Functionality and dependability assurance in massively networked scenarios

Abstract

El diseño de sistemas confiables y la reducción de costos han sido vistos como objetivos conflictivos. Las técnicas tradicionales para diseñar sistemas confiables replican los recursos del sistema para mejorar la tolerancia a fallos. Sin embargo, añadir recursos de hardware, software o de comunicaciones para proporcionar capacidad de recuperación al sistema resultan en un incremento de costes. En vez de añadir redundancias que proporcionan capacidad de recuperación a una función predefinida en los Escenarios Masivamente Redundados (EMR) hay opción para aprovechar las decisiones de diseño sobre-dimensionadas y funciones que se solapan usando redundancias heterogéneas: componentes que además de desarrollar su función principal, pueden recuperar las funcionalidades compatibles de otros componentes. Los EMR son sistemas caracterizados con varias replicas de las funciones del sistema distribuidos en toda su estructura física (p.e., un tren tiene funciones replicadas en sus coches; o los edificios tienen funciones replicadas en diferentes plantas y habitaciones). Ademas, en estos escenarios hay varias unidades de procesamiento, sensores y actuadores conectados a una red de comunicaciones con diferentes objetivos. Hemos diseñado la metodología D3H2 para diseñar arquitecturas HW/SW sistemáticamente aplicando técnicas de modelado y análisis. Estas técnicas incluyen la sistematización de las siguientes actividades: (1) identificación de las redundancias heterogéneas; (2) integración de las redundancias en las arquitecturas HW/SW incluyendo las implementaciones de detección de fallos, reconfiguración y comunicación; y (3) evaluación de la confiabilidad y costo de las arquitecturas HW/SW diseñadas. Mediante la aplicación de las técnicas de modelado y análisis diseñados, D3H2 permite la evaluación del efecto de estrategias alternativas de redundancia y reconfiguración, y las implementaciones detección de fallos y comunicación en la confiabilidad y el costo del sistema. La metodología ha sido aplicada tanto a sistemas reparables como no reparables. Las estrategias de diseño basadas en redundancias heterogéneas han demostrado potencial para mejorar la confiabilidad del sistema sin comprometer el costo. Sin embargo, la decisión de que estrategia de redundancias es mejor para una función específica debe ser evaluado uno por uno mediante la aplicación de la metodología D3H2.