The software development continues to become more competitive and demanding, placing pressure on developers. Changes in the international political climate have resulted in shrinking military budgets, putting developers of defence software under further pressure. At present, systematic reuse is probably the most realistic way of addressing this pressure by improving software development productivity and quality. Software product line (SPL) engineering provides a comprehensive approach to systematic software reuse and is becoming widely accepted. The focus of this interpretive case study was ground station software development in a small multidisciplinary project-centric company which produces avionics systems for military aircraft. The purpose of the study was to investigate the potential implementation of systematic software reuse in the company. The study consisted of three phases, a literature study, a contextualisation and a set of field interviews, and used elements of the Carnegie-Mellon Software Engineering Institute (SEI) Product Line Practice Framework to examine the suitability of SPL engineering for the company. The findings of the study highlight the potential challenges that SPL engineering poses for the company, and emphasise how the company's project-centric structure could impede its implementation of systematic software reuse. / Computing / M.Sc. (Information Systems)

Moderne Fahrerassistenzsysteme und der Weg zum autonomen Fahren stellen immer größere Anforderungen an die Steuergeräte Hard- und Software im Fahrzeug. Um diese Anforderungen zu erfüllen kommen vermehrt hochperformante Steuergeräte mit einer heterogenen Prozessorarchitektur zum Einsatz. Ein Safety-Prozessor, auf dem ein standardmäßiges AUTOSAR-Betriebssystem ausgeführt wird, übernimmt dabei die echtzeitkritischen und sicherheitsrelevanten Aufgaben wohingegen die rechenintensiven und dynamischen Aufgaben auf einem sehr viel leistungsfähigeren Performance-Prozessor unter einem POSIX-Betriebssystem wie zum Beispiel Linux ausgeführt werden. Hierbei soll es ermöglicht werden unter dem Linux System ebenfalls AUTOSAR Softwarekomponenten und Module auszuführen, welche beispielsweise die im Fahrzeug verwendeten Kommunikationsprotokolle umsetzen oder weniger sicherheitskritische Aufgaben erfüllen. Auf diese Weise lassen sich andere Steuergeräte im Fahrzeug entlasten. Dazu wurde im Rahmen dieser Arbeit eine Softwarearchitektur entwickelt, die es ermöglicht AUTOSAR-Komponenten direkt in einer Linux-Umgebung auszuführen. Des Weiteren wurde eine einfache und effiziente Kommunikation zwischen AUTOSARKomponenten und Linux-Applikationen erarbeitet.

<p>Development of software for embedded real-time systems poses severalchallenges. Hard and soft constraints on timing, and usually considerableresource limitations, put important constraints on the development. Thetraditional way of coping with these issues is to produce a fully static design,i.e. one that is fully fixed already during design time.Current trends in the area of embedded systems, including the emergingopenness in these types of systems, are providing new challenges for theirdesigners – e.g. integration of new software during runtime, software upgradeor run-time adaptation of application behavior to facilitate better performancecombined with more ecient resource usage. One way to reach these goals is tobuild self-configurable systems, i.e. systems that can resolve such issues withouthuman intervention. Such mechanisms may be used to promote increasedsystem openness.This thesis covers some of the challenges involved in that development.An overview of the current situation is given, with a extensive review ofdi erent concepts that are applicable to the problem, including adaptivitymechanisms (incluing QoS and load balancing), middleware and relevantdesign approaches (component-based, model-based and architectural design).A middleware is a software layer that can be used in distributed systems,with the purpose of abstracting away distribution, and possibly other aspects,for the application developers. The DySCAS project had as a major goaldevelopment of middleware for self-configurable systems in the automotivesector. Such development is complicated by the special requirements thatapply to these platforms.Work on the implementation of an adaptive middleware, DyLite, providingself-configurability to small-scale microcontrollers, is described andcovered in