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    <title language="deu">Bayerische Regionalkonferenz  an der OTH Regensburg</title>
    <abstract language="deu">Kann ein flexibilisierter Einsatz der Stromverbraucher zur Netzentlastung in kritischen Zeitpunkten beitragen und wie ist der aktuell häufig genannte Begriff des „zellulären Ansatzes“ in diesem Zusammenhang zu verstehen? Am 21. September 2018 waren zahlreiche Partner des Projektes C/sells sowie Vertreterinnen und Vertreter von Umweltschutzorganisationen und aus der Politik an der OTH Regensburg zu Gast, um diesen Fragen nachzugehen und mit Experten zu diskutieren.</abstract>
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      <value>Flexibilisierung, Stromnetz</value>
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    <title language="deu">Neues Forschungsprojekt  für Biogasanlagen gestartet</title>
    <abstract language="deu">Wie können Biogasanlagen nach dem Auslaufen des EEG noch wirtschaftlich betrieben&#13;
werden? Mit dieser Frage, der Untersuchung der Potenziale und Entwicklung eines Optimierungsmodells für Biogasanlagen im Kontext des zukünftigen Stromsystems beschäftigt sich seit September 2018 ein interdisziplinäres Forscherteam der OTH Regensburg,&#13;
der OTH Amberg-Weiden und des Instituts für Energietechnik IfE GmbH im Rahmen des&#13;
Projekts OPTIBIOSY.</abstract>
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    <subTitle language="deu">Entwicklung eines Optimierungsmodells</subTitle>
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    <author>Oliver Brückl</author>
    <author>Ulrike Mayer</author>
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      <value>Biogas, Optimierung</value>
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    <title language="deu">Interpretation von P-Q-Wolken als Hilfsmittel zur Bewertung von Mittelspannungsnetzen</title>
    <abstract language="deu">Zwischen Übertragungs-/Verteilungsnetzbetreibern bestehen Vereinbarungen in&#13;
Form von Verträgen und Richtlinien (z.B. DCC), die das zulässige Wirk- und&#13;
Blindleistungs-Verhalten (P-Q-Verhalten) beschreiben. Beim Blindleistungsverhalten&#13;
werden i. d. R. zulässige cosφ-Bereiche definiert. Typische Werte sind hierfür&#13;
cosφ ≤ 0,95 für den I. und II. Quadranten sowie cosφ ≤ 0,925 für den III. Quadranten.&#13;
Der IV. Quadrant ist unzulässig. Netzstruktur, Verbraucher und Erzeuger&#13;
beeinflussen das P-Q-Verhalten, weshalb die Einhaltung der cosφ-Grenzwerte bei&#13;
sich ändernden Faktoren zu prüfen und ggf. Gegenmaßnahmen (z. B. Installation&#13;
von Kompensationsdrosseln) zu ergreifen sind.&#13;
Ziel dieser Veröffentlichung ist es, geeignete Parameter zu identifizieren und zu&#13;
beschreiben, die einen Einfluss auf das P-Q-Verhalten und damit auf die Form der PQ-&#13;
Wolke einer MS-Netzgruppe (MS-NG) aufweisen. Abbildung 1 zeigt eine&#13;
beispielhafte P-Q-Wolke. Um die P-Q-Wolken verschiedener MS-Netze vergleichbar&#13;
zu machen, wurden die P- und Q-Werte auf die jeweilige Bemessungsleistung der&#13;
versorgenden Umspannwerktransformatoren (UWT) normiert (diese beträgt&#13;
einheitlich 40 MVA). Die P-Q-Wolke besteht dabei aus allen ¼-h-Messwerten der&#13;
Summenlast am UWT innerhalb eines Jahres. Als Linien angedeutet sind beispielhaft&#13;
zulässige cosφ-Grenzen je Quadrant.</abstract>
    <parentTitle language="deu">4. OTTI Konferenz: Zukünftige Stromnetze 31.01- 01.02.2017, Berlin</parentTitle>
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    <author>Oliver Brückl</author>
    <author>Matthias Haslbeck</author>
    <author>Bettina Vogl</author>
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      <value>Blindleistung, P-Q-Wolke, Mittelspannungsnetz</value>
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    <title language="eng">Long-term reactive power forecasting power grids – Challenges and methodologies</title>
    <abstract language="eng">The transition of power systems from fossil fuels to renewable energy sources is driving profound changes across all voltage levels of the electrical grid, altering active power (P) as well as reactive power (Q) behavior. This transformation involves a shift from predominantly top-down, unidirectional electricity flows to bidirectional and increasingly complex flow patterns, fundamentally altering the operation and utilization of power systems. The growing integration of distributed energy resources (DERs), heat pumps (HPs), and electric vehicles (EVs) is particularly impacting lower voltage levels, which are evolving from traditionally consumer-dominated networks into active participants in energy dynamics. These developments have a significant influence on reactive power behavior, with many countries already reporting notable changes due to increased Q contributions from lower voltage levels. As bidirectional flows and decentralized generation increase, understanding and forecasting reactive power trends at these voltage levels becomes essential for ensuring grid stability and efficiency. This paper addresses the challenges of long-term Q forecasting in general by analyzing reactive power behavior in grids, the main influencing grid parameters and introducing existing approaches and concepts, analyzing their applicability, and discussing the associated challenges and methodologies. By shedding light on this underexplored area, the study aims to contribute to the development of advanced long-term reactive power forecasting methods and highlighting research trends.</abstract>
    <parentTitle language="eng">Applied Research Conference - ARC 04.07.2025, Augsburg</parentTitle>
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    <author>Marion Hinterreiter</author>
    <author>Johannes Rauch</author>
    <author>Oliver Brückl</author>
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      <value>Blindleistungsprognose, long-term, medium voltage grid</value>
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    <title language="eng">Automated use of wired measures in grid planning for solving current and voltage band problems</title>
    <abstract language="eng">This work deals with the use of cable exchange and parallel cabling as network expansion measures in the context of an automated grid planning for the elimination of current and voltage band problems in a distribution network. Inter alia, reference is made to a higher-level program, which is being developed in the EU project "CrossEnergy", and the procedures for remedying the limit value violations are presented.</abstract>
    <parentTitle language="eng">Power and Energy Student Summit (PESS) 2019, Magdeburg</parentTitle>
    <identifier type="isbn">978-3-944722-84-9</identifier>
