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Definition „Echtzeitanwendung“ Was ist eine Real-time Application?

| Autor / Redakteur: Ilan_r_r / Stephan Augsten

Der Begriff der Echtzeitanwendungen oder auch Real-time Applications ist nicht neu, rückt allerdings in den letzten Jahren immer stärker in den Fokus der Aufmerksamkeit. Denn vor allem im Bereich der Automatisierung wird er immer wichtiger.

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Real-time Applications kommen vornehmlich im industriellen Umfeld aber auch im Internet der Dinge zum Einsatz.
Real-time Applications kommen vornehmlich im industriellen Umfeld aber auch im Internet der Dinge zum Einsatz.
(© zapp2photo - stock.adobe.com)

Eine Echtzeitanwendung ist grundsätzlich eine zeitkritische Anwendung. Der Begriff wird immer dann verwendet, wenn eine vom Nutzer oder von einem Ereignis ausgelöste Operation nur eine vorher bekannte Verzögerung aufweist, die so kurz ist, dass sie weder das menschliche Empfinden noch die Anwendung selber beeinflusst.

Zu finden sind solche Echtzeitanwendungen unter anderem in den Bereichen der Prozessautomatisierung, aber auch in der Datenkommunikation und der Telekommunikation. Der Begriff der Echtzeit spielt somit eine wichtige Rolle. Dieser Begriff wird allerdings in einer DIN-Norm exakt definiert.

Die Definition nach DIN 44300

Unter dem Begriff Echtzeit wird der Betrieb eines Rechensystems verstanden, bei welchem die Programme, welche die anfallenden Daten verarbeiten, beständig in Betriebsbereitschaft sind. Und zwar so, dass die Ergebnisse der Datenverarbeitung innerhalb einer vorher definierten Zeitspanne ausgegeben werden können. Die Daten können in einem solchen System vollkommen variabel anfallen und müssen immer und jederzeit innerhalb der zeitlichen Parameter verarbeitet werden können.

Harte und weiche Echtzeitsysteme im Vergleich

Grundsätzlich lassen sich Systeme mit Echtzeitanwendungen in zwei verschiedene Bereiche unterteilen. Einmal die harten und die weichen Systeme. Harte Echtzeitsysteme zeichnen sich dadurch aus, dass eine Überschreitung des Zeitlimits einer Real-time Applikation deutliche Folgen nach sich zieht.

Typische Beispiele sind unter anderem in den Steuerungssystemen von Flugzeugen oder Kraftfahrzeugen zu finden. Fehler und Zeitüberschreitungen können hierbei sowohl die Maschinen als auch die darin befindlichen Menschen gefährden.

Weiche Echtzeitsysteme sind weitaus toleranter bei der Überschreitung der Zeitlimits. Dieses führen bei weichen Systemen vor allem zu einer Verschlechterung der Qualität. Ein gutes Beispiel ist der Multimedia-Bereich, in dem eine Überschreitung eines Zeitlimits die Qualität der Übertragung verringern kann.

Einsatzbereiche der Echtzeitanwendungen im Fokus

Dank der kurzen und vorher genau definierten Reaktionszeiten kommen die Echtzeitanwendungen vor allem im Bereich der Automation zum Einsatz. Hierbei ist eine schnelle Reaktionszeit häufig von besonderer Bedeutung. Sichtbar wird dies unter anderem in der Fertigung, aber auch in den aktuell stark diskutierten Bereichen des autonomen Fahrens. Hier müssen die Systeme in Echtzeit reagieren können, um anhand der Datenlage bestimmte Aktionen und Reaktionen auszulösen.

Im Bereich der Telekommunikation und der Daten-Dienstleistungen sind Real-time Applications unter anderem in den Bereichen Telefonie, Videoübertragung, Dateitransfer und HiFi zu finden. In diesen Bereichen erhöhen die Echtzeitanwendungen vor allem die Qualität, werden aber nicht als besonders wichtig angesehen.

Potenzielle Schwierigkeiten der Echtzeitanwendungen

Vor allem im Segment der Telekommunikation und der Datenkommunikation können bei Echtzeitanwendungen häufig Schwierigkeiten auftreten. Denn hier spielen vor allem Faktoren wie Latenzen und Laufzeiten eine wichtige Rolle. Hierbei können also immer nur weiche Systeme eingesetzt werden, da Überschreitungen der Reaktionszeiten aufgrund von externen Faktoren nicht ausgeschlossen werden können.

Durch Quality-of Service-Priorisierungen lassen sich allerdings verschiedene Anwendungen durch eine höhere Priorität mit geringeren Verzögerungszeiten versehen. Für kritische Anwendungen ist dies dennoch ein zu großes Risiko.

Ebenfalls problematisch wird der Einsatz von Echtzeitanwendungen, wenn eine Überschreitung einer Reaktionszeit zu Unfällen oder Schäden an Geräten oder Menschen führen können. In der Regel werden in diesen Fällen redundante System eingesetzt, um solche Fehler effektiv zu umgehen.

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