Motivation
Die Verbreitung kleinster eingebetteter miteinander kommunizierender Systeme nimmt durch eine steigende Anzahl von Anwendungen im Bereich des Internets der Dinge und der Industrie 4.0 rapide zu. Charakteristisch für diese Systeme ist zum einen der Aufbau aus sehr einfachen kostengünstigen Komponenten bei starker Beschränkung der verfügbaren Ressourcen (Speicher, Rechenleistung, Energie). Zum anderen gibt es eine hohe anwendungsspezifische Auslegung dieser Systeme, was zu einer hohen Heterogenität in der Systemarchitektur führt.
Gleichzeitig ist aus ökonomischen Gründen ein schneller, einfacher und kostengünstiger Entwurf gefordert, der aber auch den Anforderungen an Zuverlässigkeit und Langlebigkeit dieser Systeme genügt, um Wartungskosten zu minimieren und eine evolutionäre Entwicklung vorhandener Systeme im Feld zu erlauben. Diese größtenteils gegensätzlichen Anforderungen erfordern neue innovative Lösungen und Methoden beim Entwurf solcher Systeme.
Ziele
Der Fokus der wissenschaftlichen Arbeiten liegt auf der Vereinfachung des Softwareentwicklungsprozesses für verteilte eingebettete Systeme mit einer langen Lebensdauer. Zugleich strebt DIAMANT eine Erhöhung von Zuverlässigkeit, Energieeffizienz und Wartbarkeit solcher Systeme an.
Wissenschaftliche Fragestellungen, die vor dem Hintergrund der zunehmenden Heterogenität hinsichtlich Systemarchitektur und Anwendungsbereiche beantwortet werden müssen, beinhalten folgende Aspekte:
- Fehlertoleranz
Speziell für stark ressourcenbeschränkte eingebettete Systeme sind innovative Fehlertoleranztechniken auf Architektur- und Protokollebene zu entwickeln, die eine Behandlung permanenter Hardwarefehler und temporärer Kommunikationsfehler erlauben. Erzielte Ergebnisse haben nicht nur für Sensornetze Bedeutung, sondern auch für andere eingebettete Systeme.
- Energieffizienz
Auf Hardware- und Protokollebene werden innovative Lösungen zur Verringerung des Energiebedarfs im Vergleich zu bestehenden Systemen untersucht.
- Wartung
Um den Wartungsaufwand eines verteilten Systems zu minimieren und damit eine höhere Zuverlässigkeit zu bieten, soll auf Grundlage der entwickelten Architekturen und Protokolle Wartungs- und Diagnosefunktionen für verteilte Systeme entwickelt werden.
- Cross-Plattform
Für die Protokoll- und Anwendungsebene soll die Softwareentwicklung für stark heterogene Systeme durch ein standardisiertes API vereinfacht werden. Dadurch soll die Portierbarkeit von Protokoll- und Anwendungsimplementierung vereinfacht und die Nachhaltigkeit des Ansatzes gesichert werden.
- Transfer
Um die Wahrnehmung Brandenburgs als innovative Hightech Region zu stärken, soll das erworbene Know-how in die regionale Wirtschaft und die Nachwuchsförderung transferiert werden.