evaluieren. Das Framework wurde auf Basis des NetFPGA 1G Boards umgesetzt.
@MastersThesis{ s-fbhsc-16, author = {Jasper Salath{\'e}}, title = {{FPGA basiertes HW/SW Codesign eines Frameworks f{\"u}r TSN Switches}}, month = feb, year = 2016, school = {Hochschule f{\"u}r Angewandte Wissenschaften Hamburg}, address = {Hamburg}, abstract = {Die aktuelle Entwicklung neuer Anwendungen wie Advanced Driver Assistance Systems im Automobil zeigen, dass zuk{\"u}nftige Fahrzeugnetze einen steigenden Bedarf an Bandbreite aufweisen werden, w{\"a}hrend Fahrzeugnetze ein weiteres Spektrum an Echtzeitanforderungen erf{\"u}llen m{\"u}ssen. Da gegenw{\"a}rtig verwendete Technologien in absehbarer Zeit diesen Anforderungen nicht mehr gerecht werden, stellt Real-Time Ethernet einen geeigneten Nachfolger dar. Das weite Spektrum an Echtzeitanforderungen erfordert die Kombination mehrerer Konzepte f{\"u}r Real-Time Ethernet. Time Sensitive Networking (TSN) stellt eines dieser Konzepte dar. Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines Frameworks f{\"u}r TSN Switches. Ziel ist es, in Zukunft {\"u}ber ein Framework zur flexiblen Kombination mehrerer Konzepte f{\"u}r Real-Time Ethernet zu einem Prototypen zu verf{\"u}gen und daran zuk{\"u}nftige Fahrzeugnetze zu evaluieren. Das Framework wurde auf Basis des NetFPGA 1G Boards umgesetzt.}, type = {mastersthesis}, entrysubtype = {mastersthesis}, groups = {own, thesis, tsn}, langid = {ngerman} }
2015
- Jan Depke. Inkrementelle Konsolidierung automobiler Bussysteme auf Basis eines Realtime Ethernet Backbones. Mär. 2015, Masterthesis. Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg.
[Abstract], [Fulltext Document (pdf)], [Bibtex]Echtzeit-Ethernet ist vielversprechender Kandidat zur Verbesserung der Kommunikation in zukünftigen Automobilen. Es bietet hohe Bandbreite, geringen Jitter, und die physikalische Schicht kann mit den Anforderungen der Automobilindustrie wachsen. Eine Migrationsstragie unter Weiterverwendung der Errungenschaften der letzten Jahrzehnte im Bereich der Feldbusse ist nötig, um einen sanften Übergang von aktuellen Feldbusarchitekturen zum Echtzeit-Ethernet zu ermöglichen. Diese Arbeit untersucht die Auswirkungen einer inkrementellen Migration von Controller Area Network (CAN)-Bussen hin zum Echtzeit-Ethernet. Eine Migrationsstrategie wird aus Restriktionen technologi- scher Standards und Entwurfsmustern entwickelt, welche in Richtlinien für Machbarkeitsuntersuchungen überführt werden. Eine flexible Schnittstellenbeschreibungssprache wird entwickelt, implementiert und zur Übersetzung zwischen etablierten Protokollen und Echtzeit-Ethernet in einem Kommunikationsgate- way genutzt. Der Einsatz in einem Prototypenfahrzeug liefert realistische Kenndaten um die Machbarkeit der Migration unter Beibehaltung bestehender CAN-Anwendungen zu zeigen.
