Software Fault Injection: A Practical Perspective

Software fault injection (SFI) is an acknowledged method for assessing the dependability of software systems. After reviewing the state-of-the-art of SFI, we address the challenge of integrating it deeper into software development practice. We present a well-defined development methodology incorporating SFI—fault injection driven development (FIDD)—which begins by systematically constructing a dependability and failure cause model, from which relevant injection techniques, points, and campaigns are derived. We discuss possibilities and challenges for the end-to-end automation of such campaigns. The suggested approach can substantially improve the accessibility of dependability assessment in everyday software engineering practice

Performance of Real-TimeWireless Communication for Railway Environments with IEEE 802.11p

IEEE 802.11p complements the widespread 802.11 standard for use in vehicular environments. Designed for communication between wireless devices in rapidly changing environments, it handles situations where connection and communication must be completed in very short periods of time. Even though this is supposed to be a substantial improvement and essential for real-time applications, latencies have been rarely investigated in existing studies. Based on practical experiments, we evaluate how beneficial 802.11p’s changes in comparison to regular 802.11n are and whether the usage of IEEE 802.11p is suitable within environments with real-time constraints. We compare latencies of networks in OCB mode to both networks in IBSS (ad-hoc) and BSS/AP (access point) mode by measuring the initial connection speed and the latency of ICMP packets’ round-trip times. Furthermore, the response of the latter to disturbances is measured. The results show OCB to be superior to both BSS/AP and IBSS modes in average latency, maximum latency, and standard deviation under all tested circumstances

Rail2X - SmartServices (Projektabschlussbericht)

V2X (Vehicle2Everything) ist ein WLAN-ähnlicher Standard, der im Automobilbereich für den Informationsaustausch zwischen Fahrzeugen und / oder Infrastruktur genutzt wird. Beispiels-weise findet dieser Nachrichtenstandard im Straßenverkehr Anwendung, um den Autofahrer rechtzeitig vor kritischen Situationen zu warnen und so zu unterstützen. V2X-Komponenten befinden sich daher seit mehreren Jahren in der Entwicklung und Erpro-bung. Jedoch ist dieser Kommunikationsstandard nicht ausschließlich auf den Automobilbe-reich begrenzt, sondern verkehrsträgerunabhängig ausgelegt. Über das Projekt Rail2X-Smart Services wurde die Nutzung der V2X-Kommunikation für den Eisenbahnsektor evaluiert. Ziel des Projektkonsortiums war die Erforschung und Erweiterung von V2X als Rail2X in den Bahnbereich, um den Komfort sowie die Effektivität und Wirtschaftlichkeit des Bahnbetriebs im Regionalverkehr zu steigern. Grundsätzlich wurde ein Verkehrsträger und Verkehrsmittel übergreifender Informationsaustausch ermöglicht. Sowohl die Nutzung einheitlicher Standards als auch die Verknüpfung mit einem zentralen Datenmanagementsystem, das Daten bearbeitet und mit anderen Datenquellen wie der mCLOUD korreliert, spielten dabei eine zentrale Rolle. Für die Erprobung und Evaluierung wurden drei relevanten Anwendungsfällen im Bahnbereich definiert und ausgestaltet die durch die V2X-Anwendung einen wirtschaftlichen Betrieb ermöglichen. Mittels dieser Anwendungsfälle konnte gezeigt werden, dass einerseits die Nutzung des V2X-Standards möglich und andererseits die Anwendung von kostengünstigen Standardkomponenten aus dem Automobilbereich auch im Bahnbereich zielführend ist

Scientific Railway Signalling Symposium 2023 - Einfach Fahren! – Digitale Transformation im Spannungsfeld Automatisierung, europäische Standardisierung und schneller Rollout

