TU BRAUNSCHWEIG
| Carl-Friedrich-Gauß-Fakultät | Informatik
Informatikzentrum

Seminar Kommunikation und Multimedia: "Cyber-Physical Systems" (Master)

Modulnr.INF-STD-20, ET-STD-05
Veranst.Nr.INF-KM-024
Studieng.Master Computational Sciences in Engineering, Master Elektrotechnik, Master Informatik, Master Informations-Systemtechnik, Master Mobilität und Verkehr, Master Wirtschaftsinformatik, Lehramt Informatik
IBR Gruppe(n)CM (Prof. Wolf)
ArtSeminar
Dozent
PhotoProf. Dr.-Ing. Lars Wolf
Institutsleiter
wolf[[at]]ibr.cs.tu-bs.de
+49 531 3913288
Raum 138
Assistent
PhotoDr. Julian Timpner
Ehemaliger Wissenschaftlicher Mitarbeiter
timpner[[at]]ibr.cs.tu-bs.de
LP5
SWS0+2
ScheinerwerbSchriftliche Ausarbeitung und erfolgreicher Seminarvortrag. Die Note wird abhängig von der aktiven Teilnahme am Seminar sowie der Qualität des Vortrages und der Ausarbeitung bestimmt.
Inhalt

Überblick

Cyber-Physische Systeme (CPS) sind Zusammenschlüsse kollaborierender informatischer Komponenten mit mechanischen und elektronischen Teilen. Das Spektrum möglicher Einsatzbereiche ist dabei breit gefächert und reicht von der Steuerung und Überwachung von Industrieanlagen (sogenannte Industrie 4.0), über intelligente Transportsysteme (ITS) hin zu Verbraucherelektronik. Ein wesentliches Alleinstellungsmerkmal von CPS ist die enge Verbindung und Koordination zwischen physischen und virtuellen Ressourcen, welche eine zuverlässige Netzwerkkommunikation unabdingbar macht.

In diesem Seminar sollen Forschungsprojekte vorgestellt werden, die sich mit CPS, und insbesondere den dabei betrachteten Kommunikationsaspekten, auseinandersetzen.

Einzelthemen

NrThemaBetreuer
M1Attacks on Cyber-Physical SystemsDr. Julian Timpner

Mit zunehmender Vernetzung bieten cyber-physische Systeme zahlreiche Angriffsvektoren. In einigen Bereichen, wie der Steuerung von Industrieanlagen, werden diese bereits ausgenutzt, wie das Beispiel des Wurms Stuxnet zur Eindämmung des iranischen Atomprogramms zeigt. In anderen Bereichen (wie der Automobilbranche) steht eine solche Entwicklung noch aus, ist aber in naher Zukunft zu erwarten. In dieser Arbeit sollen bekannte sowie zukuenftig vorstellbare Attacken, ihre Auswirkungen, und Gegenmassnahmen recherchiert und dargestellt werden.

M2Simulating Networked Mobile Cyber-Physical SystemsMartin Wegner

The simulation of a designed and implemented Cyber-Physical System before its deployment offers several advantages: Assumptions and decisions made at design and implementation time can be verified early on and in a risk-free way, and the results of such an evaluation can be fed back into improving a CPS. However, for such results to be applicable and valuable, the models and simulations of core aspects of CPS have to be as close to the real world as possible. These aspects include the mobility of CPS, their communication w. r. t. used network stacks, interconnections, etc. as well as human beings and their involvement.

This seminar shall present existing approaches to simulate the core aspects mobility, communication and human involvement in networked, interconnected Cyber-Physical Systems. The advantages and limitations of these approaches shall be assessed, e. g. in terms of limitations in the applicability of the results to real-world deployments.

M3WISA vs wirelessHARTGeorg von Zengen

wirelessHart und WISA sind Projekte die sich mit drahtloser Kommunikation in der Automatisierungstechnik beschaeftigen. Es sollen die beiden Projete vorgestellt werden und mit einander verglichen werden.

M4Cyber-Physical Systems in Smart GridsBjörn Gernert

Das Stromnetz befindet sich aktuell im Wandel. Das Netz wird leistungsstärker, dynamischer und richtet sich mehr auf die Endkunden aus. Hierfür bedarf es einer intelligenten Steuerung des Stroms - von der Stromproduktion bis hin zum Endabnehmer. Sogenannte intelligente Stromnetze (Smart Grids) sollen dabei helfen das Verhalten der Verbraucher zu beobachten und vorherzusagen, sodass jeder Zeit eine optimale und kostengünstige Stromversorgung gewährleistet ist. In dieser Seminararbeit soll erarbeitet werden, welchen Beitrag „Cyber-Physical Systems“ auf diese Entwicklung haben und welche Sicherheitsmaßnahmen getroffen werden sollten.