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    <enrichment key="OtherSeries">MAgdeburger FOrum zur Elektrotechnik ; 77</enrichment>
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    <author>Hermann Kraus</author>
    <author>Oliver Brückl</author>
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      <value>Netzplanung</value>
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    <collection role="institutes" number="">Forschungsstelle für Energienetze und Energiespeicher (FENES) / Forschungsgruppe Energienetze</collection>
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    <title language="deu">Analog Discovery: Das Elektrotechnik-Labor im Hörsaal. Zwei Experimente für die Grundlagen der Elektrotechnik</title>
    <abstract language="deu">Anhand zweier Beispiele wird ein interaktives System vorgestellt, mit welchem Live-Messungen an elektronischen Bauteilen und Schaltungen im Hörsaal durchgeführt werden können. Das System basiert auf dem USB-Messgerät „Analog Discovery 2“ der Firma Digilent, erweitert um eine Adapterplatine mit Steckbrett und eine Webcam.&#13;
Zunächst werden drei Aspekte erläutert, in welchen ein solches System positive Auswirkungen auf den Kompetenzerwerb haben kann: Praxisbezug, Aktivierung und Vernetzung. Anschließend werden die zwei Beispiele ausgeführt. In Beispiel 1 wird die persönliche Alltagserfahrung mit Akkus über interaktive Clicker-Fragen und begleitende Messungen mit dem Modell der linearen Quelle verknüpft. Die Studierenden lernen, oberflächliche Lösungen wie die Messung der Leerlaufspannung zu hinterfragen und das Verhalten realer Quellen anhand der gemessenen I-U-Kennlinien zu verstehen. Beispiel 2 zeigt kurz die Möglichkeiten auf, den abstrakten Formalismus der komplexen Wechselstromrechnung am Beispiel des Serienschwingkreises im Zeit- und Frequenzbereich&#13;
messtechnisch erlebbar zu machen.</abstract>
    <parentTitle language="deu">TAGUNGSBAND MINT SYMPOSIUM 2023 - Lehre gemeinsam gestalten, Lehre erforschen, Wissen teilen</parentTitle>
    <identifier type="url">https://didaktikzentrum.de/Tagungsband/MINT-Symposium-2023</identifier>
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    <enrichment key="ConferenceStatement">5. Symposium zur Hochschullehre in den MINT-Fächern, 2023, Nürnberg</enrichment>
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    <author>Heiko Unold</author>
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    <title language="deu">Q-Dynamik: Blindleistungsstellgeschwindigkeiten im Verteilnetz</title>
    <abstract language="deu">Mit der Energiewende geht eine starke Dezentralisierung der Energieeinspeisung einher. So sind im Deutschland des Jahres 2020 rund 31.000 Windenergieanlagen (WEA) in Betrieb, während bei der Solarenergie vor kurzem die zweimillionste Photovoltaik-Anlage (PVA) installiert wurde. Fast alle diese dezentralen Energieressourcen (DER) sind nach den Einspeiserichtlinien der Vergangenheit und der Gegenwart in der Lage, Blindleistung bereitzustellen, um die Spannung im Netz zu regeln und zum Blindleistungsausgleich beizutragen. Weitere potentielle dezentrale Blindleistungsquellen wie  Blockheizkraftwerke, Kompensationsanlagen und perspektivisch sogar Verbraucher und Speicher sind im Verteilnetz zu finden. Durch den stetigen Rückbau konventioneller Großkraftwerke, welche dem Übertragungsnetz bisher als Blindleistungsquellen zur Verfügung standen, bedarf es einer Untersuchung mit der Fragestellung, in welchem Maß die neue Erzeugungslandschaft auch in diesem Feld als Ersatz dienen kann. Ein mögliches Hindernis für einen breitangelegten Einsatz von DER zu Zwecken des spannungsebenenübergreifenden Blindleistungsmanagements ist mangelndes Wissen über die Regeldynamik dieser verteilten Blindleistungsquellen. Übertragungs- und Verteilnetzbetreiber, die DER aktiv für Blindleistungsausgleich oder statische Spannungsregelung einsetzen, geben in der Regel ihre Blindleistungsanforderungen in kleineren Stufen mit erheblichen Latenzzeiten zwischen zwei Schritten weiter. Befürchtet wird, dass schnellere Sprünge in der Blindleistungsvorgabe zu instabilen Betriebszuständen oder anderweitigen Fehlfunktionen im Netz führen können. Eine genauere Kenntnis der dynamischen Fähigkeiten vorhandener Blindleistungsquellen sowie der Auswirkungen auf die Netzstabilität und den Netzschutz könnte dazu beitragen, die Geschwindigkeit der Blindleistungsbereitstellung zu optimieren und somit temporäre Spannungsschwankungen und -verluste zu minimieren und die Spannungsstabilität insgesamt zu verbessern. Durch eine entsprechende Regelungs- und Einsatzstrategie kann ein optimales Zusammenspiel der verschiedenen Technologien zur Deckung der Blindleistungsbedarfe für unterschiedliche Zeitbereiche erzielt werden. Hierfür ist eine genaue Kenntnis der Blindleistungsstellgeschwindigkeiten und des dynamischen Regelverhaltens erforderlich. Dieser Beitrag stellt dazu Ergebnisse aus dem Forschungsprojekt „Q-Integral“ vor. Um die relevanten Zeitkonstanten der Blindleistungsbereitstellung vollständig aufzuführen, werden zunächst typische Kommunikationszeiten für die Übermittlung von Sollwerten diskutiert. Anschließend werden Untersuchungen zu theoretischen und praktischen Reaktionszeiten verschiedener Blindleistungsquellen vorgestellt. Dafür werden verschiedene Technologien wie Umrichter für PVA, Batteriespeicher und WEA sowie Synchrongeneratoren, die bei thermischen Kraftwerken die dominierende Technologie sind, betrachtet. Abschließend werden diese Werte mit realen Blindleistungsstellgeschwindigkeiten von ausgedehnten Wind- und Solarkraftwerken verglichen.</abstract>
    <parentTitle language="deu">Zukünftige Stromnetze: 27.-28. Januar 2021, 03.-04. Februar 2021, Tagungsunterlagen</parentTitle>
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    <author>Robin Grab</author>
    <author>Johannes Rauch</author>
    <author>Rebekka Götz</author>
    <author>Oliver Brückl</author>
    <author>Stefan Eichner</author>
    <author>Bernd Engel</author>
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      <value>Blindleistungsmanagement</value>
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    <thesisPublisher>Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg</thesisPublisher>
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    <title language="deu">Entwicklung eines Regelkonzeptes für einen optimierten Blindleistungsabruf auf Basis von Blindleistungspotentialanalysen bei Industriebetrieben im Mittelspannungsnetz</title>
