Resiliente und Sichere Kontrolle von Aktivitäten in flexiblen zeitgesteuerten Systemen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Gerhard Fohler
• Fachliche Zuordnung: Sicherheit und Verlässlichkeit, Betriebs-, Kommunikations- und verteilte Systeme
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 490872987

Das zeitgesteuerte (TT) Paradigma der Aktivierung von Aktivitäten hat sich für sicherheitskritische eingebettete Systeme, mit vorab bekannten Konfigurationen und strengen zeitlichen Anforderungen, wie etwa in den Bereichen Avionic, Eisenbahn, Automotiv oder Raumfahrt, als hervorragend geeignet gezeigt. Sein Erfolg hat sich wissenschaftlich und industriell etabliert, etwa durch die Firma TTTech, die TTP und TTA Technologien erfolgreich vermarktet, die etwa als Kandidaten für die on-board Kommunikationssysteme der Weltraumstation "Lunar Gateway". Die erfolgreiche industrielle Anwendung beruht auf zwei Säulen:(1) die Anwendung des TT Paradigmas mit Fokus auf Einfachheit und Effizienz, was ein Paket an Eigenschaften, wie etwa harte Echtzeitgarantien, Zuverlässigkeit, und Sicherheit; sowie(2) eine Fülle von Algorithmen für weitere Garantien, etwa Membership, transparente Redundanz, schnelle Mode Changes, auf der Basis der bereitgestellten global konsistenten, sparse Zeitbasis des TT Systems erlaubt.Da Hardwareplattformen leistungsfähiger und Kommunikationsverbindungen vielseitiger werden, Anwendungen ausführen und Datenverkehr mit unterschiedlichen Merkmalen und Kritikalitäten übertragen, die nicht alle im Voraus bekannt sind oder sich im Laufe der Zeit ändern, schränken Striktheit, begrenzte Flexibilität und Ressourcenüberversorgung von TT-Systemen deren effiziente Anwendung stark ein und reduzieren Umfang den Anwendungsbe-reiche deutlich.Einige Methoden zur Behandlung von Flexibilität in TT Systemen wurden vorgestellt. Typischerweise beruhen diese auf der Lockerung einzelner TT Anforderungen auf Kosten einiger der Garantien. Beispiele hierfür sind feste Zuordnung von Tasks zu Slots, der Slotgrenzen, oder sogar der Uhrensynchronisation. Allerdings führt dieses Öffnen einzelner Elemente zum Verlust des Gesamtpakets der Eigenschaften TT Systeme, nicht nur für die auslösende Anwendung, sondern alle im System.In diesem Projekt werden wir einen umfassenderen Ansatz umsetzen, in dem wir an Stelle von nur der Zeit generalisierte, jedoch zuverlässige, Aktivierung von Aktivitäten untersuchen, um das Verhältnis von Aktivierungseigenschaften und möglichen Garantien bestimmen. Perspektive, zu deren Ereichen wir im Projekt beitragen wollen, ist die Eigenschaften von TT Systemen in hoch sicherheitskritischen Anwendungen zu erreichen, jedoch ohne Zeit als zentrales Konzept. Dabei sollen, effizient und auf der Basis grundlegendes Verständnisses der zeitabhängigkeit der Garantien, andere Anwendungsmerkmale effizient und nahtlos integriert werden.Die Methoden werden das Zusammenstellen verschiedener Pakete mit unterschiedlichen Anforderungen und TT der Anwendungen und Systeme erlauben. Diese sollen die existierenden zeitgesteuerten Lösungen nicht ersetzen, sondern ergänzen, um eine größere Menge von Lösungen und Konfigurationen zu erlauben, die in aktuellen und zukünftigen cyber-physical zuverlässigen Systemen erfordert weden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Luxemburg
• Kooperationspartner: Professor Dr.-Ing. Marcus Völp