Kiberfizikai rendszerek

VIMIMA02  |  Mérnökinformatikus MSc  |  Félév: 2  |  Kredit: 4

A tantárgy célkitűzése

Az internethez integrált beágyazott rendszereknek új elvárásoknak kell megfelelniük: ki kell használniuk a felhő szolgáltatások által biztosított számítási lehetőségeket, képesnek kell lenniük az interneten keresztül elérhető tudás és szolgáltatások felhasználói igények által vezérelt befogadására, így a más eszközökhöz történő kapcsolódáshoz sokkal adaptívabbnak/átkonfigurálhatóbbnak kell lenniük. Az internetes infrastruktúra megbízhatatlansága miatt pedig autonóm módon kell garantálniuk a folyamatos működést a hálózati kapcsolat kiesésének ideje alatt. Az ezen elvárásokra felkészített rendszereket hívjuk kiberfizikai rendszereknek (Cyber-Physical Systems - CPS), amiknek a kulcstechnológiáit tekintjük át a tárgy keretein belül: kapcsolódó szabványok, algoritmusok, fejlesztő eszközök/módszerek. Kiemelt hangsúlyt kapnak az algoritmikus, modellezési és szolgáltatásbiztonsági aspektusok a tárgyban.
Vörös András
Vörös András

docens

tárgyfelelős

A tantárgy részletes tematikája

Előadások:

1. Bevezetés: kiberfizikai rendszerek definíciója, fontos problémafelvetései.

Architektúra
2. Virtualizáció: áttekintése, platform szintű virtualizáció, kiszolgáló oldal
3. Szenzorhálózatok: elosztott alapszolgáltatások, szenzorvirtualizáció, szenzorfúzió, M2M
4. Cloud platformok és technológiák I.: IaaS, PaaS, Carrier-grade cloudok, microcloud és cella technológiák
5. Cloud platformok és technológiák II.: kockázati tényezők, cloud méréstechnika , rendszerfelügyelet és menedzsment
6. Autonóm számítástechnika I.: szolgáltatásbiztonság és -minőség alapfogalmai, self-* követelmények, alapfogalmak, szintek, MAPE-K
7. Autonóm számítástechnika II.: eljárásrend alapú rendszermenedzsment, rendszerfelderítés- és modellezés (CMDB), monitorozás

Tervezésmetodika
8. Modellezés I.: dinamikus rendszerek, valós idejű követelmények, szabványok
9. Modellezés II.: CPS és cloud szimuláció, empirikus módszerek, alkalmazás sandbox környezetek
10. Algoritmika: anytime algoritmusok, párhuzamosítás, extrafunkcionális megoldások
11. Futási idejű tervezés sajátosságai: tervezési minták, HW-SW particionálás, optimalizálás és diverzitás, degradált működés tervezése
12. Konfigurációtervezés: szintézis, szolgáltatásintegráció, menedzsment feladatok
13. Strukturális hibatűrés mintái és mechanizmusai: redundancia sémák, idővezérelt rendszerek, erőforrás-particionálás virtualizált rendszerekben
14. Futásidejű hibatűrés és hibakezelés mintái és mechanizmusai: monitorozás, hibadetektálás és -lokalizálás, hibás állapotból helyreállítás, tranziens teljesítményhibák kezelése, kivételkezelés

 

Gyakorlatok:

1. Rendszer specifikáció írása CPS rendszerhez
2. Egyszerű szenzorfúziós feladat modellezése és megoldása
3. Cloud szolgáltatások integrációja CPS-ekhez: technológiák és tervezési minták
4. Self-* tulajdonságok megvalósítása kiberfizikai rendszerekben
5. CPS rendszerek nemfunkcionális jellemzőinek modellezése és elemzése
6. Feladatallokáció és újrakonfiguráció
7. Algoritmus alapú futásidejű hibatűrési mechanizmusok CPS rendszerekben