@MastersThesis{ d-ikabb-15, author = {Jan Depke}, title = {{Inkrementelle Konsolidierung automobiler Bussysteme auf Basis eines Realtime Ethernet Backbones}}, month = mar, year = 2015, school = {Hochschule f{\"u}r Angewandte Wissenschaften Hamburg}, address = {Hamburg}, abstract = {Echtzeit-Ethernet ist vielversprechender Kandidat zur Verbesserung der Kommunikation in zuk{\"u}nftigen Automobilen. Es bietet hohe Bandbreite, geringen Jitter, und die physikalische Schicht kann mit den Anforderungen der Automobilindustrie wachsen. Eine Migrationsstragie unter Weiterverwendung der Errungenschaften der letzten Jahrzehnte im Bereich der Feldbusse ist n{\"o}tig, um einen sanften {\"U}bergang von aktuellen Feldbusarchitekturen zum Echtzeit-Ethernet zu erm{\"o}glichen. Diese Arbeit untersucht die Auswirkungen einer inkrementellen Migration von Controller Area Network (CAN)-Bussen hin zum Echtzeit-Ethernet. Eine Migrationsstrategie wird aus Restriktionen technologi- scher Standards und Entwurfsmustern entwickelt, welche in Richtlinien f{\"u}r Machbarkeitsuntersuchungen {\"u}berf{\"u}hrt werden. Eine flexible Schnittstellenbeschreibungssprache wird entwickelt, implementiert und zur {\"U}bersetzung zwischen etablierten Protokollen und Echtzeit-Ethernet in einem Kommunikationsgate- way genutzt. Der Einsatz in einem Prototypenfahrzeug liefert realistische Kenndaten um die Machbarkeit der Migration unter Beibehaltung bestehender CAN-Anwendungen zu zeigen.}, type = {mastersthesis}, entrysubtype = {mastersthesis}, groups = {own, thesis}, langid = {ngerman} } - Friedrich Groß. Eine skalierbare Hardwarearchitektur zur Echtzeit-Erweiterung von Standard-Ethernet-Controllern. Jan. 2015, Masterthesis. Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg.
[Abstract], [Fulltext Document (pdf)], [Bibtex]In Automobil werden immer mehr Fahrerassistenzsysteme verwendet, die hohe zeitliche Anforderungen an Netzwerke stellen und dabei gleichzeitig große Datenmengen übertragen müssen. Die heutzutage eingesetzten BUS-Systeme kommen momentan an ihre Grenzen. Aus diesem Grund ist die Automobilindustrie auf der Suche nach einem neuen BUS-System, dass die steigenden Anforderungen erfüllt. Das zukünftige BUS-System wird höchstwahrscheinlich ein echtzeitfähiges Ethernet sein, da Ethernet in seiner Bandbreite skalierbar ist. Time-Triggered Ethernet ist eine Echtzeiterweiterung des Standard Ethernet. Die Umsetzung dieses Protokolls in Software erfordert einen erheblichen Entwicklungsaufwand und viel Rechenleistung. Diese Arbeit zeigt ein skalierbares Hardware-Software Co-Design für einen Time-Triggered Ethernet Controller, das die benötigte Rechenleisung reduziert. Es wird eine Prototyp-Implementierung auf einem FPGA gezeigt. Dabei wird für jedes Modul gezeigt, welche Auswirkungen es hat, dieses in Hardware oder in Software zu partitionieren. Mit dem vorgestellten Konzept ist es möglich, für jede Anwendung eine kostenoptimierte Hardware-Software Partitionierung zu finden.