detail. DyLite is a partial implementation of the concepts developedin DySCAS.Another area given significant focus is formal modeling of QoS andresource management. Currently, applications in these types of systems arenot given a fully formal definition, at least not one also covering real-timeaspects. Using formal modeling would extend the possibilities for verificationof not only system functionality, but also of resource usage, timing and otherextra-functional requirements. This thesis includes a proposal of a formalismto be used for these purposes.Several challenges in providing methodology and tools that are usablein a production development still remain. Several key issues in this areaare described, e.g. version/configuration management, access control, andintegration between di erent tools, together with proposals for future workin the other areas covered by the thesis.</p> / <p>Utveckling av mjukvara för inbyggda realtidssystem innebär flera utmaningar.Hårda och mjuka tidskrav, och vanligtvis betydande resursbegränsningar,innebär viktiga inskränkningar på utvecklingen. Det traditionellasättet att hantera dessa utmaningar är att skapa en helt statisk design, d.v.s.en som är helt fix efter utvecklingsskedet.Dagens trender i området inbyggda system, inräknat trenden mot systemöppenhet,skapar nya utmaningar för systemens konstruktörer – exempelvisintegration av ny mjukvara under körskedet, uppgradering av mjukvaraeller anpassning av applikationsbeteende under körskedet för att nå bättreprestanda kombinerat med e ektivare resursutnyttjande. Ett sätt att nå dessamål är att bygga självkonfigurerande system, d.v.s. system som kan lösa sådanautmaningar utan mänsklig inblandning. Sådana mekanismer kan användas föratt öka systemens öppenhet.Denna avhandling täcker några av utmaningarna i denna utveckling. Enöversikt av den nuvarande situationen ges, med en omfattande genomgångav olika koncept som är relevanta för problemet, inklusive anpassningsmekanismer(inklusive QoS och lastbalansering), mellanprogramvara och relevantadesignansatser (komponentbaserad, modellbaserad och arkitekturell design).En mellanprogramvara är ett mjukvarulager som kan användas i distribueradesystem, med syfte att abstrahera bort fördelning av en applikation överett nätverk, och möjligtvis även andra aspekter, för applikationsutvecklarna.DySCAS-projektet hade utveckling av mellanprogramvara för självkonfigurerbarasystem i bilbranschen som ett huvudmål. Sådan utveckling försvåras avde särskilda krav som ställs på dessa plattformarArbete på implementeringen av en adaptiv mellanprogramvara, DyLite,som tillhandahåller självkonfigurerbarhet till småskaliga mikrokontroller,beskrivs och täcks i detalj. DyLite är en delvis implementering av konceptensom utvecklats i DySCAS.Ett annat område som får särskild fokus är formell modellering av QoSoch resurshantering. Idag beskrivs applikationer i dessa områden inte heltformellt, i varje fall inte i den mån att realtidsaspekter täcks in. Att användaformell modellering skulle utöka möjligheterna för verifiering av inte barasystemfunktionalitet, men även resursutnyttjande, tidsaspekter och andraicke-funktionella krav. Denna avhandling innehåller ett förslag på en formalismsom kan användas för dessa syften.Det återstår många utmaningar innan metodik och verktyg som är användbarai en produktionsmiljö kan erbjudas. Många nyckelproblem i områdetbeskrivs, t.ex. versions- och konfigurationshantering, åtkomststyrning ochintegration av olika verktyg, tillsammans med förslag på framtida arbete iövriga områden som täcks av avhandlingen.</p> / DySCAS

Approved for public release, distribution is unlimited / In 1991, shortly after the combat portion of the Gulf War, key military and government leaders identified an urgent requirement for an accurate on-site tool for analysis of chemical, biological, and nuclear hazards. Defense Nuclear Agency (now Defense Threat Reduction Agency, DTRA) was tasked with the responsibility to develop a software tool to address the requirement. Based on extensive technical background, DTRA developed the Hazard Prediction Assessment Capability (HPAC). For over a decade HPAC addressed the users requirements through on-site training, exercise support and operational reachback. During this period the HPAC code was iteratively improved, but the basic architecture remained constant until 2002. In 2002, when the core requirements of the users started to evolve into