Analyse de performance temps-réel d'un réseau industriel embarqué à qualité de service

Real-time performance analysis of a QoS based industrial embedded network

• Auteur / Autrice : Aakash Soni
• Direction : Jean-Luc Scharbarg, Jérôme Ermont
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique et Télécommunication
• Date : Soutenance le 05/06/2020
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, informatique et télécommunications (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche en Informatique de Toulouse (1995-....)
• Jury : Président / Présidente : Christine Rochange
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Luc Scharbarg, Jérôme Ermont, Laurent George, Ye-Qiong Song, Frédéric Ridouard, Assia Soukane, Leandro Soares Indrusiak
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laurent George, Ye-Qiong Song

Mots clés

Mots clés contrôlés

Qualité de Service (télécommunications)

Temps réel (informatique)

Systèmes embarqués (informatique)

Mots clés libres

AFDX

Qualité de service (QoS)

Réseau embarqué

Deficit Round Robin (DRR)

Weighted Round Robin (WRR)

Analyse pire-cas

Calcul réseau

AFDX

Quality of Service (QoS)

Embedded Network

Deficit Round Robin (DRR)

Weighted Round Robin (WRR)

WCTT analysis

Network Calculus

Résumé

L'AFDX est utilisé comme un réseau fédérateur pour la transmission des flux avioniques critiques. Ce réseau est certifié grâce à l'analyse pire-cas utilisant l'approche Network Calculus (NC). Le pessimisme introduit par NC conduit souvent à un réseau surdimensionné et éventuellement sous-utilisé. Les avionneurs envisagent d'augmenter l'utilisation des ressources du réseau AFDX en ajoutant du trafic supplémentaire provenant d'autres fonctions critiques et non critiques. Le partage du réseau AFDX avec des flux de criticité mixtes nécessite l'utilisation d'un mécanisme de qualité de service (QoS) pour satisfaire les contraintes de délai des différentes classes de flux. Dans cette thèse, nous étudions un tel réseau déployant de la qualité de service, en particulier, basé sur l'ordonnancement DRR et WRR. Nous proposons une méthode optimale de distribution de la bande passante qui assure le service requis par les flux critiques tout en fournissant un service maximisé aux flux non-critiques. Nous proposons également une approche NC optimisée qui, sur une configuration industrielle de réseau AFDX, a permis de réduire les bornes jusqu'à 40%.

AFDX serves as a backbone network for transmission of critical avionic flows. This network is certified thanks to the WCTT analysis using Network Calculus (NC) approach. However, the pessimism introduced by NC approach often leads to an over-sized and eventually an underutilized network. The manufacturers envision to better use the available network resources by increasing occupancy rate of the AFDX network by allowing additional traffic from other critical and non-critical functions. Such harmonization of AFDX network with mixed criticality flows necessitates the use of QoS mechanism to satisfy the delay constraints in different classes of flow. In this thesis we study such QoS-aware network, in particular, based on DRR and WRR scheduling. We propose an optimal bandwidth distribution method that ensures the service required by critical flows while providing maximum service to other non-critical flows. We also propose an optimized NC approach to compute tight delay bounds. Our approach has led to computation of up to 40% tighter bounds, in an industrial AFDX configuration, as compared to the classical approach.