@MastersThesis{ g-shees-15, author = {Friedrich Gro{\ss}}, title = {{Eine skalierbare Hardwarearchitektur zur Echtzeit-Erweiterung von Standard-Ethernet-Controllern}}, month = jan, year = 2015, school = {Hochschule f{\"u}r Angewandte Wissenschaften Hamburg}, address = {Hamburg}, abstract = {In Automobil werden immer mehr Fahrerassistenzsysteme verwendet, die hohe zeitliche Anforderungen an Netzwerke stellen und dabei gleichzeitig gro{\ss}e Datenmengen {\"u}bertragen m{\"u}ssen. Die heutzutage eingesetzten BUS-Systeme kommen momentan an ihre Grenzen. Aus diesem Grund ist die Automobilindustrie auf der Suche nach einem neuen BUS-System, dass die steigenden Anforderungen erf{\"u}llt. Das zuk{\"u}nftige BUS-System wird h{\"o}chstwahrscheinlich ein echtzeitf{\"a}higes Ethernet sein, da Ethernet in seiner Bandbreite skalierbar ist. Time-Triggered Ethernet ist eine Echtzeiterweiterung des Standard Ethernet. Die Umsetzung dieses Protokolls in Software erfordert einen erheblichen Entwicklungsaufwand und viel Rechenleistung. Diese Arbeit zeigt ein skalierbares Hardware-Software Co-Design f{\"u}r einen Time-Triggered Ethernet Controller, das die ben{\"o}tigte Rechenleisung reduziert. Es wird eine Prototyp-Implementierung auf einem FPGA gezeigt. Dabei wird f{\"u}r jedes Modul gezeigt, welche Auswirkungen es hat, dieses in Hardware oder in Software zu partitionieren. Mit dem vorgestellten Konzept ist es m{\"o}glich, f{\"u}r jede Anwendung eine kostenoptimierte Hardware-Software Partitionierung zu finden.}, type = {mastersthesis}, entrysubtype = {mastersthesis}, groups = {own, thesis}, langid = {ngerman} } - Jan Kamieth. Scheduling von TDMA Kommunikation in Switch basierten Netzwerken. Jan. 2015, Masterthesis. Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg.
[Abstract], [Fulltext Document (pdf)], [Bibtex]Die wachsende Anzahl elektronischer Systeme im Automobil und deren vielfältigen Anforderungen an das zugrundeliegende Netzwerk führt zu einem Bedarf an neuer Kommunikationstechnik, um sowohl eine hohe Bandbreite, als auch niedrige Latenzen und einen niedrigen Jitter zu bieten. TT-Ethernet ist ein vielversprechender Kandidat, um dieses Problem zu lösen. In dieser Arbeit wird eine Lösung für das Scheduling Problem erarbeitet, welches bei dieser Art von Netzwerken auftritt. Dazu wird das Problem in den Bereich des Multiprozessor- Schedulings transformiert, um auf bekannte Lösungsansätze aufbauen zu können. Zusätzlich wird ein Optimierungsziel und eine dazugehörige Bewertungsfunktion definiert, die auf die Eigenschaften und Anforderungen des TT-Ethernet Protokolls zugeschnitten sind. Zur Umsetzung des Schedulings wird ein Framework umgesetzt, welches es erlaubt mehre Lösungsansätze zu implementieren und aus mehreren Ergebnissen das Beste wählen zu können.
@MastersThesis{ k-stksb-15, author = {Jan Kamieth}, title = {Scheduling von TDMA Kommunikation in Switch basierten Netzwerken}, month = jan, year = 2015, school = {Hochschule f{\"u}r Angewandte Wissenschaften Hamburg}, address = {Hamburg}, abstract = {Die wachsende Anzahl elektronischer Systeme im Automobil und deren vielf{\"a}ltigen Anforderungen an das zugrundeliegende Netzwerk f{\"u}hrt zu einem Bedarf an neuer Kommunikationstechnik, um sowohl eine hohe Bandbreite, als auch niedrige Latenzen und einen niedrigen Jitter zu bieten. TT-Ethernet ist ein vielversprechender Kandidat, um dieses Problem zu l{\"o}sen. In dieser Arbeit wird eine L{\"o}sung f{\"u}r das Scheduling Problem erarbeitet, welches bei dieser Art von Netzwerken auftritt. Dazu wird das Problem in den Bereich des Multiprozessor- Schedulings transformiert, um auf bekannte L{\"o}sungsans{\"a}tze aufbauen zu k{\"o}nnen. Zus{\"a}tzlich wird ein Optimierungsziel und eine dazugeh{\"o}rige Bewertungsfunktion definiert, die auf die Eigenschaften und Anforderungen des TT-Ethernet Protokolls zugeschnitten sind. Zur Umsetzung des Schedulings wird ein Framework umgesetzt, welches es erlaubt mehre L{\"o}sungsans{\"a}tze zu implementieren und aus mehreren Ergebnissen das Beste w{\"a}hlen zu k{\"o}nnen.}, type = {mastersthesis}, entrysubtype = {mastersthesis}, groups = {own, thesis}, langid = {ngerman} }
2014
- Fabian Kempf. Simulationsbasierte Analyse heterogener Fahrzeugnetzwerke: Generierung, Simulation und Evaluation. Sep. 2014, Masterthesis. Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg.
