Multiplatform management of a hard real-time ethernet switch

Abstract

Ao longo dos últimos anos, o agora onipresente protocolo Ethernet, embora não dotado de mecanismos eficazes de gestão de QoS, foi ganhando uma grande aceitação no campo das comunicações industriais. Esta crescente aceitação deveu-se, em grande parte, a novos protocolos, baseados em Ethernet (por exemplo, Profinet, Ethernet Industrial, etc), capazes de fornecer comunicações com garantias deterministas ou de tempo-real. O comutador Ethernet Hartes (Hard Real-Time Ethernet Switch), foi desenvolvido para disponibilizar uma infra-estrutura de comutação Ethernet capaz de fornecer garantias de pontualidade, de bom uso da largura de banda e para suportar, de modo eficiente, a flexibilidade operacional necessária em aplicações de tempo-real distribuídas, de sistemas embarcados dinâmicos. O desenvolvimento do comutador Hartes, foi baseado em trabalho anterior do paradigma de comunicação FTT (Flexible Time-Triggered), e teve por objetivo o projeto de um comutador Ethernet com melhor controlo de transmissão, escalonamento do tráfego e integração transparente de nodos não tempo-real. NetConf é uma tecnologia recente de gestão de redes que tem vindo progressivamente a substituir a tecnologia SNMP (Simple Network Management Protocol), o standard de facto há muito adoptado pela indústria. A maior diferença entre NetConf e o SNMP é que o NetConf adopta um mecanismo de comunicação baseado em XML-RPC, que, graças às ferramentas desenvolvidas no âmbito de outras tecnologias web, permite ciclos mais rápidos e mais simples de desenvolvimento e de gestão. O comutador Hartes não dispõe de uma plataforma de gestão com uma interface padronizada para os protocolos SNMP ou NetConf, de modo a permitir a sua gestão remota. Assim, o objetivo principal deste trabalho é o desenvolvimento de componentes-chave de apoio à gestão multiplataforma do comutador Ethernet Hartes, bem como a respectiva avaliação de desempenho dos componentes desenvolvidos.

In recent years, the now ubiquitous Ethernet protocol that lacks effective QoS management functions, has gained momentum in the field of industrial communication, by means of novel, Ethernet-based protocols (e.g. Profinet, Industrial Ethernet, etc.), which are able to provide deterministic communications. HaRTES – Hard Real-Time Ethernet Switch, aimed to develop an Ethernet switching infrastructure, able to provide timeliness guarantees, efficient bandwidth usage and support for operational flexibility as required by dynamic real-time distributed embedded systems. The project was built upon previous work on the FTT (Flexible Time-Triggered) communication paradigm to develop Ethernet switches with enhanced transmission control, traffic scheduling, and transparent integration of non-real-time nodes. NetConf is a recent network management technology that is replacing the Simple Network Management Protocol (SNMP) – widely used and long adopted by industry standard. The biggest difference between NetConf and SNMP is that the former use a communication mechanism based on XML-RPC, which, thanks to the tools developed in the scope of other web technologies, allows a simpler and faster development and management cycle. The HaRTES project had not provided a management platform with a standardized interface for SNMP or NetConf protocols, enabling remote switch management. Thus the main objective of this work was to develop key components for the support of the standardized multiplatform management interfaces for the HaRTES switch and their performance assessment.