Metodologia para teste e análise de degradação de desempenho em protocolos de comunicação intra-veiculares

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Roque, Alexandre dos Santos
• Orientador(a): Pereira, Carlos Eduardo
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Protocolos de comunicação; Sistemas de controle
• Palavras-chave em Inglês: In-vehicle communication protocols; Electrical fast transients; Modelingbased testing; Aspect-oriented modeling
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/216429

Considerar os efeitos de falhas e interferências que afetam as redes intra-veiculares desde o projeto dos seus sistemas de controle tornou-se fundamental, pois, a complexidade da eletrônica embarcada, o aumento do fluxo de informação e também as possibilidades de ataques maliciosos, tornaram o projeto destes sistemas uma tarefa cada vez mais complexa. Neste contexto, a presente tese visa explorar formas de integrar e modelar os efeitos de degradação causados por diferentes tipos de falhas que afetam os protocolos de comunicação, na interconexão das unidades de controle eletrônicas (ECUs). Dentre estas falhas, a pesquisa destaca o estudo aprofundado dos transientes elétricos rápidos – EFT, que degradam o desempenho e geram efeitos como perda de pacotes e atrasos de comunicação. Desta forma, contribui-se com uma metodologia para o tratamento de falhas em sistemas críticos de tempo real, desde as fases iniciais do projeto, utilizando a modelagem orientada a aspectos para modelar e especificar requisitos do sistema, de acordo com características transversais dos requisitos não funcionais relacionados a falhas. Para a definição dos requisitos não funcionais, esta pesquisa usa como base o framework RTFRIDA (Real-Time From Requirements to Design using Aspects), o qual foi estendido para agregar com mais detalhes a modelagem de falhas. Para fins de validação da metodologia foi desenvolvido um mecanismo de diagnóstico de degradação de desempenho, o qual foi integrado a um sistema de controle de suspensão ativa. O estudo foi avaliado em diferentes cenários de carga da rede e com injeções de falhas usando dois tipos de hardwares que seguem normas de teste usadas na indústria. Os resultados evidenciaram a aplicabilidade da metodologia, com a modelagem de um mecanismo de diagnóstico que detectou e registrou os distúrbios de desempenho nos cenários estudados. As análises enfatizam a degradação de desempenho acentuada registrada com as injeções EFT de maior amplitude de tensão e menor tempo de rajada, com carga de ocupação da rede acima de 30%. Os experimentos avaliaram o desempenho dos atuais protocolos de comunicação, com melhores resultados obtidos em FlexRay e CAN-FD, o que confirma a evolução dos protocolos para atender as recentes demandas de desempenho da indústria automotiva.