Systems of Systems (SoS) have received a lot of attention recently. In
this thesis we will focus on SoS that are built atop the techniques of
Service-Oriented Architectures and thus combine the benefits and
challenges of both paradigms. For this thesis we will understand SoS
as ensembles of single autonomous systems that are integrated to a
larger system, the SoS. The interesting fact about these systems is
that the previously isolated systems are still maintained, improved
and developed on their own. Structural dynamics is an issue in SoS, as
at every point in time systems can join and leave the ensemble. This
and the fact that the cooperation among the constituent systems is not
necessarily observable means that we will consider these systems as open systems.
Of course, the system has a clear boundary at each point in time, but
this can only be identified by halting the complete SoS. However,
halting a system of that size is practically impossible. Often SoS
are combinations of software systems and physical systems. Hence a
failure in the software system can have a serious physical impact what
makes an SoS of this kind easily a safety-critical system.
The contribution of this thesis is a modelling approach that extends
OMG's SoaML and basically relies on collaborations and roles as an
abstraction layer above the components. This will allow us to describe
SoS at an architectural level. We will also give a formal semantics
for our modelling approach which employs hybrid graph-transformation
systems. The modelling approach is accompanied by a modular
verification scheme that will be able to cope with the complexity
constraints implied by the SoS' structural dynamics and size. Building such autonomous systems as SoS without evolution at the architectural level --- i. e. adding and removing of components and services --- is inadequate. Therefore our approach directly supports the modelling and verification of evolution. / Systems of Systems (SoS) sind ein seit längerem bekanntes Konzept, das
jedoch in letzter Zeit vermehrt Aufmerksamkeit erhielt. Das
Hauptaugenmerk dieser Arbeit wird auf SoS liegen, die mit Hilfe von
Techniken aus Service-Orientierten Architekturen erstellt
werden. Somit vereinen die hier betrachteten SoS die Vorteile und
Herausforderungen beider Paradigmen. SoS können definiert werden als
Zusammenschlüsse einzelner, autonomer Systeme, die zu einem größeren
System integriert werden. In diesem Zusammenhang interessant ist,
dass die ehemals isolierten Systeme nach wie vor isoliert voneinander
weiterentwickelt und gewartet werden. Desweiteren kommt der
Strukturdynamik innerhalb des SoS eine beachtliche Bedeutung zu, da
jederzeit Systeme dem SoS beitreten und es verlassen können. Zusammen
mit der Tatsache, dass die Kooperationen zwischen den konstituierenden
Systemen nicht immer beobachtbar sind, führt dies dazu, dass wir diese
Systeme als offene Systeme bezeichnen. Wobei das System natürlich
jederzeit eine klar definierte Grenze besitzt, diese aber nur durch
ein Anhalten des Systems zu bestimmen ist. Dies jedoch ist, von einer
praktischen Perspektive aus betrachtet, unmöglich. Häufig stellen SoS
eine Kombination aus Softwaresystemen und pyhsikalischen Systemen dar
mit der Folge, dass ein Fehler in der Software eine SoS schnell eine
immense physikalische Wirkung entwickeln kann. Von daher fallen SoS
leicht in die Klasse der sicherheitskritischen Systeme.
In dieser Arbeit werden wir einen Modellierungsansatz vorstellen, der
die Sprache SoaML der OMG erweitert. Die grundlegenden Konzepte
dieses Ansatzes sind die Modellierung mit Kollaborationen und Rollen
als Abstraktionsebene über Komponenten. Der vorgestellte Ansatz
erlaubt es uns SoS auf einer architekturellen Ebene zu betrachten.
Die formale Semantik unseres Modellierungsansatzes ist durch hybride
Graphtransformationssysteme gegeben. Abgestimmt auf die Modellierung
werden wir ebenfalls ein Verfahren zu Verifikation von SoS vorstellen,
welches trotz der inhärenten Komplexität von SoS, diese zu
verifizieren. Die Modellierung und Verifikation von Evolution wird
von unserem Ansatz direkt unterstützt.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:Potsdam/oai:kobv.de-opus-ubp:7015 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Becker, Basil |
| Publisher | Universität Potsdam, An-Institute. Hasso-Plattner-Institut für Softwaresystemtechnik GMBH |
| Source Sets | Potsdam University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Text.Thesis.Doctoral |
| Format | application/pdf |
| Rights | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/de/ |
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