Im Rahmen des Programms „Digitale Schiene Deutschland“ wird aktuell an der digitalen Transformation der Infrastruktur gearbeitet. Ziel ist es unter anderem, eine höhere Kapazität sowie optimale Auslastung des Schienennetzes zu erreichen, ohne im größeren Umfang zusätzliche Gleise zu verlegen. Für dieses Ziel bedarf es eines harmonisierten und reibungslosen Zusammenspiels zukunftsweisender Technologien im Bereich der Leit- und Sicherungstechnik, die zunächst umfassend erforscht und anschließend im Feld eingesetzt werden müssen. Mit dieser spannenden Thematik beschäftigte sich das Scientific Railway Signalling Symposium (SRSS) 2023 am 14. Juni, welches vom Institut für Bahnsysteme und Bahntechnik der TU Darmstadt zusammen mit der DB Netz AG sowie erstmals dem Fachgebiet Bahnbetrieb und Infrastruktur am Institut für Land- und Seeverkehr der TU Berlin organisiert wurde. Ca. 100 Fachexpert:innen aus Forschung und Praxis verfolgten die unterschiedlichen Vorträge unter dem Tagungstitel „Einfach Fahren! – Digitale Transformation im Spannungsfeld Automatisierung, europäische Standardisierung und schneller Rollout“ und brachten ihre Expertise in Diskussionsrunden ein. Zu Beginn der Tagung stellte Volker Hentschel von der DB Netz AG in seiner Keynote das volle Potenzial des digitalen Bahnsystems vor. Dabei gab er einen Überblick über die Innovationen, deren Umsetzung in den kommenden Jahren im Rahmen der Digitalen Schiene zu erwarten sind. Daran anschließend diskutierten die Kleingruppen, welche Innovationen der digitalen LST schnell zu Verbesserungen im Feld führen können. Bevor Markus Montigel, RAILvelation GmbH, zum Abschluss des Tages durch einen interaktiven Vortrag das Motto des Tages „Einfach fahren“ noch einmal aus etwas Distanz reflektierte, boten zahlreiche Beiträge detaillierte Einblicke zu unterschiedlichen LST-bezogenen Themen aus Wissenschaft und Praxis. Aufgrund der gestiegenen Anzahl der Vorträge im Vergleich zu den Vorjahren wurde die Tagung im Nachmittagsblock erstmals in parallele Sessions aufgeteilt. In dieser Publikation sind diejenigen Beiträge enthalten, die erfolgreich den Review-Prozess durchlaufen haben. Eine wesentliche Innovation ist das Automatisierte Fahren, dessen Sicherheit vor Einführung geprüft und sichergestellt werden muss. Marco Kinas et al. beschreiben daher in ihrem Beitrag Aspekte des im Rahmen des ATO-RISK-Projekts verfolgten Ansatzes, so z.B. den Einsatz von Regelwerken als Risikoakzeptanzprinzip gemäß der CSM-Verordnung und die Analyse menschlicher Faktoren im Vergleich zum derzeitigen bemannten Betrieb. Neben der funktionalen Sicherheit spielt auch die Sicherheit vor Angriffen eine wichtige Rolle. Simon Unger et al. erläutern daher in ihrem Beitrag das Zusammenspiel zwischen Safety und Security und arbeiten insbesondere die Relevanz von Security in Safety-kritischen Systemen anhand des RaSTA-Protokolls heraus. Im Gegensatz zu Safety handelt es sich bei Security um einen dynamischen Aspekt, denn die Bedrohungslage durch Angreifer kann sich stetig wandeln. Matthias Drodt von der DB Netz AG und Frank Weber vom Eisenbahn-Bundesamt beschreiben in ihrem Beitrag daher Lösungsansätze zur Zulassung der sehr dynamischen IT-Security in Eisenbahnsystemen. Für eine schnelle Zulassung und einen schnellen Rollout ist auch eine Beschleunigung des Entwicklungs- und Sicherheitsnachweisprozesses notwendig. Frederic Reiter et al. beschreiben in ihrem Paper eine vollständig virtualisierte Evaluierungsumgebung für digitale Stellwerke, die die Komplexität reduziert und Tests für Ausführung von Funktionen vor der Integration mit physischen Komponenten ermöglicht. Gunnar Smith von Prover Technology aus Stockholm stellt in seinem Beitrag die Methoden vor, die zur Reduzierung des Aufwandes in der Entwicklungsphase der LST-Systeme und dadurch auch zum schnellen Rollout beitragen werden. Julian Lucas von der TU Darmstadt und Markus Rothkehl von der DB Netz beschreiben ein Konzept für ein modulares Nachweisverfahren für verschiedene Komponenten der digitalen Sicherungstechnik. Auch im Falle eines beschleunigten Rollouts wird jedoch eine längere Übergangsphase zur digitalen LST erforderlich sein, in der es mehrere Migrationsschritte geben wird. In seinem Beitrag erläutert Melvin Zinngrebe von SBB AG zwei Strategien, die von der SBB AG zur Bewältigung der Migrationsherausforderungen angewendet werden. Eine davon ist die Lebensverlängerung der ersten Generation elektronischer Stellwerke, um Investitionen in eine Übergangstechnologie vor der Führerstandssignalisierung (FSS)-Migration zu vermeiden. Die andere Strategie ist eine Nachrüstung mit FSS. Zuverlässige Infrastrukturdaten sind eine unerlässliche Voraussetzung für die erfolgreiche Durchführung der digitalen Transformation. Benedikt Wenzel et al. haben in ihrem Beitrag die Auswirkungen auf die Qualität von Infrastrukturdaten und geeignete Strategien zur Bewältigung der Herausforderungen, die mit der Erstellung und Pflege zuverlässiger Infrastrukturdaten verbunden sind, herausgearbeitet. Um Pünktlichkeit und den reibungslosen Zugverkehr sicherstellen zu können, ist die Gewährleistung der Verfügbarkeit von LST-Systemen ein wichtiges Thema. In ihrem Paper beleuchten Simon Hofer und Martin Müller von team Technology Management GmbH verschiedene Strategien, um die Anforderungen an die hohe Verfügbarkeit beim Zugsicherungssystem ETCS gewährleisten zu können. Die Potenziale für Kapazitätssteigerungen und Leistungsverbesserungen, die durch Digitale Stellwerke, ETCS und andere Technologien erzielt werden können, sind in Deutschland nach wie vor enorm. Peter Reinhart von der DB Netz AG fasst in seinem Paper den bisherigen Erkenntnisstand hierzu anhand des Digitalen Knoten Stuttgart zusammen. Die breite Themenvielfalt der in diesem Tagungsband enthaltenen Artikel zeigt, wie dynamisch das Umfeld in unserer Branche derzeit ist und wie viele spannende Innovationen wir in den nächsten Jahren erwarten dürfen

Objects, Replication and Decoupled Communication in Distributed Environments

Decoupled communication has proven tobeapowerful paradigm for the implementation of applications in the context of open distributed environments. We hav e developed the Object Space approach which integrates that communication style with object-oriented techniques. It allows encapsulation of protocols for interactions in distributed applications into classes, thus providing a new lev el ofabstraction. Besides an example application here we describe how decoupled communication as supported by the Object Space may be efficiently implemented in distributed environments. We briefly evaluate our prototypical implementation and develop a more efficient solution. This implementation is itself distributed. It runs on top of UNIX systems connected by a LAN. 1