[Abstract], [Fulltext Document (pdf)], [Bibtex]Im klassischen Automobilnetz kommunizieren die Steuergeräte der verschiedenen Domänen überwiegend untereinander. Bei neuen Anwendungen sind Informationen von Systemen aus unterschiedlichen Domänen notwendig. Dies erfordert domänenübergreifende Kommunikation in einem heterogenen Netzwerk. Ein Ansatz für die Vernetzung der Domänen liegt in einem echtzeitfähigen Ethernetbackbone, das sowohl bandbreitenintensive als auch sicherheitskritische Anwendungen unterstützt. Um verschiedene Netztopologien des heterogenen Netzwerkes zu vergleichen, eignen sich simulationsbasierte Analysen. Ziel dieser Arbeit ist die Herausstellung charakteristischer Merkmale der Kommunikation im Automobil zur simulationsbasierten Analyse mit einem Backbone. Für die Konfiguration ist der Entwurf und die Umsetzung einer domänenspezifischen Sprache mit den Anforderungen an relevante Kommunikationssysteme im Automobil herauszustellen, die einen gesamtheitlichen Netzwerkbeschreibungsansatz erlaubt. Dieser Ansatz ermöglicht die einfache Analyse komplexer heterogener Fahrzeugnetzwerke, von der Generierung über die Simulation bis hin zur Evaluierung.
@MastersThesis{ k-sahf-14, author = {Fabian Kempf}, title = {Simulationsbasierte Analyse heterogener Fahrzeugnetzwerke: Generierung, Simulation und Evaluation}, month = sep, year = 2014, school = {Hochschule f{\"u}r Angewandte Wissenschaften Hamburg}, address = {Hamburg}, abstract = {Im klassischen Automobilnetz kommunizieren die Steuerger{\"a}te der verschiedenen Dom{\"a}nen {\"u}berwiegend untereinander. Bei neuen Anwendungen sind Informationen von Systemen aus unterschiedlichen Dom{\"a}nen notwendig. Dies erfordert dom{\"a}nen{\"u}bergreifende Kommunikation in einem heterogenen Netzwerk. Ein Ansatz f{\"u}r die Vernetzung der Dom{\"a}nen liegt in einem echtzeitf{\"a}higen Ethernetbackbone, das sowohl bandbreitenintensive als auch sicherheitskritische Anwendungen unterst{\"u}tzt. Um verschiedene Netztopologien des heterogenen Netzwerkes zu vergleichen, eignen sich simulationsbasierte Analysen. Ziel dieser Arbeit ist die Herausstellung charakteristischer Merkmale der Kommunikation im Automobil zur simulationsbasierten Analyse mit einem Backbone. F{\"u}r die Konfiguration ist der Entwurf und die Umsetzung einer dom{\"a}nenspezifischen Sprache mit den Anforderungen an relevante Kommunikationssysteme im Automobil herauszustellen, die einen gesamtheitlichen Netzwerkbeschreibungsansatz erlaubt. Dieser Ansatz erm{\"o}glicht die einfache Analyse komplexer heterogener Fahrzeugnetzwerke, von der Generierung {\"u}ber die Simulation bis hin zur Evaluierung.}, type = {mastersthesis}, entrysubtype = {mastersthesis}, groups = {own, thesis, simulation}, langid = {ngerman} } - Florian Bartols. Echtzeit Ethernet Restbussimulation: Frühzeitiges Modellbasiertes Testen in Fahrzeugnetzwerken der nächsten Generation. Apr. 2014, Masterthesis. Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg.