more net-centric applications, DTRA began to investigate the potential of modifying their core capability into a new design architecture. This thesis documents the requirements, analysis, and architectural design of the newly prototyped architecture, Integrated Weapons of Mass Destruction Toolset (IWMDT). The primary goal of the IWMDT effort is to provide accessible, visible and shared data through shared information resources and tem plated assessments of CBRNE scenarios. This effort integrates a collection of computational capabilities as server components accessible through a web interface. Using the results from this thesis, DTRA developed a prototype of the IWMDT software. Lessons learned from the prototype and suggestions for follow-on work are presented in the thesis. / Major, United States Army

Social network sites (SNSs) have become very popular, with more than 1.39 billion people using Facebook alone. The ability to share large amounts of personal information with these services, such as location traces, photos, and messages, has raised a number of privacy concerns. The popularity of these services has enabled new research directions, allowing researchers to collect large amounts of data from SNSs to gain insight into how people share information, and to identify and resolve issues with such services. There are challenges to conducting such research responsibly, ensuring studies are ethical and protect the privacy of participants, while ensuring research outputs are sustainable and can be reproduced in the future. These challenges motivate the application of a theoretical framework that can be used to understand, identify, and mitigate the privacy impacts of emerging SNSs, and the conduct of ethical SNS studies. In this thesis, we apply Nissenbaum's model of contextual integrity to the study of SNSs. We develop an architecture for conducting privacy-preserving and reproducible SNS studies that upholds the contextual integrity of participants. We apply the architecture to the study of informed consent to show that contextual integrity can be leveraged to improve the acquisition of consent in such studies. We then use contextual integrity to diagnose potential privacy violations in an emerging form of SNS.

[pt] O desenvolvimento baseado em sistemas de componentes de software consiste em compor sistemas a partir de unidades de sotfware prontas e reutilizáveis. Muitos sistemas de componentes software em produção, precisam ficar disponíveis durante 24 horas por dia nos 7 dias da semana. Atualizações dinâmicas permitem que os sistemas sejam atualizados sem interromperem a execução dos seus serviços, aplicando a atualização em tempo de execução. Muitas técnicas de atualização dinâmica, na literatura, utilizam aplicações feitas especificamente para cobrir os pontos implementados e poucas utilizam um histórico de necessidades de um sistema real. Este trabalho estuda os principais casos de atualizações que ocorrem em um sistema de componentes de uso extenso, o Openbus, que consiste em uma infraestrutura de integração responsável pela comunicação de diversas aplicações de aquisição, processamento e interpretação de dados. Além deste estudo, implementamos uma solução de atualização dinâmica para acomodar as necessidades deste sistema. Depois, utilizando a solução implementada, apresentamos um teste de sobrecarga e algumas aplicações de atualizações do Openbus. / [en] The component-based development of software systems consists on composing systems from ready and reusable sotfware units. Many software componente systems on production, need to be available 24 hours a day 7 days a week. Dynamic updates allow systems to be upgraded without interrupting the execution of its services, applying the update at runtime. Many dynamics software update techniques in the literature use applications specically implemented to cover the presented points and only a few use a historical need of a real system. This work studies the main cases of updates that occur in a system of components with extensive use, the Openbus, which consists of an integration infrastructure responsible for communication of various applications for acquisition, processing and interpretation of data. In addition to this study, we implement a solution of dynamic software update to accommodate the needs of this system. After, using the implemented solution, we present an overhead test and applications of updates on Openbus.