    <abstract language="deu">Im Zuge der Energiewende ergibt sich ein Wandel in der Struktur des Elektrizitätsversorgungsnetzes. Die Verschiebung der Erzeugungsleistung von konventionellen Großkraftwerken in höheren Netzebenen hin zu dezentralen erneuerbaren Energieanlagen in niedrigeren Netzebenen resultiert sowohl in bidirektionalen Lastflüssen als auch in schwankenden Einspeisecharakteristiken. Des Weiteren folgen durch den Wegfall von Großkraftwerken als Blindleistungsquellen Leistungsdefizite in der Übertragungsnetzebene, die kompensiert werden müssen. Daraus resultieren Herausforderungen an einen sicheren und zuverlässigen Betrieb der Verteil- und Übertragungsnetze. Neue Konzepte müssen für die Erbringung von Blindleistung entwickelt werden, es soll mehr Blindleistung aus dem Verteilungsnetz zur Verfügung gestellt werden, um die Systemstabilität zu wahren. Im Rahmen des Projektes Q-Integral wird das Thema „Blindleistung“ (Q) ganzheitlich untersucht. Es werden dazu verschiedene Erbringungsoptionen für Blindleistung hinsichtlich technischer und wirtschaftlicher Potentiale untersucht, die in ein funktionales und effizientes Blindleistungsmanagement eingebracht werden. Die Untersuchungsansätze dafür sind sowohl spannungsebenen-übergreifend als auch netzbetreiber-übergreifend. Ein Ansatzpunkt des Projektes ist die Betrachtung der Blindleistungsbereitstellung von Industriebetrieben. Dazu wird das Potential von Betrieben, die an das Verteilnetz angeschlossen sind und Blindleistung durch Kompensations- oder Erzeugungsanlagen bereitstellen können, untersucht. Ziel ist es, das gesicherte und maximale induktive sowie kapazitive Potential zu bestimmen. Das gesicherte kapazitive Potential kann genutzt werden, um Aussagen darüber zu treffen, wie stark dem Spannungsfall im vorgelagerten Netz zu Starklastzeiten entgegengewirkt werden kann. Anhand des gesicherten induktiven Potentials kann ein Spannungsanstieg während Schwachlastzeiten ausgeglichen werden kann. In diesem Beitrag werden Ergebnisse aus dem Projekt Q-Integral vorgestellt. Dazu werden zuerst die Berechnungsgrundlagen der induktiven und kapazitiven Blindleistungspotentiale aufgezeigt und die Ergebnisse der Berechnungen vorgestellt. Die gewonnen Ergebnisse entstammen aus Messungen an einem Industriebetrieb mit Blindleistungskompensationsanlagen (BKA), den entsprechenden Reglern der Anlagen und einer installierten Kompensationsleistung von 1600 kvar. Sowohl die Lastgänge als auch das Schaltverhalten der einzelnen Kompensationsanlagen liegen den Berechnungen zugrunde. Um den Austausch der Blindleistung an der Übergabestelle des Betriebs zum Mittelspannungsnetz netzdienlich einzustellen, bedarf es eines geeigneten Regelkonzepts, das neben den BKAs auch weitere Q-Quellen berücksichtigt. Deshalb wird abschließend ein Regelkonzept vorgestellt, das den technisch-optimierten Blindleistungsabruf unter Berücksichtigung mehrerer Blindleistungsquellen behandelt.</abstract>
    <parentTitle language="deu">Tagungsband Tagung Zukünftige Stromnetze 26./27. Januar 2022 (online)</parentTitle>
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    <author>Johannes Rauch</author>
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    <title language="deu">Analysis of the correlation behavior between local available information to the overall reactive power of a medium-voltage grid group</title>
    <abstract language="eng">The initiated energy transition leads to extensive changes in the supply of energy. The increasing use of renewable energy causes a shift of the produced power from centralized conventional power plants to decentralized energy plants. Because of this redistribution and the related change of load-flows, new challenges and problems for distribution system operators appear. This includes the integration of new loads and plants into the existing power grid and the guarantee of a high supply security and quality. It also includes strengthened requirements for the use and provision of reactive power. The project “SyNErgie” (“Systemoptimierendes Netz- und Energiemanagement für Verteilungsnetze der Zukunft“) deals with the development of a new reactive power management, which gets embedded in grid planning and controlling processes. One focus of the project is on the integration of decentralized energy plants (DEPs) to the reactive power management. The aim is to develop a decentralized and self-sufficient reactive power control system, which only works with local available information (measures). Therefore is no necessity of a complex communication system to the grid control center. Self-controlled Q-controller in the DEPs get characteristic curves and control the reactive power sources with local measurements (e.g. current, voltage, effective power). This new reactive power control management aims for the reactive power compensation in order to increase the integration capacity of loads and plants in a grid [2]. In order to generate characteristic curves for DEPs, it is necessary to analyze the correlation behavior between the local available measurements at the DEPs and the overall-Q-behavior of the grid group at the transformer. In that regard, influencing quantities should be considered. The aim is to involve und evaluate all relevant influencing quantities in order to determine energy plants and certain operating points, in which the correlation behavior and the prediction for the overall-Q-behavior are sufficient. The next step is to develop a model that fits these correlation behaviors and generate characteristic curves. One method to generate characteristic curves for the Q-controllers is regression analysis. The developed Q-control-system with the characteristic curves will be tested, evaluated and optimized in a following field test in cooperation with distribution system operators.</abstract>
    <parentTitle language="deu">Applied Research Conference - ARC 2017, 7 July 2017 München</parentTitle>
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    <title language="deu">Konzeptionierung netzplanerischer Prozessansätze zur Ermittlung von Blindleistungskapazitäten zum Ausgleich des Blindleistungsbedarfs in einer Netzregion</title>
    <abstract language="deu">Um einen sicheren und zuverlässigen Stromnetzbetrieb zu gewährleisten, muss die Spannung im Grundfall als auch bei ungeplanten Ausfällen in definierten Bereichen gehalten werden. Im Übertragungsnetz wird hierfür bisher Blindleistung hauptsächlich aus Blindleistungskompensationsanlagen und konventionellen Großkraftwerken eingesetzt. Zukünftig wird nach §12h EnWG eine marktgestützte Beschaffung dieser Dienstleistung zur Spannungsregelung vorgeschrieben. Zugleich verändert sich der Blindleistungsbedarf der Netzbetriebsmittel durch die Integration erneuerbarer Energieanlagen und der Elektromobilität sowie durch den Netzausbau bei Übertragungs- und Verteilungsnetzbetreibern. Es bedarf somit angepasster Netzbetriebs- und Netzplanungskonzepte für ein technisch effizientes und wirtschaftlich günstiges Blindleistungsmanagement. Dieser Beitrag  beschäftigt sich damit, Prozessansätze und Methodiken für ebendieses in der Netzplanung aufzuzeigen, um erforderliche Blindleistungskapazitäten unter minimalen Gesamtkostenaufwand und unter Berücksichtigung einer effizienten Blindleistungsbedarfsdeckung zu bestimmen. Dabei liegt der Fokus verstärkt in der Bedarfsanalyse.</abstract>
