English

This work establishes the HIRTE – a High Integrity Run-Time Environment for mission-critical telematics systems. Focusing on distributed, embedded application components, in the process, it introduces the domain of Electronic Toll Collection (ETC) to software architectures as a secondary result. Here, ETC serves as an archetype to refine and substantiate the requirements of reliability and economy, resulting in a set of design traits. These domain-specific characteristics reflect in the HIRTE design patterns, which, complemented by reference implementations in Ada, provide a framework for crucial embedded telematics software architectures. In this context, the Virtual Control Unit (VCU) – an extendable, lightweight virtual machine controlled by state automaton programs – represents a central concept. Additionally, the work yields tertiary artifacts for classification and risk evaluation of telematics systems, as well as original approaches to interoperability.

Keywords: telematics, telecommunications, embedded systems, Virtual Control Unit, self-contained state, smart cards, electronic toll collection, automotive, fault-awareness, high-integrity, mission-critical components, virtual machines, state automatons, Ada.

Deutsch

Diese Arbeit etabliert die HIRTE (High Integrity Run-Time Environment) – eine hochintegre Laufzeitumgebung für missionskritische Telematiksysteme. Während sie den Fokus auf verteilte, eingebettete Applikationskomponenten setzt, führt sie dazu als sekundäres Ergebnis die Domäne der elektronischen Mauterhebung (Electronic Toll Collection; ETC) für Softwarearchitekturen ein. Dabei dient ETC als ein Archetyp zur Verfeinerung und Konkretisierung der Anforderungen Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit, die zu einer Menge von Designeigenschaften führen. Diese domänenspezifischen Charakteristika finden sich in den HIRTE-Entwurfsmustern wieder, welche, ergänzt durch Referenzimplementierungen in Ada, einen Rahmen für kritische, eingebettete Telematiksoftwarearchitekturen bilden. In diesem Zusammenhang repräsentiert die virtuelle Steuereinheit (Virtual Control Unit; VCU) – eine erweiterbare, schlanke virtuelle Maschine, gesteuert durch Zustandsautomatenprogramme – ein zentrales Konzept. Zusätzlich liefert die Arbeit tertiäre Artefakte zur Klassifizierung und Risikoevaluation von Telematiksystemen, sowie originäre Ansätze für Interoperabilität.

Stichworte: Telematik, Telekommunikation, eingebettete Systeme, virtuelle Steuereinheit, eigenständiger Zustand, Chipkarten, automatische Mauterhebung, Automotive, Mängelbewusstsein, Hochintegrität, kritische Komponenten, virtuelle Maschinen, Zustandsautomaten, Ada.