Reliable networks for distributed dependable systems

Abstract

Dependable systems are systems that guarantee to provide their services, potentially in a reduced form, even when parts of the system fail. Therefore, dependable systems are often realized as distributed systems in which distributed computers, sensors, and actuators interact with each other via a network. For example, high-end automobiles implement over a hundred ECUs (electric control units), many of which are connected to each other. With the growing complexity and size of such resulting distributed dependable systems, also found in the aerospace, space, or energy industries, the network becomes more and more important, and a need to design the network itself to be reliable emerges. TTTech, an Austrian company with headquarter in Vienna specializes in reliable networks. In this paper we discuss the technology behind Deterministic Ethernet, TTTech’s reliable network solution. We will give a short history that spans the technology development from the initial proof of concepts at the Vienna University of Technology to its productization at TTTech. Initially, Deterministic Ethernet has been developed with aerospace as the target market. In the following the technology has been enriched to comply with IEEE AVB (Audio/Video Bridging) and TSN (Time-Sensitive Networking) standards to meet further requirements, e.g., from the automotive and the industrial automation industries.

Zusammenfassung

Zuverlässige Systeme sind solche Systeme, die ihre Services, gegebenenfalls in einer reduzierten Form, garantiert erbringen, selbst wenn Teile eines solchen Systems fehlerhaft werden. Dazu werden zuverlässige Systeme oft als verteilte Systeme realisiert, in denen verteilte Computer, Sensoren und Aktuatoren miteinander mittels eines Netzwerks interagieren. In einem High-end-Automobil zum Beispiel werden über hundert ECUs (Electronic Control Units) verbaut, wobei viele dieser ECUs miteinander vernetzt sind. Mit zunehmender Komplexität und Größe von diesen nun verteilten zuverlässigen Systemen (die unter anderem auch in der Raumfahrt, Luftfahrt und in erneuerbarer Energiegewinnung eingesetzt werden) wird das Netzwerk immer wichtiger, sodass das Netzwerk selbst ausfallsicher gestaltet werden muss. TTTech, ein österreichisches Unternehmen mit Sitz in Wien, ist auf ausfallsichere Netzwerke spezialisiert. In dieser Publikation diskutieren wir die Technologie Deterministic Ethernet, eine ausfallsichere Netzwerklösung von TTTech. Wir geben einen kurzen Überblick zu der Technologieentwicklung selbst, beginnend mit Prototypen und Konzepten, die an der Technischen Universität Wien entstanden sind, bis hin zu Produkten von TTTech. Ursprünglich wurde Deterministic Ethernet mit Fokus auf den Luftfahrtmarkt entwickelt. In weiterer Folge wurde Deterministic Ethernet mit weiteren Funktionen bereichert, wie zum Beispiel IEEE AVB (Audio/Video Bridging) und IEEE TSN (Time-Sensitive Networking), um auch die Anforderungen von anderen Märkten zu erfüllen, zum Beispiel Anforderungen des Automobilmarkts und des Automatisierungsmarkts.