    <parentTitle language="deu">Tagungsband Tagung Zukünftige Stromnetze 26./27. Januar 2022 (online)</parentTitle>
    <identifier type="isbn">978-3-948176-16-7</identifier>
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    <title language="eng">3rd Round Ciphers Evaluation on Microcontrollers</title>
    <parentTitle language="eng">Lightweight Cryptography Workshop (virtual): May 9-11 2022</parentTitle>
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    <author>Sebastian Renner</author>
    <author>Enrico Pozzobon</author>
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    <title language="eng">Towards Semantic model-to-model Mapping of Cross-Domain Component Interfaces for Interoperability of Vehicle Applications : An Approach towards Synergy Exploration</title>
    <abstract language="eng">With the increase in demand of services in the automotive industry, automotive enterprises prefer to collaborate with other qualified cross-domain partners to provide complex automotive functions (or services), such as autonomous driving, OTA (Over The Air) vehicle update, V2X (Vehicle-to-Vehicle communication), etc. One key element in cross-domain enterprise collaboration is the mutual agreement between interfaces of software components. In this context, model-to-model mappings of software component models of heterogeneous frameworks for automotive services and to explore the synergies in their interface semantics, have become an essential factor in improving the interoperability among the automotive and other cross-domain enterprises. However, one of the challenges in achieving cross-domain component interface model-to-model mappings at an application level lies in detecting the interface semantics and the semantic relations that are conveyed in different component models in different frameworks. This paper addresses this challenge using a Model Driven Architecture (MDA) based analytical approach to explore interface semantic synergies in the cross-domain component meta-models that are used for automotive services. The approach applies manual semantic checking measurements at an application interface level to understand the meanings and relations between the different meta-model entities of cross-domain framework software components. In this research, we attempt to ensure that interface description models of software components from heterogeneous frameworks can be compared, correlated and re-used for automotive services based on semantic synergies. We have demonstrated our approach using component meta-models from cross-domain enterprises, that are used for the automotive application domain.</abstract>
    <parentTitle language="eng">MDE4IoT &amp; ModComp 2019: Model-Driven Engineering for the Internet of Things (MDE4IoT) &amp; Interplay of Model-Driven and Component-Based Software Engineering (ModComp); joint proceedings of the Workshop on Model-Driven Engineering for the Internet of Things (MDE4IoT) &amp; of the Workshop on Interplay of Model-Driven and Component-Based Software Engineering (ModComp); co-located with the IEEE/ACM 22nd International Conference on Model Driven Engineering Languages and Systems (MODELS 2019), Munich, Germany, September 15 and 17, 2019</parentTitle>
    <identifier type="doi">10.13140/RG.2.2.28765.15840</identifier>
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    <enrichment key="OtherSeries">CEUR workshop proceedings ; vol-2442</enrichment>
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    <author>Sangita De</author>
    <author>Michael Niklas</author>
    <author>Brian Rooney</author>
    <author>Jürgen Mottok</author>
    <author>Premek Brada</author>
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    <title language="eng">Evaluation of Semantic Interoperability of Automotive Service API Models Based on Metamodels Similarity Metrics Using a Semi-automated Approach</title>
    <abstract language="eng">In recent years, mapping of application software components’ ontologies semantically emerged as a big research challenge in automotive application domain that manipulates several cross-enterprise synergy knowledge application frameworks. The same knowledge formalized by different experts in different vehicle application frameworks leads to heterogeneous representations of components’ interface data. Consequently, this causes the most daunting impediment in semantic interoperability between the service components in cooperative automotive systems. From a modeling perspective, in the absence of standardized domain-based unified modeling techniques, the orchestration and resolution of semantic data interoperability between various vehicle application frameworks’ components’ interface models remain a challenge. However, this challenge could be addressed using ontological metamodeling by specifying semantic associations between components’ interface model concepts based on the domain knowledge. Apart from the semantic mapping of interface ontological metamodels, this work also defines quality metrics to determine the degree of semantic alignment achieved between the various interface ontologies. Additionally, to reduce development time and cost towards semantic interoperability, this work proposes a semi-automated plugin tool for the applicability of the evaluated quality metrics to semantic mapping of real-world components’ interface models.</abstract>
    <parentTitle language="eng">iCETiC 2022 : 5th International Conference on Emerging Technologies in Computing 2022: Aug 15, 2022 - Aug 16, 2022, Chester, UK</parentTitle>
    <identifier type="doi">10.1007/978-3-031-25161-0_2</identifier>
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    <enrichment key="OtherSeries">Lecture Notes of the Institute for Computer Sciences, Social Informatics and Telecommunications Engineering ; vol 463</enrichment>
    <licence>Keine Lizenz - Es gilt das deutsche Urheberrecht: § 53 UrhG</licence>
    <author>Sangita De</author>
    <author>Jürgen Mottok</author>
    <author>Premek Brada</author>
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    <title language="eng">Integration of a Security Gateway for Critical Infrastructure into Existing PKI Systems</title>
    <parentTitle language="deu">3. Symposium Elektronik und Systemintegration (ESI 2022), Tagungsband: 06. April 2022, Hochschule Landshut, Deutschland</parentTitle>
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    <title language="eng">Investigation of Scheduling Algorithms for DAG. Tasks through Simulations</title>