Population ageing has been taking place all over the world, being estimated that 2.1 billion people will be aged 60 or over in 2050. Healthcare Supportive Home (HSH) Systems have been proposed to overcome the high demand of remote home care for assisting an increasing number of elderly people living alone. Since a heterogeneous team of healthcare professionals need to collaborate to continually monitor health status of chronic patients, a cooperation of pre-existing e-Health systems, both outside and inside home, is required. However, current HSH solutions are proprietary, monolithic, high coupled, and expensive, and most of them do not consider their interoperation neither with distributed and external e-Health systems, nor with systems running inside the home (e.g., companion robots or activity monitors). These systems are sometimes designed based on local legislations, specific health system configurations (e.g., public, private or mixed), care plan protocols, and technological settings available; therefore, their reusability in other contexts is sometimes limited. As a consequence, these systems provide a limited view of patient health status, are difficult to evolve regarding the evolution of patients health profile, do not allow continuous patients monitoring, and present limitations to support the self-management of multiple chronic conditions. To contribute to solve the aforementioned challenges, this thesis establishes HomecARe, a reference architecture for supporting the development of quality HSH systems. HomecARe considers HSH systems as Systems-of-Systems (SoS) (i.e., large, complex systems composed of heterogeneous, distributed, and operational and managerial independent systems), which achieve their missions (e.g., improvement of patients quality of life) through the behavior that emerges as result of collaborations among their constituents. To establish HomecARe, a systematic process to engineer reference architectures was adopted. As a result, HomecARe presents domain knowledge and architectural solutions (i.e., architectural patterns and tactics) described using conceptual, mission, and quality architectural viewpoints. To assess HomecARe, a case study was performed by instantiating HomecARe to design the software architecture of DiaManT@Home, a HSH system to assist at home patients suffering of diabetes mellitus. Results evidenced HomecARe is a viable reference architecture to guide the development of reusable, interoperable, reliable, secure, and adaptive HSH systems, bringing important contributions for the areas of e-Health, software architecture, and reference architecture for SoS. / O envelhecimento da população é um fenômeno mundial e estima-se que no ano 2050, 2,1 bilhões de pessoas terão 60 anos ou mais. Sistemas de casas inteligentes para o cuidado da saúde (em inglês Healthcare Supportive Home - HSH systems) têm sido propostos para atender a alta demanda de serviços de monitoramento contínuo do número cada vez maior de pacientes que vivem sozinhos em suas residências. Considerando que o monitoramento do estado de saúde de pacientes crônicos requer a colaboração de equipes formadas por profissionais de várias especialidades, é fundamental que haja cooperação entre sistemas eletrônicos de saúde (por exemplo, sistemas de prontuário eletrônico ou sistemas de atenção de emergência), sendo eles externos ou internos à residência. Entretanto, as soluções de HSH existentes são comerciais, monolíticas, altamente acopladas e de alto custo. A maioria delas não considera a interoperabilidade entre sistemas distribuídos e exteriores ou internos à residência dos pacientes, como é o caso de robôs de companhia e monitores de atividade. Além disso, os sistemas de HSH muitas vezes são projetados com base em legislações locais, na estrutura do sistema de saúde (por exemplo, público, privado ou misto), nos planos de cuidados nacionais e nos recursos tecnológicos disponíveis; portanto, a reusabilidade desses sistemas em outros contextos é não é uma tarefa trivial. Em consequência, os sistemas de HSH existentes oferecem uma visão restrita do estado de saúde do paciente, são difíceis de evoluir acompanhando as mudanças no perfil de saúde do paciente, impossibilitando assim seu monitoramento contínuo e limitando o suporte para o paciente na autogestão de suas múltiplas condições crônicas. Visando contribuir na resolução dos desafios apresentados, esta tese estabelece a HomecARe, uma arquitetura de referência para apoiar o desenvolvimento de sistemas de HSH de qualidade. A HomecARe considera os sistemas de HSH como Sistemas-de-Sistemas (do inglês Systems-of-Systems - SoS) (ou seja, sistemas grandes e complexos formados por outros sistemas heterogêneos, distribuídos e que apresentam independência em seu gerenciamento e operação), que cumprem suas missões (por exemplo, melhoria da qualidade de vida do paciente) mediante o comportamento que emerge resultante da colaborações entre seus sistemas constituintes. Para estabelecer a HomecARe, foi adotado um processo sistemático que apoia a engenharia de arquiteturas de referência. Como resultado, a HomecARe contém o conhecimento do domínio, bem como soluções arquiteturais (por exemplo, padrões arquiteturais e táticas) que são descritas usando os pontos de vista conceitual, de missão e de qualidade. A HomecARe foi avaliada por meio da condução de um estudo de caso em que a arquitetura de referência foi instanciada para projetar o DiaManT@Home, um sistema de HSH que visa apoiar pacientes diagnosticados com diabetes mellitus na autogestão de sua doença. Os resultados obtidos evidenciaram que a HomecARe é uma arquitetura de referência viável para guiar o desenvolvimento de sistemas de HSH reusáveis, interoperáveis, confiáveis, seguros e adaptativos, trazendo importantes contribuições nas áreas de saúde eletrônica, arquitetura de software e arquiteturas de referência para SoS.