[Abstract], [Fulltext Document (pdf)], [Slides (pdf)], [Bibtex]Die zunehmende Komplexität automobiler Netzwerke und deren steigende Bandbreitenan- forderungen bei gleichzeitiger Einhaltung von Zeitaussagen erfordern neue Konzepte in der Vernetzung elektronischer Komponenten im Fahrzeug. Echtzeit-Ethernet ist ein geeigneter Kandidat diese Problemstellung zu lösen. Um frühzeitig im Entwicklungsprozess Komponenten und Systeme zu testen hat sich die Restbussimulation als adäuates Mittel etabliert. In dieser Thesis wird eine Restbussimulationsmethodik für Echtzeit-Ethernet-Netzwerke entwickelt, mit der es möglich ist, Systeme in frühen Entwicklungsphasen auf funktionale und nicht-funktionale Anforderungen mittels abstrakter Testfälle zu testen. Dazu wird auf die Modellierung von zeitlichen Anforderungen von Echtzeit-Ethernet-Systemen eingegangen und ein abstraktes Testfallmodell entwickelt, das Testfälle nicht-funktionaler Leistungsanforderungen beschreibt und gleichzeitig als Simulationsmodell für den Restbussimulator dient. Die entwickelte Methodik wird anschließend exemplarisch an einer Automotive-Echtzeit-Ethernet-Anwendung angewendet.
@MastersThesis{ b-eerbf-14, author = {Florian Bartols}, title = {Echtzeit Ethernet Restbussimulation: Fr{\"u}hzeitiges Modellbasiertes Testen in Fahrzeugnetzwerken der n{\"a}chsten Generation}, month = apr, year = 2014, school = {Hochschule f{\"u}r Angewandte Wissenschaften Hamburg}, address = {Hamburg}, abstract = {Die zunehmende Komplexit{\"a}t automobiler Netzwerke und deren steigende Bandbreitenan- forderungen bei gleichzeitiger Einhaltung von Zeitaussagen erfordern neue Konzepte in der Vernetzung elektronischer Komponenten im Fahrzeug. Echtzeit-Ethernet ist ein geeigneter Kandidat diese Problemstellung zu l{\"o}sen. Um fr{\"u}hzeitig im Entwicklungsprozess Komponenten und Systeme zu testen hat sich die Restbussimulation als ad{\"a}uates Mittel etabliert. In dieser Thesis wird eine Restbussimulationsmethodik f{\"u}r Echtzeit-Ethernet-Netzwerke entwickelt, mit der es m{\"o}glich ist, Systeme in fr{\"u}hen Entwicklungsphasen auf funktionale und nicht-funktionale Anforderungen mittels abstrakter Testf{\"a}lle zu testen. Dazu wird auf die Modellierung von zeitlichen Anforderungen von Echtzeit-Ethernet-Systemen eingegangen und ein abstraktes Testfallmodell entwickelt, das Testf{\"a}lle nicht-funktionaler Leistungsanforderungen beschreibt und gleichzeitig als Simulationsmodell f{\"u}r den Restbussimulator dient. Die entwickelte Methodik wird anschlie{\ss}end exemplarisch an einer Automotive-Echtzeit-Ethernet-Anwendung angewendet.}, type = {mastersthesis}, entrysubtype = {mastersthesis}, groups = {own, thesis, simulation}, langid = {ngerman} }
2012
- Hermand Dieumo Kenfack. Designmigrationsstrategien von FlexRay nach Time-Triggered Ethernet. Apr. 2012, Masterthesis. Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg.