    <abstract language="eng">In the real-time systems sector, various task models and corresponding tests exist to model and verify the schedulability of task sets on the system at hand. While those models and schedulability tests have intensively been studied from a theoretical point of view, it is hard to ma e use of them to compare the actual execution behavior of scheduling algorithms on a real system. In contrast to schedulability tests, simulators can help to investigate the performance of specific scheduling algorithms. One of the most generalized task models to describe parallel tasks is the Directed Acyclic Graph model that allows to represent tasks as a series of subtasks that depict the potentially parallel computations and precedence constraints that denote the order in which the subtasks are allowed to execute.&#13;
In this paper, we investigate various scheduling algorithms for the Directed Acyclic Graph model. For that, we first recapitulate the examined scheduling algorithms in detail and point out relevant differences. Subsequently, we present the evaluation of different global and federated scheduling algorithms using fine-grained parallel tasks. To this end, we generate random Directed Acyclic Graph tasks and simulate their execution on multiprocessor systems using scheduling algorithms such as global rate-monotonic and semi-federated scheduling as well as global scheduling policies using the thread pool model.</abstract>
    <parentTitle language="eng">ERTS 2022, 11th European Congress Embedded Real Time Systems: 1-2 June, Toulouse, France</parentTitle>
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    <author>Michael Schmid</author>
    <author>Jürgen Mottok</author>
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    <collection role="institutes" number="FakEI">Fakultät Elektro- und Informationstechnik</collection>
    <collection role="othforschungsschwerpunkt" number="16315">Information und Kommunikation</collection>
    <collection role="oaweg" number="">Bronze Open Access - frei zugänglich aber ohne Lizenzhinweis</collection>
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    <title language="deu">Verankerung von Flexibilität in der Netzplanung</title>
    <abstract language="deu">Im Rahmen des Projektes C/sells wurden mehrere Mittelspannungsnetze modelliert, um die aktuellen Spannungsverhältnisse und Leitungsauslastungen nachbilden zu können. Zudem wurden, angelehnt an den Netzentwicklungsplan, Szenarien für den zukünftigen PV-Zubau und die potenzielle Entwicklung der Elektromobilität entworfen. Auf Basis der Ergebnisse lässt sich eine Netzanalyse hinsichtlich Spannungs- und Stromgrenzwertüberschreitungen sowie zu deren potenziellen Auftrittszeitpunkten und Auftrittsdauern durchführen. Parallel wurde anhand von Sensitivitätsanalysen untersucht, welche Wirksamkeit Flexibilitätseinsätze an den verschiedenen Netzknoten auf den Engpass haben. Dadurch kann bestimmt werden, wie effektiv die verfügbaren, in der Regel örtlich gebundenen Flexibilitätsanbieter eingesetzt werden können. Da die Sensitivitäten arbeitspunktabhängig sind, wurden verschiedene Zeitpunkte im Jahresverlauf berechnet und die jeweilige Änderungen der Wirksamkeit ausgewertet. Neben der Höhe der Leistungsabweichung wurde die Flexibilitätsanforderung auch anhand der Einsatzzeitpunkte und Einsatzdauer sowie anhand der Häufigkeit der nötigen Flexibilitätseinsätze charakterisiert. Aus den gewonnenen Erkenntnissen soll abgeleitet werden, inwiefern sich der flexible Einsatz der Verbrauchsanlagen in der Netzplanung verankern lässt. Besonders relevant ist deshalb, mit welcher Verlässlichkeit die Flexibilität abgerufen werden kann. Eine sehr hohe Verlässlichkeit lässt sich je nach Flexibilitätsanbieter möglicherweise nicht oder nur zu sehr hohen Preisen gewährleisten. Die Eignung der Flexibilitätseinsätze wird somit sowohl aus technischer als auch aus wirtschaftlicher Sicht bewertet. Da eine vollständige Verlässlichkeit ohnehin nicht sichergestellt werden kann (technische Störungen einer Anlage, Wettereinflüsse, etc.), werden auch Fallback-Strategien, z. B. Einspeisespitzenkappung, in die Analyse einbezogen.</abstract>
    <parentTitle language="deu">ScienceLab (begleitender Workshop zur Konferenz Zukünftige Stromnetze: 29.-30. Januar 2020, Berlin)</parentTitle>
    <identifier type="isbn">978-3-948176-07-5</identifier>
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    <author>Thomas Sippenauer</author>
    <author>Oliver Brückl</author>
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      <value>Netzanalyse</value>
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    <collection role="persons" number="bruecklfenes">Brückl, Oliver (Prof. Dr.) - FENES / Forschungsgruppe Energienetze</collection>
    <collection role="institutes" number="">Forschungsstelle für Energienetze und Energiespeicher (FENES) / Forschungsgruppe Energienetze</collection>
    <thesisPublisher>Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg</thesisPublisher>
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    <title language="deu">Erschließung der Flexibilitätspotenziale eines Trinkwasserversorgungssystems</title>
    <abstract language="deu">In Zusammenarbeit mit den Kreiswerken Cham wurde an der OTH Regensburg das Trinkwasserversorgungsgebiet mit allen relevanten Pumpen und Hochbehältern nachgebildet. Mithilfe des Modells kann die aktuelle, füllstandgesteuerte Betriebsweise unter Einhaltung der Randbedingungen (Grenzwerte der Behälterfüllstände, elektrische Verschaltung der Pumpen) simuliert werden. Daraus lässt sich auch das gesicherte, für die Netzplanung geeignete Flexibilitätspotenzial anhand der Leistungsabweichung gegenüber dem regulären Fahrplan, der Einsatzdauer, dem Einsatzzeitpunkt und der Pause zwischen den Flexibilitätsabrufen charakterisieren. In einem Feldversuch wurde vordergründig untersucht, inwiefern der Einsatz von Flexibilität in der Trinkwasserversorgung technisch umsetzbar ist.</abstract>
    <parentTitle language="deu">ScienceLab (begleitender Workshop zur Konferenz „Zukünftige Stromnetze“: 2020, Berlin)</parentTitle>
    <identifier type="isbn">978-3-948176-07-5</identifier>
    <identifier type="urn">urn:nbn:de:bvb:898-opus4-55629</identifier>
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    <author>Thomas Sippenauer</author>
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      <value>Netzplanung</value>
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    <collection role="othforschungsschwerpunkt" number="16312">Energie und Mobilität</collection>
    <collection role="persons" number="bruecklfenes">Brückl, Oliver (Prof. Dr.) - FENES / Forschungsgruppe Energienetze</collection>
