Prof. Dr. Jürgen Teich

"Konzepte Selbstadaptiver Vernetzter Eingebetteter Systeme"

Vernetzte eingebettete Systeme liefern neue Anforderungen an Spezifikation, Modellierung, Simulation und Implementierung von Funktionalität in Hard- und Software. Am Beispiel der Automobiltechnik zeigen wir, dass heutige sog. E/E-Architekturen bereits mehr als 60 Steuergeräte in einem Fahrzeug enthalten können, die über Punkt-zu-Punkt-Verbindungen oder Busse (LIN, CAN, Flexray) miteinander kommunizieren.
Probleme der Zuverlässigkeit und unvorhergesehene Fehler können zu teuren Rückrufaktionen führen, wenn bisherige Werkzeuge nur die Funktionalität einzelner Steuergeräte behandeln, nicht aber Aspekte der Vernetzung. Modellierungsansätze wie UML erlauben zwar die Beschreibung von kommunizierenden Funktionen, modellieren aber nicht die später zugrundeliegende Architektur der Hardware (Topologie, Auswahl von Komponenten, nichtfunktionale Eigenschaften). Solche Modelle sind aber beim Entwurf eingebetteter Systeme von größter Wichtigkeit, um Analysen über Performanz, Kosten Energieverbrauch und Zuverlässigkeit verschiedener Systemauslegungen quantitativ beurteilen zu können. Wir stellen hierzu einen Ansatz zu diesem Co-Design- Problem vor.
Die statische Verteilung von Funktionen auf Prozessoren kann aber unter Umständen nachteilig sein hinsichtlich der Zuverlässigkeit eines Systems. Wir stellen daher einen zweiten Ansatz vor, der das Co-Design-Problem dynamisch, d.h. zur Laufzeit löst: ReCoNets. In einem ReCoNet können einzelne Funktionen im Netzwerk migrieren. Dies macht Sinn, wenn entweder neue Last im System entsteht oder aber bei Ausfällen im Kommunikationsnetzwerk oder von Prozessoren. Wir stellen einen dezentralen Ansatz vor, wie Last dynamisch in einem vernetzten System migrieren kann und neue Kommunikationswege dynamisch selbsttätig berechnet werden. Am Beispiel eines Fahrerassistenzsystems wird schließlich gezeigt, wie dadurch die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit von Funktionen in einem Automobil maßgeblich erhöht werden kann.