TCP/IP-Tuning für Porsche

CAN-Bus-Telemetrie-Systeme gibt es zahlreiche auf dem Markt - die Optimierung einer Anlage zur Gewährleistung der technisch bestmöglichsten Performance erfordert jedoch umfangreiche zusätzliche Entwicklungsanstrengungen mit großem Detailwissen bis in die untersten Protokoll­schichten hinein.

Die Umsetzung von CAN auf TCP zur Sicherstellung einer fehler­sicheren Über­tragung via WLAN ist in jedem Fall das richtige Konzept, da das etablierte Protokoll die korrekte empfangseitige Ausgabe aller gesendeten Daten in der richtigen Reihen­folge garantiert. Problematisch wird es allerdings dann, wenn eine Aussage über das Echtzeitverhalten gefordert wird. Die dies­bezüglich von den Porsche–Ingenieuren geforderte maximale Verzögerung von nur 10ms zwischen sende­seitigem CAN-Eingang und empfangs­seitigem CAN-Ausgang war diesbezüglich eine echte Herausforderung für die Entwicklungsingenieure von Tentaclion. So führt beispiels­weise der Nagle-Algorithmus dazu, dass bei WLAN-Übertragungen des öfteren „Pausen“ von ca. 250ms stattfinden, weil noch auf das Acknowledge des zuletzt gesendeten Daten­paketes gewartet wird.

Nach Ausschöpfung aller Optimierungsreserven der Interface-Treiber konnte die durchnittliche Über­tragungs­verzögerung der gesendeten CAN-Botschaften von ursprünglich ca. 900ms auf nur noch 16ms reduziert werden.

Eine weitere Verbesserung zur Erfüllung der Spezifikation war nur noch durch Eingriffe auf den untersten Protokollebenen zu erreichen. Grundsätzlich ermöglicht wird dies durch die durch­gängige Verwendung des OpenSource Linux-Betriebs­systems, das den Zugriff auf hunderte Protokoll-Parameter der TCP-Schicht und deren Anpassung erlaubt. Nach einer 8-wöchigen Versuchs- und Testphase konnte die durchschnittliche Verzögerung schließlich auf nur noch sensationelle 2.6ms gesenkt werden.

Mit dem Standard-Übertragungsmodus vom Sender zum Empfänger werden sicher­heits­relevante Anwen­dungen abgedeckt, z.B. wenn der CAN-Bus eines Test­fahrzeugs transferiert werden soll, auf dem keine Schreibzugriffe zugelassen sind. Alternativ wurden als zusätzliches Highlight die selektierbaren Modi „Revers“ vom Empfänger zum Sender und „Bidirektional“ mit gleichzeitiger Übertragung in beide Richtungen implementiert.