    <collection role="institutes" number="">Forschungsstelle für Energienetze und Energiespeicher (FENES) / Forschungsgruppe Energienetze</collection>
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    <title language="deu">Verankerung von Flexibilität in der Netzplanung</title>
    <abstract language="deu">Die Energiewende führt zu einem steigenden Zubau erneuerbarer Energieerzeugungsanlagen im Verteilungsnetz. Ebenso ist mit einem verstärkten Zuwachs der Elektromobilität zu rechnen, der zu einer weiteren Ausreizung der zulässigen Spannungsbereiche und Leitungsauslastungen beitragen kann. Um die Aufnahmefähigkeit des Verteilungsnetzes zu erhöhen, wurden in der Vergangenheit verschiedene Lösungen entwickelt und etabliert. Ein zusätzlicher Baustein zur Behebung von Netzengpässen und Spannungsproblemen sind zeitliche Verlagerungen von Einspeisungen und Verbrauchslasten in der Mittelspannungsebene. Diese sogenannten Flexibilitätsmaßnahmen sind derzeit noch nicht Stand der Technik. Um einen hohen Nutzen stiften zu können, indem sie zu einer effizienten Einsparung an Asset beitragen, müssen sie in der Netzplanung abbildbar gemacht werden. Dazu sind einerseits geeignete technische und zuverlässigkeitstheoretische Anforderungen an die Flexibilitätsmaßnahmen herauszuarbeiten, um eine möglichst hohe Gesamteffizienz bei Netz- und Anlagenbetreibern zu erzielen und andererseits ein Verfahren zu finden, mit dem Manipulationsmöglichkeiten (INC-DEC-Gaming) ausgeschlossen bzw. geringgehalten werden können.</abstract>
    <parentTitle language="deu">Zukünftige Stromnetze: 27.-28. Januar 2021, 03.-04. Februar 2021</parentTitle>
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    <author>Thomas Sippenauer</author>
    <author>Oliver Brückl</author>
    <author>Markus Henneke</author>
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      <value>Netzplanung</value>
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      <value>Feldversuch</value>
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    <title language="eng">DC magnetic field sensing based on the nonlinear magnetoelectric effect in magnetic heterostructures</title>
    <abstract language="eng">Recently, highly sensitive magnetic field sensors using the magnetoelectric effect in composite ferromagnetic-piezoelectric layered structures have been demonstrated. However, most of the proposed concepts are not useful for measuring dc magnetic fields, because the conductivity of piezoelectric layers results in a strong decline of the sensor's sensitivity at low frequencies. In this paper, a novel functional principle of magnetoelectric sensors for dc magnetic field measurements is described. The sensor employs the nonlinear effect of voltage harmonic generation in a composite magnetoelectric structure under the simultaneous influence of a strong imposed ac magnetic field and a weak dc magnetic field to be measured. This physical effect arises due to the nonlinear dependence of the magnetostriction in the ferromagnetic layer on the magnetic field. A sensor prototype comprising of a piezoelectric fibre transducer sandwiched between two layers of the amorphous ferromagnetic Metglas (R) alloy was fabricated. The specifications regarding the magnetic field range, frequency characteristics, and noise level were studied experimentally. The prototype showed the responsivity of 2.5 V mT(-1) and permitted the measurement of dc magnetic fields in the range of similar to 10 nT to about 0.4 mT. Although sensor operation is based on the nonlinear effect, the sensor response can be made linear with respect to the measured magnetic field in a broad dynamic range extending over 5 orders of magnitude. The underlying physics is explained through a simplified theory for the proposed sensor. The functionality, differences and advantages of the magnetoelectric sensor compare well with fluxgate magnetometers. The ways to enhance the sensor performance are considered.</abstract>
    <parentTitle language="eng">Journal of physics D: Applied physics</parentTitle>
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    <author>Dmitrii A. Burdin</author>
    <author>Dmitri V. Chashin</author>
    <author>Nikolai A. Ekonomov</author>
    <author>Leonid Y. Fetisov</author>
    <author>Yuri K. Fetisov</author>
    <author>Mikhail Shamonin (Chamonine)</author>
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    <title language="eng">Scalable, Decentralized Battery Management System Based on Self-organizing Nodes</title>
    <abstract language="eng">Due to the transition to renewable energy sources and the increasing share of electric vehicles and smart grids, batteries are gaining in importance. Battery management systems (BMSs) are required for optimal, reliable operation. In this paper, existing BMS topologies are presented and evaluated in terms of reliability, scalability and flexibility. The decentralisation of BMSs and associated advantages are shown. A scalable, reconfigurable BMS based on a distributed architecture of self-organized, locally controlled nodes is proposed. For distributed system control, producers, batteries and consumers each are equipped with a local microcontroller based control unit, which monitors and controls the local parameters with its own computing and communication resources. Features, advantages and challenges to overcome of the proposed approach are described.</abstract>
    <parentTitle language="eng">Architecture of computing systems - ARCS 2020: 33rd international conference, Aachen, Germany, May 25-28, 2020, proceedings</parentTitle>
    <identifier type="isbn">978-3-030-52793-8</identifier>
    <identifier type="doi">10.1007/978-3-030-52794-5_13</identifier>
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    <author>Andrea Reindl</author>
    <author>Hans Meier</author>
    <author>Michael Niemetz</author>
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      <value>Renewable energy sources</value>
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    <title language="eng">Towards Key Management Challenges in the Smart Grid</title>
    <abstract language="eng">The used technology in the power system is subject of great change. Through the use of smart devices, the systems in the power grid get interconnected between each other and remote networks. Especially the remote access to the critical smart grid environment involves new challenges in the area of security. To ensure the transmitted data and the access to the system is secured, cryptographic mechanisms have to be implemented. One critical part in this task is the management of cryptographic keys. This paper explains and defines a set of basic requirements for cryptographic key management in the smart grid. These requirements are derived from challenges present in common corporate environments. Then, basic approaches in the field of key management are stated and evaluated for the applicability in the power system. Different protocols for the implementation of key management strategies are shown and an assessment regarding their suitability for the defined requirements is conducted.</abstract>
