Modellierung von Kommunikationssystemen zum Zweck der Systemanalyse und des Systementwurfs

Einen wesentlichen Beitrag zu Innovationen und Weiterentwicklungen in der Automobilindustrie leisten elektronische Komponenten. Der funktionale Wachstum in den Bereichen Sicherheit, Komfort und Fahrerassistenz führt zu einer Erhöhung der Komplexität. Neben der Anzahl der Komponenten steigert sich auch der Bedarf an Kooperation und Datenaustausch. Insbesondere by-wire- und Assistenzsysteme (Hochautomatisiertes Fahren) zeichnen sich durch hohe Anforderungen in den Bereichen Zuverlässigkeit, Datenkonsistenz, Fehlertoleranz und Ausfallsicherheit aus. Die Zusammenarbeit einzelner Steuergeräte fordert von der Kommunikationsstruktur neben hohen Datenraten auch Determinismus und Echtzeitverhalten. Die Entwicklung dieser komplexen verteilten Systeme profitiert durch modellbasierte Entwurfsprozesse. Der Nachweis von grundlegenden Systemeigenschaften mit dem Schwerpunkt Kommunikation soll bereits in frühen Entwurfsphasen mit Hilfe von ausführbaren Spezifikationen modell- und simulationsbasiert erfolgen. In dieser Arbeit wird ein Modellierungsansatz entworfen, welcher die typischen ereignis- und zeitgesteuerten Protokolle in der Domäne Automotive adressiert. Der Fokus liegt auf den Buszugriffsverfahren. Modelle auf unterschiedlichen Abstraktionsebenen werden am Beispiel von Controller Area Network (CAN) und FlexRay definiert und realisiert. Neben der reinen Kommunikation werden die angrenzenden Themenfelder Gateway (heterogene Kopplung) und Betriebssystem berücksichtigt. Detaillierte Modelle eignen sich zur Analyse spezifischer Protokolleigenschaften sowie zur Weiterentwicklung von Protokollfunktionen auf Modellebene. Mit abstrakteren Modellen lassen sich Leistungs- und Eigenschaftsanalysen von großen heterogenen Systemen durchführen. Echtzeitkommunikation, vernetzte Systeme und Anwendungsfelder für modellbasierte Entwurfsprozesse finden sich auch außerhalb des Automobilbereiches. Die Anwendung wird am Beispiel der Entwicklung und Optimierung eines komplexen verteilten Systems zur Steuerung einer Nanopositionier- und Nanomessmaschine demonstriert. Innerhalb des Entwicklungsprozesses werden Entwurf, Realisierung und Leistungsbewertung bezüglich der Architektur des Gesamtsystems, der Verteilung von Funktionen und der Realisierung einzelner Komponenten sowie applikationsspezifische Kommunikationsprotokolle betrachtet.Major innovations and improvements in the automotive industry base on the electronic components. The growing number of functionality in the areas safety, comfort and driver assistance lead to an increase of the complexity. Not only the number of components increase. Especially to realize complex assistance systems the cooperation and data exchange gets more important. In particular, by-wire and assistance systems (highly-automated driving) have high requirements on reliability, data consistency and safety. The cooperation of single control units to realize these complex functions require not only high data rates but also determinism and real-time behavior of the communication architecture. The development of these complex distributed systems benefits from model-based design processes. The verification and validation of system properties with a focus on communication should be possible in early design phases using model and simulation-based approaches based on executable specifications. In this thesis, a modeling approach is developed addressing the typical event-driven and time-triggered protocols in the automotive domain. Models on different abstraction levels are defined and implemented. The Controller Area Network (CAN) and FlexRay are used as examples. Beside the communication protocols some related topics: gateway-functionality (heterogeneous communication) and operating system. The developed detailed models are adequate for the analysis of specific protocol properties as well as the improvement of protocol functions on model level. More abstract models can be used to analyze the performance, real-time behavior and characteristics of large heterogeneous systems. Real-time communication, distributed embedded systems and model-based design processes are not limited to the automotive sector. Therefore the utilization of the modeling approach is demonstrated within the development and optimization of a distributed embedded system: a signal- and dataprocessing unit of a nanopositioning- and nanomeasuringmachine. The example covers most parts of the development process. Selected topics are the design of the system architecture, the distributed allocation of functionality, the realization of single components and the development of application specific communication protocols

Una herramienta de gestión de redes virtuales

154 páginas. Maestría en Ciencias de la Computación.En el trabajo de tesis se desarrolla una Herramienta de Gestión de Redes Virtuales con el fin de monitorear, configurar/reconfigurar VLAN’s, consta de varios módulos tales como: SNMP GET, SNMP SET, SNMP GETNEXT, MONITOREO, SNMP visualizador y estadísticas de red. La herramienta es gratuita y de libre uso por parte de la comunidad de redes versus las herramientas propias de cada proveedor de VLAN, que valen de cientos a miles de pesos. Los módulos de la herramienta de Gestión de Redes Virtuales pueden trabajar de forma local o remota, a través de la pila de protocolos TCP/IP (Transfer Control Protocol/Internet Protocol). El protocolo que se emplea para acceder a las bases de datos de configuración de los equipos o nodos, es el protocolo de administración simple de red, basado en UDP (User Datagram Protocol), SNMP (Simple Network Management Protocol), los puertos en uso son el 160 y 161 que son los que permiten el envío y recepción de información entre la estación de administración y la estación administrada. Para analizar la red: a) se capturan los paquetes de datos; b) se desencapsula el paquete en los elementos de interés para el análisis de red y finalmente se presenta la información en pantalla, por lo que es posible capturar: Paquetes, cuyo origen o destino sea un host determinado. Paquetes, cuya dirección origen o destino corresponda a una red determinada. Paquetes, cuyo puerto de origen sea algún número de puerto. Paquetes, TCP, UDP y los puertos correspondientes. Paquetes, cuya dirección destino corresponda a una red determinada. Cualquier combinación de los anteriores. El desarrollo modular de la herramienta permite que la integración de nuevos módulos, que brinda nuevas funcionalidades, sea flexible sin afectar a los que ya están en función, por mencionar un ejemplo: El módulo de seguridad SSH (Security Shell) y el módulo de Cortafuegos, para la seguridad de la información que se extrae de los equipos y del análisis de red. Información adicional acerca del detalle de la herramienta de gestión de redes virtuales se encuentra en el desarrollo capitular de la tesis.The thesis to provide a tool for monitoring, configuration or reconfiguration of VLANs through software. The tool has several modules, such as: SNMP GET, SNMP SET, SNMP GETNEXT, MONITOR, SNMP VIEWER and NETSTATISTICS. The porpuse was made a tool free, because each vendor has developed its own proprietary VLAN product. The parts of the tool, modules, work in local and remote environments. Tha tool use the TCP/IP and UDP protocols for analizing traffic statistics of the network. There is a protocol called SNMP (Simple Network Management Protocol), the protocol is used to manage, monitor and configurate nodes in local or remote form. The protocol use the ports 160 and 161 to communicate information about nodes confgurations. For analizing the network the tool capture frames and dispaly information about network performance, the tool provide filtering, security and traffic flow management, for example: a) Capture frames about a particular node. b) Capture frames about a particular network. c) Capture frames with a particular evaluation criteria. d) Whatever criteria. The tool can enhance modular scalability, security, and network management without problem. The modular architecture permit to increase modules for security, for example a firewall or SSH protocol, so, the information from nodes will be protected. Therefore, the tool is flexible due to simplify task when additions, moves or changes to the architecture are necessary. Additional Information is given in the structure of the thesis which is divided in several chapters