[pt] Agentes de software incorporam várias propriedades específicas, como autonomia, adaptação, interação, aprendizagem e mobilidade. A inclusão dessas propriedades de agência é uma das maiores fontes de complexidade na construção de sistemas multiagentes. Dificilmente elas são modularizadas com abstrações e mecanismos da engenharia de software orientada a objetos. À medida que a complexidade da arquitetura interna dos agentes aumenta, essas propriedades tendem a se espalhar através dos vários módulos ou objetos do sistema. O espalhamento é observado desde fases preliminares de desenvolvimento, como a fase de definição arquitetural. O uso de abstrações e mecanismos existentes conduz ao projeto e à implementação de sistemas multiagentes que são difíceis de manter e reutilizar. Este trabalho apresenta uma abordagem orientada a aspectos para o desenvolvimento de sistemas baseados em agentes. A abordagem provê suporte para modularização e composição das propriedades de agência por meio de abstrações e mecanismos do paradigma orientado a aspectos. Além disso, tais propriedades são incorporadas de forma transparente à funcionalidade básica do sistema de software, desde a fase de definição arquitetural. A abordagem compreende três componentes: (i) um método arquitetural, (ii) uma linguagem de padrões e (iii) um framework para avaliação quantitativa. O método e a linguagem apresentam um conjunto de soluções orientadas a aspectos para a definição arquitetural, projeto e implementação de agentes de software. O framework define um conjunto de métricas e um modelo de qualidade que permite a avaliação empírica da nossa abordagem em termos de reusabilidade e manutenibilidade. Estudos experimentais qualitativos e quantitativos foram realizados para avaliar nossa proposta em diferentes domínios de aplicação. Os resultados empíricos concluíram que nossa abordagem permite a construção de sistemas baseados em agentes com modularização superior, menor acomplamento, menos linhas de código e menor complexidade interna dos componentes. / [en] Software engineers of Multi-Agent Systems (MASs) are faced with different concerns (properties), such as autonomy, adaptation, interaction, collaboration, learning, and mobility. Many of these agent concerns cannot be modularized based only on object-oriented abstractions. MAS developers however have relied mostly on objectoriented design techniques and on object-oriented programming languages, such as Java. As the agent complexity increases, the agent concerns tend to spread across several system components at the architectural, design and implementation levels. It often leads to a poor separation of agent concerns in the software system, and in turn to the production of MASs that are difficult to maintain and reuse. This thesis presents an innovative aspect-oriented approach for the seamless integration of agents into object-oriented software engineering from the architectural stage to the implementation stage. Aspect is the abstraction used to modularize agent concerns that crosscut several system components. The proposed approach encourages the separate handling of agent properties, and provides a disciplined scheme for their composition. The approach is composed of an architectural method, a pattern language, and an assessment framework. The architectural method and the pattern language provide aspect-oriented solutions for modularizing the agent concerns at different stages of design and implementation. The purpose of the assessment framework is to support the evaluation of the reusability and maintainability of aspect-oriented solutions based on a metrics suite and a quality model. Experimental studies in different application domains have been conducted to assess the proposed approach based on qualitative and quantitative criteria. The use of the aspect-oriented solutions resulted in fewer lines of code, fewer design and implementation components, lower internal complexity of system components, and lower coupling.

