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Bibliographic Metadata

Title
Reliable communications within cyber-physical systems using the internet (RC4CPS) / Mohammad Elattar ; [...]
AuthorElattar, Mohammad
ParticipantsKarl, Holger ; Jasperneite, Jürgen
PublishedPaderborn, 2018
Edition
Elektronische Ressource
Description1 Online-Ressource (viii, 192 Seiten) : Diagramme
Institutional NoteUniversität Paderborn, Dissertation, 2018
Annotation
Tag der Verteidigung: 27.11.2018
Defended on2018-11-27
LanguageEnglish
Document TypesDissertation (PhD)
URNurn:nbn:de:hbz:466:2-32102 
DOI10.17619/UNIPB/1-452 
Files
Reliable communications within cyber-physical systems using the internet (RC4CPS) [4.99 mb]
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Reference
Classification
Abstract (German)

Internet repräsentiert eine kosteneffiziente Lösung für die Realisierung der Übertragung von cyber-physischen Systemen (CPS) die sich über große geografische Gebiete erstrecken. Leider ist die Zuverlässigkeit des heutigen Internets unzureichend. Die Zuverlässigkeit wird üblicherweise in Bezug auf die Nichtverfügbarkeit von Kommunikationsdiensten gemessen. Ein weit verbreiteter Ansatz zur Verbesserung der Zuverlässigkeit in Kommunikationsnetzwerken nutzt Multipath-Kommunikation (MP), um die Redundanz bereitzustellen. Es ist jedoch schwer im Falle von Internet die erwartete Verbesserung der Zuverlässigkeit mit dem folgenden Ansatz einfach einzuschätzen. Außerdem ist keine direkte Nutzung von verfügbaren MP-Kommunikationsprotokollen durchführbar, wegen, z.B., ihrer Datenrate-orientierten Art.In dieser Dissertation ist der zuverlässigen Multipath-Kommunikation für Internet-basierte CPSs (RC4CPS) Ansatz vorgeschlagen. Der end-to-end-Pfade-Ansatz (e2e-Pfade-Ansatz) stellt die Online-Überwachung und eine dynamische MP-Auswahl zur Verfügung, um die Zuverlässigkeitsanforderungen von Internet-basierten CPSs zu erfüllen. Das Problem der Auswahl des Pfades soll als die Aufgabe der Optimierung betrachtet werden, mit dem Zweck die minimale Anzahl von e2e-Pfaden auszuwählen. Die Auswahl berücksichtigt auch die Vielfalt und Möglichkeit der Nichtverfügbarkeit von den verfügbaren e2e-Pfaden. RC4CPS wurde unter der Verwendung des iPRP-MP-Transportprotokolls (Parallel Redundancy Protocol for IP Networks) implementiert und das resultierende Protokoll wird als iPRP-RC4CPS bezeichnet. Die im Internet durchgeführten Bewertungsergebnisse haben die Fähigkeit von iPRP-RC4CPS gezeigt, 0% der Nichtverfügbarkeit zu leisten.

Abstract (English)

The Internet represents a cost-effective solution to realize the communications for Cyber-physical Systems (CPSs) that span large geographical areas. However, the reliability of todays Internet is inadequate. Such reliability is usually measured in terms of communication service unavailability. A widely adopted approach to enhance reliability in communication networks utilizes multipath (MP) communication to provide redundancy. However, the expected improvement in reliability using such approach cannot be easily estimated in case of the Internet. In addition, direct utilization of the available MP communication protocols is not feasible due to, for example, their throughput-oriented nature.In this dissertation, the Reliable Multipath Communication for Internet-based CPSs (RC4CPS) approach is proposed. It is an end-to-end (e2e) approach that provides online monitoring and dynamic MP selection to fulfill the reliability requirements of Internet-based CPSs. The problem of paths selection is formulated as an optimization problem to select the minimum number of e2e paths. The selection considers also the diversity and unavailability probability of the available e2e paths. RC4CPS was implemented using the iPRP (Parallel Redundancy Protocol for IP Networks) MP transport protocol and the resulting protocol is called iPRP-RC4CPS. The evaluation results carried out in the Internet showed the ability of iPRP-RC4CPS to achieve 0% unavailability.

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CC-BY-NC-ND-License (4.0)Creative Commons Attribution - NonCommercial - NoDerivatives 4.0 International License