    <parentTitle language="eng">ARCS Workshop 2019 - 32nd International Conference on Architecture of Computing Systems, 20-21 May 2019, Copenhagen, Denmark</parentTitle>
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    <author>Sebastian Renner</author>
    <author>Jürgen Mottok</author>
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      <value>Cryptographic key management</value>
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      <value>post-quantum cryptography</value>
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    <title language="eng">Models for Dependable Heterogenous Multi- and Many-Core System Software Design Revisited</title>
    <abstract language="eng">Modelling approaches have to satisfy certain criteria in order to sufficiently encompass the characteristics of dependable heterogenous multi- and many-core system architectures. This work-in-progress paper gives an overview of modern modelling approaches and their related research projects, particularly those regarding domain specific architecture description languages, as well as of the specific challenges of dependable systems and heterogenous multi- and many-core designs, i.e. scheduling techniques for real-time requirements and concerns regarding functional safety. Furthermore, an ongoing research effort in order to identify a set of criteria for evaluating the eligibility of modelling approaches for the task of adequately representing these systems and their specific characteristics is presented.</abstract>
    <parentTitle language="eng">ARCS 2016, 29th International Conference on Architecture of Computing Systems, 4-7 April 2016, Nuremberg, Germany</parentTitle>
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    <author>Tobias Waegemann</author>
    <author>Tobias Langer</author>
    <author>Jürgen Mottok</author>
    <author>Lukas Osinski</author>
    <author>Friedhelm Stappert</author>
    <author>Ramin Tayakoli Kolagari</author>
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    <title language="eng">A Survey of Parallel Hard-Real Time Scheduling on Task Models and Scheduling Approaches</title>
    <abstract language="eng">The trend towards multi-core systems becomes increasinglyomnipresentandhasalreadyreachedhardreal-time systems. In the recent years more and more researchers tackle the problem of scheduling parallel tasks with real-time constraints. We present a discussion of these recent approaches to hard real-time scheduling tasks consisting of multiple threads. We identify categories in scheduling mechanisms and task systems and discuss their features, as well as the research already achieved in their ???elds. In the domain of task models we identi???ed the gang constrained task model, the order constrained task model and the unconstrained task model. These task models differ regardingtheamountandtypeofthreadexecutionconstraints, which can be expressed using the model. Regarding scheduling algorithms, we identi???ed transformation based and nontransformation based scheduling schemes. The former rely on off-line task transformation, whereas the latter doesn???t require any prior information about task structures. The presented classi???cations show, that applied scheduling algorithms mostly are not restricted to certain task models, but that they are applied quite independently.</abstract>
    <parentTitle language="eng">ARCS 2017; 30th International Conference on Architecture of Computing Systems, 3-6 April 2017, Vienna, Austria</parentTitle>
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    <author>Tobias Langer</author>
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    <title language="eng">Asynchronous Critical Sections in Real-Time Multiprocessor Systems</title>
    <abstract language="eng">Sharing data across multiple tasks in multiprocessor systems has intensively been studied in the past decades. Various synchronization protocols, the most well-known being the Priority Inheritance Protocol or the Priority Ceiling Protocol, have been established and analyzed so that blocking times of tasks waiting to access a shared resource can be upper bounded. To the best of our knowledge, all of these protocols share one commonality: Tasks that want to enter a critical section, that is already being executed by another task, immediately get blocked. In this paper, we introduce the Asynchronous Priority Ceiling Protocol (A-PCP), which makes use of aperiodic servers to execute the critical sections asynchronously, while the calling task can continue its work on non-critical section code. For this protocol, we provide a worst-case response time analysis of the asynchronous computations, as well as necessary and sufficient conditions for a feasibility analysis of a set of periodic tasks using the proposed synchronization model on a system that preemptively schedules the tasks under the rate-monotonic priority assignment.</abstract>
    <parentTitle language="eng">Architecture of Computing Systems - ARCS 2019, 32nd International Conference, Copenhagen, Denmark, May 20-23, 2019, Proceedings</parentTitle>
    <identifier type="doi">10.1007/978-3-030-18656-2_5</identifier>
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    <author>Michael Schmid</author>
    <author>Jürgen Mottok</author>
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    <title language="eng">S 3DES - Scalable Software Support for Dependable Embedded Systems</title>
    <abstract language="eng">Scalable Software Support for Dependable Embedded Systems (S3DES) achieves fault tolerance by utilizing spatial software-based triple modular redundancy for computational and voter processes on application level. Due to the parallel execution of the replicas on distinct CPU cores it makes a step towards software-based fault tolerance against transient and permanent random hardware errors. Additionally, the compliance with real-time requirements in terms of response time is enhanced compared to similar approaches. The replicated voters, the introduced mutual voter monitoring and the optimized arithmetic encoding allow the detection and compensation of voter failures without the utilization of backward recovery. Fault injection experiments on real hardware reveal that S3DES can detect and mask all injected data and program flow errors under a single fault assumption, whereas an uncoded voting scheme yields approx. 12% silent data corruptions in a similar experiment.</abstract>