M5Attacks on Implantable Medical DevicesDominik Schürmann

"Dick Cheney, the former US vice-president, has revealed that he had his heart implant modified for fear of terrorist attack. Mr Cheney's doctor disabled the heart defibrillator's wireless function in 2007 to prevent would-be assassins from interfering with it and causing a fatal heart attack." (Source: BBC)

Once part of science fiction stories, attacks on implantable medical devices are feasible nowadays. In this seminar, an overview of attacks on implantable medical devices has to be given. Furthermore, possible countermeasures should be discussed.

M6Trägheitsnavigation für drahtlose SensorknotenYannic Schröder

Bei der Trägheitsnavigation werden Gyroskop und Accelerometer zur Bestimmung eines zurückgelegten Pfades verwendet. Die benötigten Sensoren sind mittlerweile in jedem Smartphone zu finden und auch auf Sensorknoten kostengünstig einsetzbar. Besonders das Zusammenführen von Trägheitsnavigationsdaten mit anderen Datenquellen durch Kalman-Filter soll erläutert werden.

Ablauf

Auch in diesem Semester wird es wieder eine gegenseitige Begutachtung der Ausarbeitungen durch die Teilnehmer des Seminars geben. Das bedeutet, dass jeder Teilnehmer nach der Abgabe der finalen Version seiner Ausarbeitung zwei Ausarbeitungen anderer Teilnehmer erhält, zu denen er ein kleines Gutachten (Review) schreiben muss. Dieses Review soll sowohl positive als auch negative Kritik enthalten und dazu beitragen, dass die Ausarbeitung weiter verbessert wird. Für den Review-Prozess und die Abgaben der eigenen Arbeit wird ein entsprechendes Konferenzsystem verwendet.

Hinweise

Die Ausarbeitungen ist als PDF abzuliefern. Der Umfang der Ausarbeitungen muss dabei 12 bis 15 Seiten umfassen, für den Vortrag selbst sind minimal 18, maximal 22 min. angesetzt. Jeder Teilnehmer des Seminars erhält Basisliteratur zu seinem jeweiligen Thema. Darüber hinaus sollte jeder Teilnehmer zusätzlich eine selbständig Recherche, z.B. im Internet durchführen. Die Betreuer stehen hierbei jederzeit gerne hilfreich zur Seite.

Aufgrund entsprechender Erfahrungen soll auch noch auf die Selbstverständlichkeit hingewiesen werden, dass die Ausarbeitung in eigenen Worten erfolgen muss und das durch den elektronischen Bezug von Literatur verleitete CopyPaste von Textpassagen ein Vergehen gegen die Prüfungsordnung darstellt.

Vorlagen und Hilfestellungen für LaTeX sind auf der Seite "IBR-CM-Vorlagen" zu finden. Die Verwendung von LaTeX ist verpflichtend.
Ein Beispiel einer Ausarbeitung im PDF-Format: Beispiel-Ausarbeitung

Hinweise zur Verwendung des Konferenzsystem:

Termin(e)
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DatumBeschreibung
13.04.2015, 16:00 UhrTreffen zur Vergabe der Einzelthemen (IZ Raum 105)
11.05.2015, 23:59 UhrAbgabe einer ersten Gliederung
08.06.2015, 23:59 UhrAbgabe der ersten vollständigen Ausarbeitung
22.06.2015, 23:59 UhrAbgabe der vollständigen Ausarbeitung
29.06.2015, 23:59 UhrAbgabe der Reviews durch die Teilnehmer
13.07.2015, 23:59 UhrAbgabe der finalen Ausarbeitung
17.07.2015, 23:59 UhrAbgabe einer ersten Version der Folien
23.07.2015, 12:00 UhrAbgabe der finalen Folien
24.07.2015, 08:00 UhrBlockveranstaltung (IZ Raum 105)
Literatur/Links

Im World-Wide-Web gibt es verschiedene Hinweise zur Gestaltung von Seminarvorträgen. Als besonders beachtenswert gilt:

Für die Literaturrecherche könnten diese Links hilfreich sein:

Hier noch ein paar Tipps+Tricks zu (La)TeX

Die Folien der Themenvergabe sind hier als PDF-Dokument zu finden.


aktualisiert am 23.06.2015, 16:16 von Dr. Julian Timpner
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