Virtuelles Prototyping stellt Zuverlässigkeit von sicherheitsrelevanten Systeme sicher

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FZI Forschungszentrum Informatik am Karlsruher Institut für Technologie

Kameradatenstrom über isochronen Kanal

Mit diesem Wissen wird das folgende Kanal-Mapping erzeugt. Der Kameradatenstrom wird über einen isochronen Kanal transportiert. Das stellt einen exklusiv genutzten Kanal zur Verfügung und erzeugt keinen durch Zuverlässigkeitsmechanismen verursachten Mehraufwand. Zusätzlich können mit einer Übertragung mehrere Geräte adressiert werden, um beispielsweise den bereitgestellten Bildstrom in unterschiedlichen Steuergeräten zu verwenden.

Weil der Bildstrom deterministisch ist, bleibt keine Bandbreite ungenutzt. Für das sporadisch auftretende Ausschneiden von Verkehrszeichen wird der asynchrone Kanal genutzt. Das erlaubt die Verwertung der ungenutzten Bandbreite für andere Anwendungen. Der zusätzliche Zuverlässigkeitsaspekt dieses Kanals ist von geringer Bedeutung, was die vorherige Analyse aufgezeigt hat.

Der Geschwindigkeitswert wird über den Kontrollkanal übertragen. Wegen seiner geringen Größe würde der Einsatz des Paketkanals zu hoher ungenutzter Bandbreite führen. Die Zuverlässigkeitseigenschaften des Kontrollkanals vergrößern die Gesamtzuverlässigkeit der Anwendung erheblich.

Bewerten der Zuverlässigkeit nach Kanal-Mapping

Nach dem Kanal-Mapping kann das verteilte System mit realistischen Fehlerszenarien angeregt und die sich ergebende Zuverlässigkeit bewertet werden. Beispielsweise könnte die durchschnittliche Häufigkeit von gefährlichen Funktionsfehlern für die Spezifizierung des Safety-Integrity-Levels (SIL) interessant sein. Falls die erwünschte Zuverlässigkeit nicht erreicht werden kann, lassen sich zusätzlich Zuverlässigkeitsmechanismen hinzufügen.

Nach der Integration dieser Mechanismen in den virtuellen Prototypen kann man dieselbe Evaluierung wieder durchführen und den Einfluss der neuen Zuverlässigkeitsmechanismen mit vorhergehenden Ergebnissen vergleichen. Mittels wiederholter Iterationen ist es möglich, die Zuverlässigkeit des Systems zu verbessern.

Sicherheitsschicht aus zyklischer Redundanzprüfung

Bezüglich des TSR-Einsatzes soll die Möglichkeit eines zusätzlichen Zuverlässigkeitsmechanismus evaluiert werden. Dazu wird eine oberhalb des isochronen Kanals gelegene Sicherheitsschicht eingeführt. Die Sicherheitsschicht reichert die Daten mit zusätzlichen Informationen an und leitet sie über den ungeschützten isochronen Kanal weiter. Weil in dieser Analyse nur Bit-Fehler betrachtet werden, besteht die Sicherheitsschicht aus einer zyklischen Redundanzprüfung (Cyclic Redundancy Check, CRC).

Mit Hilfe dieses zusätzlichen Mechanismus werden die meisten der bis hierhin nicht gefundenen Fehler aufgedeckt. Fehlerkorrekturmechanismen werden hier nicht betrachtet, könnten aber mit diesem Ansatz leicht abgeschätzt werden. Zusätzliche Mechanismen wie Sequenzzähler können der Sicherheitsschicht hinzugefügt werden, sollten beispielsweise Frames vertauscht oder verloren gehen.

Virtuelles Prototyping eignet sich zur Zuverlässigkeitsabschätzung verteilter Systeme

In diesem Artikel wurden die Möglichkeiten virtueller Prototypen für die Zuverlässigkeitsabschätzung verteilter Systeme gezeigt. Am Beispiel der über das MOST-Netzwerk kommunizierenden, verteilten Verkehrszeichenerkennung wird dargestellt, wie eine solche Analyse strukturiert sein könnte.

Beginnend mit einer ersten Evaluierung, um einen Eindruck der Sicherheitsanforderungen von Teilen der Applikation zu gewinnen, schließt sie mit der Analyse dedizierter Zuverlässigkeitsmechanismen in unterschiedlichen Systemteilen. Experimente mit dem präsentierten Anwendungsfall haben gezeigt, dass sowohl der dargelegte Analyseansatz sowie das MOST-Netzwerk Potential für diese Art der Anwendung enthalten.

* Dipl.-Inform. Sebastian Reiter ist wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Forschungsabteilung Systementwurf in der Mikroelektronik (SiM) des FZI (Forschungszentrum Informatik) in Karlsruhe,

* Dr. Alexander Viehl ist Leiter der Abteilung SiM am FZI,

* Prof. Dr. Oliver Bringmann ist Professor am Wilhelm-Schickard-Institut der Universität Tübingen und Direktor am FZI,

* Prof. Dr. Wolfgang Rosenstiel ist Professor am Wilhelm-Schickard-Institut der Universität Tübingen und Direktor am FZI.

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