    <parentTitle language="eng">Architecture of Computing Systems - ARCS 2019, 32nd International Conference, Copenhagen, Denmark, May 20-23, 2019, Proceedings</parentTitle>
    <identifier type="doi">10.1007/978-3-030-18656-2_2</identifier>
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    <author>Lukas Osinski</author>
    <author>Jürgen Mottok</author>
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    <title language="eng">Parallel Programming in Real-Time Systems</title>
    <abstract language="eng">The enormous amounts of data modern real-time systems have to process lead to expensive, long-lasting calculations. In order to manage those computations in a timely manner, parallel task models have gained a lot of popularity lately. However, parallel programming can be very cumbersome and verbose. Other computationally intensive sectors have dealt with parallel computing for decades and have accumulated their experience in the development of parallel frameworks. Examples of well known parallel runtime systems are OpenMP, Intel Threading Building Blocks (TBB) and Microsoft Parallel Pattern Library (PPL). These runtime systems allow developers to enhance parallelism in their applications in a straightforward fashion. However, those parallel frameworks and the patternbased interfaces they provide might not be easily applicable in real-time systems. In this paper, we investigate the use of parallel programming frameworks in time-critical systems. On that account, we discuss considerations for the design of real-time applications that make use of such parallel runtime systems. Furthermore, we evaluate three library-based frameworks from different computing sectors, namely Intel Threading Building Blocks, Embedded Multicore Building Blocks (EMBB) and High Performance ParalleX (HPX), by conducting benchmarks of various parallel algorithms on an embedded multicore architecture.</abstract>
    <parentTitle language="eng">Architecture of computing systems - ARCS 2019, 32nd international conference, Copenhagen, Denmark, May 20-21, 2019, proceedings</parentTitle>
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    <licence>Keine Lizenz - Es gilt das deutsche Urheberrecht: § 53 UrhG</licence>
    <author>Michael Schmid</author>
    <author>Florian Fritz</author>
    <author>Jürgen Mottok</author>
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    <completedDate>2021-02-03</completedDate>
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    <title language="eng">Security Improvements by Separating the Cryptographic Protocol from the Network Stack onto a Multi-MCU Architecture</title>
    <abstract language="eng">The number of IoT devices in SCADA and ICS systems is rising quickly, especially in the domain of critical infrastructures. But these kinds of systems are performing mission critical tasks like controlling devices in industrial facilities or substations in the smart grid. Therefore, they are subject to a lot of regulatory standards. Yet, to provide remote access over the internet, special architectures are developed to integrate a network interface into these devices without inferring with the actual functionality. However, these architectures either lack security measures against cyber-attacks or do not offer the necessary performance for time-critical communication interfaces. To solve that, an architecture consisting of three units is introduced in this paper to provide a network interface with extensive security measures and a high performance. The main feature is the isolation of the cryptographic functionality onto an additional MCU. After proposing the basic concept, the paper presents many implementation details. Based on the current state of implementation, a concept validation of the realized architecture is described.</abstract>
    <parentTitle language="eng">Architecture of Computing Systems - ARCS 2020: 33rd international conference, Aachen, Germany, May 25-28, 2020, proceedings</parentTitle>
    <identifier type="doi">10.1007/978-3-030-52794-5_14</identifier>
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    <author>Tobias Frauenschläger</author>
    <author>Sebastian Renner</author>
    <author>Jürgen Mottok</author>
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      <value>Cyber-security</value>
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      <value>Supervisory Control and Data Acquisition System Multi microcontroller setup Dos prevention Critical infrastructures</value>
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      <value>Multi microcontroller setup Dos prevention Critical infrastructures</value>
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    <title language="eng">Accelerating Real-Time Applications with Predictable Work-Stealing</title>
    <abstract language="eng">Modern compute architectures often consist of multiple CPU cores to achieve their performance, as physical properties put a limit on the execution speed of a single processor. This trend is also visible in the embedded and real-time domain, where programmers are forced to parallelize their software to keep deadlines. Additionally, embedded systems rely increasingly on modular applications, that can easily be adapted to different system loads and hardware configurations.&#13;
&#13;
To parallelize applications under these dynamic conditions, often dispatching frameworks like Threading Building Blocks (TBB) are used in the desktop and server segment. More recently, Embedded Multicore Building Blocks (EMB2) was developed as a task-based programming solution designed with the constraints of embedded systems in mind.&#13;
&#13;
In this paper, we discuss how task-based programming fits such systems by analyzing scheduler implementation variants, with a focus on classic work-stealing and the libraries TBB and EMB2. Based on the state of the art we introduce a novel resource-trading concept that allows static memory allocation in a work-stealing runtime holding strict space and time bounds. We conduct benchmarks between an early prototype of the concept, TBB and EMB2, showing that resource-trading does not introduce additional runtime overheads, while unfortunately also not improving on execution time variances.</abstract>
    <parentTitle language="eng">Architecture of computing systems - ARCS 2020: 33rd international conference, Aachen, Germany, May 25-28, 2020, proceedings</parentTitle>
    <identifier type="doi">10.1007/978-3-030-52794-5_18</identifier>
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    <author>Florian Fritz</author>
    <author>Michael Schmid</author>
    <author>Jürgen Mottok</author>
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