Submitted by PPG Ci?ncia da Computa??o (ppgcc@pucrs.br) on 2018-06-26T11:05:37Z No. of bitstreams: 1 MATEUS_PRESOTTO_BALEN_DIS.pdf: 1919889 bytes, checksum: 44d920fb6535d287fb71793205e67ca4 (MD5) / Approved for entry into archive by Sheila Dias (sheila.dias@pucrs.br) on 2018-07-02T11:52:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 MATEUS_PRESOTTO_BALEN_DIS.pdf: 1919889 bytes, checksum: 44d920fb6535d287fb71793205e67ca4 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-02T12:08:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MATEUS_PRESOTTO_BALEN_DIS.pdf: 1919889 bytes, checksum: 44d920fb6535d287fb71793205e67ca4 (MD5) Previous issue date: 2018-03-12 / Software systems have become larger and more complex with considerable dissemination in many industries. Due to the need to become more comprehensive, eventually, operationally and managerially independent systems tend to interoperate with themselves. This integration between independent systems with evolutionary nature and geographically distributed results a class of systems called System-of-Systems. Considering that the architeture of software defines a base structure of a system and the engineering of requirements identifieds the necessary functionalities for a system, these activities are essential for any system, as a consequence, the identification of the stakeholders of a system becomes a primordial activity to elicit the necessary requirements and consequently build the system with the expected functionalities. This study preesents a process and a model for the identification of the main stakeholders of Acknowledged System-of-Systems with the objective of minimizing the problems caused in the definitions of requirements system and software architecture in thus category system. / Sistemas de software t?m se tornado maiores e mais complexos com consider?vel dissemina??o em muitas ?reas. Devido ? necessidade de se tornarem mais abrangentes, eventualmente, os sistemas operacionalmente e gerencialmente independentes tendem a interoperar entre eles. Esta integra??o entre sistemas independentes com natureza evolutiva e geograficamente distribu?do resulta uma classe de sistemas chamada Sistema-de-Sistemas. Uma vez que a Arquitetura de Software define a estrutura base de um sistema e a Engenharia de Requisitos identifica as funcionalidades necess?rias para um sistema, entende-se que essas atividades s?o essenciais para qualquer sistema, assim tornando a identifica??o dos stakeholders de um sistema uma atividade primordial para elicitar os requisitos necess?rios e, consequentemente, construir o sistema com as funcionalidades esperadas. Esta disserta??o apresenta um processo e um modelo para a identifica??o dos principais stakeholders de Sistema-de-Sistemas Acknowledged com o intuito de minimizar os problemas causados nas defini??es dos requisitos do sistema e da arquitetura de software por desconhecer os principais stakeholders.

A utilização da Internet como um meio de automação de serviços de e-business tem sido adotada como estratégia por empresas em vários ramos da economia, diminuindo custos e propiciando uma melhoria no relacionamento com o cliente. Um requisito não-funcional importante a ser considerado no desenvolvimento de sistemas de software que possibilita esta automação é a disponibilidade. O nível de disponibilidade de um sistema pode ser influenciado pela arquitetura do sistema, e, em particular, pela arquitetura de software, pois as decisões arquitetônicas devem considerar aspectos relacionados à disponibilidade. No método de avaliação de arquitetura ATAM (Architecture Tradeoff Analysis Method Método de Análise de Compromissos de Arquitetura), esse requisito é analisado através da utilização de cenários de disponibilidade. Como a avaliação da disponibilidade é normalmente uma tarefa complexa, requerendo dos analistas a identificação de numerosos itens interdependentes, a geração e, conseqüentemente, a análise de cenários de disponibilidade na maioria das vezes não é uma tarefa trivial. O presente trabalho tem como objetivo elaborar uma técnica de análise de disponibilidade em sistemas de software para a Web, que auxilie a geração sistemática de cenários de disponibilidade requeridos no método ATAM. Para a elaboração da proposta, o trabalho aborda métodos para a elicitação, representação e análise de requisitos não-funcionais em uma determinada arquitetura de software, bem como conceitos e taxonomias relacionadas à dependabilidade. Ao final, a técnica é exercitada em um exemplo simplificado de sistema de software bancário na Web. / The use of Internet for e-business service automation has been adopted as a strategy by organizations in several sectors of the economy, reducing costs and providing a better relationship with the customer. Availability is an important nonfunctional requirement to be considered in the development of software systems offering this type of automation. The level of system availability may be affected by the system architecture, and, especially, by the software architecture, as architectural decisions must take availability-related aspects into account. In the ATAM (Architecture Tradeoff Analysis Method) architecture evaluation method, this requirement is analyzed by means of availability scenarios. As availability evaluation is normally a complex task, requiring analysts to identify several interdependent items, the generation and, consequently, the analysis of availability scenarios is often not a trivial task. This work aims to elaborate an availability technique analysis for web-based software systems, to aid in the systematic generation of availability scenarios required in the ATAM method. To elaborate the proposal, the work covers methods for elicitation, representation and analysis of non-functional requirements in a specific software architecture, as well as concepts and taxonomies related to dependability. In the end, the technique is applied on a simplified example of web banking software system.