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Entwicklung einer Testumgebung zur Evaluation der Performanz des SITEC Protokolls für den Vergleich mit alternativen Kommunikationsprotokollen

  • Im Rahmen dieser Arbeit wird eine prototypische Benchmark-Umgebung zur Evaluation der Performanz des SITEC-Proxy-Protokolls im Vergleich zu den Kommunikationsprotokollen MQTT und CoAP entwickelt. Hierzu werden einheitliche Java-basierte Client- und Empfängerimplementierungen realisiert, mit denen zentrale Versuchsparameter wie die Anzahl der Clients, die Anzahl der Nachrichten, die Nutzdatengröße und das Sendeintervall gezielt variiert werden können. Die Bewertung der Protokolle erfolgt anhand der Metriken Durchsatz, Protokolleffizienz, Ende-zu-Ende-Latenz, Jitter und Nachrichtenverlust. Zur Gewährleistung möglichst vergleichbarer Messbedingungen werden die Zeitpunkte des Sendens und Empfangens hochauflösend und möglichst ereignisnah erfasst. Die Messdaten werden zunächst im Arbeitsspeicher zwischengespeichert, um zusätzliche Ein- und Ausgabeoperationen während der Messung zu vermeiden. Die Ergebnisse zeigen, dass die Performanz der untersuchten Protokolle von den jeweiligen Einsatzbedingungen und Versuchsparametern abhängt und kein Protokoll in allen untersuchten Szenarien die besten Ergebnisse erzielt. Im Basisszenario erreichen die SITEC-Implementierungen mit einer Protokolleffizienz von nahezu (98\%) die höchsten Effizienzwerte. Auch CoAP weist aufgrund seines geringen Overheads eine hohe Protokolleffizienz auf, während MQTT durch den zusätzlichen Aufwand der TCP-basierten Kommunikation und der MQTT-Kontrollmechanismen geringere Effizienzwerte erreicht. Unter steigender Last zeigt MQTT mit QoS 0 ein vergleichsweise stabiles Zeitverhalten und einen hohen Durchsatz. CoAP weist insbesondere bei größeren Nachrichten und hohen Nachrichtenraten zunehmende Latenz- und Jitterwerte auf. MQTT mit QoS 2 erzielt aufgrund des umfangreicheren Bestätigungsmechanismus die höchsten Latenzen und zeigt unter hoher Last eine erhöhte Anfälligkeit für Überlastung und Nachrichtenverlust. Insgesamt zeigen die Ergebnisse, dass sich CoAP und das SITEC-Proxy-Protokoll insbesondere für effiziente und SPS-nahe Kommunikationsszenarien eignen, während MQTT einen praktikablen Ansatz für die skalierbare Anbindung von MDE- und BDE-Systemen darstellt.

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Metadaten
Contributor(s):Nick Stoltze
Advisor:Torsten Lehnguth
Document Type:Bachelor Thesis
Language:German
Year of Completion:2026
Date of Publication (online):2026/08/13
Publishing Institution:Staatliche Studienakademie Glauchau
Granting Institution:Staatliche Studienakademie Glauchau
Release Date:2026/09/11
Tag:Benchmark; Kommunikationsprotokoll; Latenz; Performanzanalyse; Protokolleffizienz
Pagenumber:170
Institutes:Studienbereich Technik
Licence (German):License LogoEs wurde kein Dokument zur Veröffentlichung hochgeladen

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