Kritikus kiber-fizikai rendszerek integrált felügyelete

OData támogatás
Konzulens:
Dr. Pataricza András
Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék

A kiber-fizikai rendszerek (Cyber-Physical Systems - CPS) a fizikai világ és az informatikai rendszerek együttműködéséből jönnek létre. CPS rendszerekkel találkozhatunk a világ számos pontján: az intelligens otthonokban, önvezető járművekben, repülőgépekben, egészségügyben, mezőgazdaságban, ipari gyártósorokban.

A CPS rendszerek gyakran kritikusak, hiszen a rendszer hibájából komoly károk keletkezhetnek a fizikai világban. Ezért fontos, hogy a CPS rendszerek szolgáltatásbiztosak legyenek.

A CPS rendszerek tervezésénél a CPS keretrendszer (CPS Framework) adja az iránymutatást. A keretrendszer célja, hogy szempontrendszert és eljárásrendet adjon a CPS rendszerek tervezéséhez.

A modern CPS rendszerek részrendszerek integrációján alapulnak (systems-of-systems). A CPS életciklusa általában hosszú, ezalatt többször változhat részben frissítések, részben meghibásodások javítása, részben funkcionális bővítés miatt. Ezek a részrendszerek mind egy-egy feladatra specializáltak, a rendszer intelligenciát az integrációjuk adja. Erre az integrációra szolgál a köztesréteg.

A CPS rendszereknél előszeretettel használt köztesréteg a DDS (Data-Distribution Service - Adatelosztási szolgáltatás). A DDS egy adatközpontú publikáló-feliratkozó protokoll valósidejű és beágyazott rendszerekhez. A DDS a szabvány szintjén biztosítja azokat a követelményeket (alacsony késleltetés, megbízhatóság, biztonságosság, robusztusság, skálázhatóság) amik a kritikus CPS rendszereknél elengedhetetlenek.

A CPS rendszerek szolgáltatásbiztonságának garantálásához fontos a megfelelő felügyelet biztosítása. A felügyelet kialakításakor védekezni kell a közös módusú hibák ellen, erre a megoldás a különbözőségre tervezés. A felügyelet kialakításakor a monitor kritikus paramétere a sebesség. A rendszer sebessége meghatározza a felügyelet periódus idejét, az eseményekre reagálás periódusidejét és a hiba lappangásának idejét.

Dolgozatomban DDS-en alapuló CPS rendszerek tervezésére és felügyeletére adtam mintákat. A köztesréteg használata lehetővé tette, hogy eltérő implementációkat tudjak integrálni. A minták elkészítése során azt vizsgáltam, hogy adott DDS rendszer esetén egyszerű, akár nyílt forráskódú eszközökkel milyen módon lehet futási idejű felügyeletet biztosítani. Ehhez elvégeztem az azonos logikai szabványon alapuló részrendszerek összehasonlítását.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.