[Abstract], [Fulltext Document (pdf)], [Slides (pdf)], [Bibtex]Ein Automobil-Netzwerk ist ein komplexes, verteiltes System, an das eine Vielfalt von An- forderungen (Determinismus, hohe Bandbreite, etc.) gestellt werden. Viele herkömmliche Protokolle wie LIN und CAN sind diesen Anforderungen nicht gewachsen. Daher werden al- ternative Lösungen untersucht. Momentan gibt es zwei viel versprechende Lösungen: FlexRay und TTEthernet. Obwohl FlexRay sich in der Automobil-Industrie bereits etabliert hat, weist TTEthernet zusätzliche Vorteile (preiswerter, höhere Bandbreite, etc.) auf. So ist der Wechsel von FlexRay nach TTEthernet lohnenswert. In dieser Arbeit werden Migrationsstrategien, welche demonstrieren, dass dieser Wechsel möglich ist, entwickelt. Dabei wird der Fokus auf das Kommunikationsmodell der verteilten Anwendungen gelegt. Die Migrationsstrategien werden anhand ausgewählter Automobil-Anwendungen validiert.
@MastersThesis{ k-dftte-12, author = {Hermand {Dieumo Kenfack}}, title = {{Designmigrationsstrategien von FlexRay nach Time-Triggered Ethernet}}, month = apr, year = 2012, school = {Hochschule f{\"u}r Angewandte Wissenschaften Hamburg}, address = {Hamburg}, abstract = {Ein Automobil-Netzwerk ist ein komplexes, verteiltes System, an das eine Vielfalt von An- forderungen (Determinismus, hohe Bandbreite, etc.) gestellt werden. Viele herk{\"o}mmliche Protokolle wie LIN und CAN sind diesen Anforderungen nicht gewachsen. Daher werden al- ternative L{\"o}sungen untersucht. Momentan gibt es zwei viel versprechende L{\"o}sungen: FlexRay und TTEthernet. Obwohl FlexRay sich in der Automobil-Industrie bereits etabliert hat, weist TTEthernet zus{\"a}tzliche Vorteile (preiswerter, h{\"o}here Bandbreite, etc.) auf. So ist der Wechsel von FlexRay nach TTEthernet lohnenswert. In dieser Arbeit werden Migrationsstrategien, welche demonstrieren, dass dieser Wechsel m{\"o}glich ist, entwickelt. Dabei wird der Fokus auf das Kommunikationsmodell der verteilten Anwendungen gelegt. Die Migrationsstrategien werden anhand ausgew{\"a}hlter Automobil-Anwendungen validiert.}, type = {mastersthesis}, entrysubtype = {mastersthesis}, groups = {own, thesis, ttethernet, flexray}, langid = {ngerman} }
2011
- Till Steinbach. Echtzeit-Ethernet für Anwendungen im Automobil: Metriken und deren simulationsbasierte Evaluierung am Beispiel von TTEthernet. Feb. 2011, Masterthesis. Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg.
[Abstract], [Fulltext Document (pdf)], [Slides (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 Überprüfung anhand einer Fallstudie einer realen Applikation zeigt, dass sich der entwickelte Evaluierungsprozess für erste Untersuchungen von Ethernet-basierten Automotive-Anwendungen gut eignet. 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.
@MastersThesis{ s-reaam-11, author = {Till Steinbach}, title = {{Echtzeit-Ethernet f{\"u}r Anwendungen im Automobil: Metriken und deren simulationsbasierte Evaluierung am Beispiel von TTEthernet}}, month = feb, year = 2011, school = {Hochschule f{\"u}r Angewandte Wissenschaften 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 {\"U}berpr{\"u}fung anhand einer Fallstudie einer realen Applikation zeigt, dass sich der entwickelte Evaluierungsprozess f{\"u}r erste Untersuchungen von Ethernet-basierten Automotive-Anwendungen gut eignet. 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.}, type = {mastersthesis}, entrysubtype = {mastersthesis}, groups = {own, thesis, simulation, ttethernet}, langid = {ngerman} }