A Model-Based Development and Verification Framework for Distributed System-on-Chip Architecture

The capabilities and thus, design complexity of VLSI-based embedded systems have increased tremendously in recent years, riding the wave of Moore’s law. The time-to-market requirements are also shrinking, imposing challenges to the designers, which in turn, seek to adopt new design methods to increase their productivity. As an answer to these new pressures, modern day systems have moved towards on-chip multiprocessing technologies. New architectures have emerged in on-chip multiprocessing in order to utilize the tremendous advances of fabrication technology. Platform-based design is a possible solution in addressing these challenges. The principle behind the approach is to separate the functionality of an application from the organization and communication architecture of hardware platform at several levels of abstraction. The existing design methodologies pertaining to platform-based design approach don’t provide full automation at every level of the design processes, and sometimes, the co-design of platform-based systems lead to sub-optimal systems. In addition, the design productivity gap in multiprocessor systems remain a key challenge due to existing design methodologies. This thesis addresses the aforementioned challenges and discusses the creation of a development framework for a platform-based system design, in the context of the SegBus platform - a distributed communication architecture. This research aims to provide automated procedures for platform design and application mapping. Structural verification support is also featured thus ensuring correct-by-design platforms. The solution is based on a model-based process. Both the platform and the application are modeled using the Unified Modeling Language. This thesis develops a Domain Specific Language to support platform modeling based on a corresponding UML profile. Object Constraint Language constraints are used to support structurally correct platform construction. An emulator is thus introduced to allow as much as possible accurate performance estimation of the solution, at high abstraction levels. VHDL code is automatically generated, in the form of “snippets” to be employed in the arbiter modules of the platform, as required by the application. The resulting framework is applied in building an actual design solution for an MP3 stereo audio decoder application.

Design and validation of stateful composite RESTful web services

A web service is a software system that provides a machine-processable interface to the other machines over the network using different Internet protocols. They are being increasingly used in the industry in order to automate different tasks and offer services to a wider audience. The REST architectural style aims at producing scalable and extensible web services using technologies that play well with the existing tools and infrastructure of the web. It provides a uniform set of operation that can be used to invoke a CRUD interface (create, retrieve, update and delete) of a web service. The stateless behavior of the service interface requires that every request to a resource is independent of the previous ones facilitating scalability. Automated systems, e.g., hotel reservation systems, provide advanced scenarios for stateful services that require a certain sequence of requests that must be followed in order to fulfill the service goals. Designing and developing such services for advanced scenarios with REST constraints require rigorous approaches that are capable of creating web services that can be trusted for their behavior. Systems that can be trusted for their behavior can be termed as dependable systems. This thesis presents an integrated design, analysis and validation approach that facilitates the service developer to create dependable and stateful REST web services. The main contribution of this thesis is that we provide a novel model-driven methodology to design behavioral REST web service interfaces and their compositions. The behavioral interfaces provide information on what methods can be invoked on a service and the pre- and post-conditions of these methods. The methodology uses Unified Modeling Language (UML), as the modeling language, which has a wide user base and has mature tools that are continuously evolving. We have used UML class diagram and UML state machine diagram with additional design constraints to provide resource and behavioral models, respectively, for designing REST web service interfaces. These service design models serve as a specification document and the information presented in them have manifold applications. The service design models also contain information about the time and domain requirements of the service that can help in requirement traceability which is an important part of our approach. Requirement traceability helps in capturing faults in the design models and other elements of software development environment by tracing back and forth the unfulfilled requirements of the service. The information about service actors is also included in the design models which is required for authenticating the service requests by authorized actors since not all types of users have access to all the resources. In addition, following our design approach, the service developer can ensure that the designed web service interfaces will be REST compliant. The second contribution of this thesis is consistency analysis of the behavioral REST interfaces. To overcome the inconsistency problem and design errors in our service models, we have used semantic technologies. The REST interfaces are represented in web ontology language, OWL2, that can be part of the semantic web. These interfaces are used with OWL 2 reasoners to check unsatisfiable concepts which result in implementations that fail. This work is fully automated thanks to the implemented translation tool and the existing OWL 2 reasoners. The third contribution of this thesis is the verification and validation of REST web services. We have used model checking techniques with UPPAAL model checker for this purpose. The timed automata of UML based service design models are generated with our transformation tool that are verified for their basic characteristics like deadlock freedom, liveness, reachability and safety. The implementation of a web service is tested using a black-box testing approach. Test cases are generated from the UPPAAL timed automata and using the online testing tool, UPPAAL TRON, the service implementation is validated at runtime against its specifications. Requirement traceability is also addressed in our validation approach with which we can see what service goals are met and trace back the unfulfilled service goals to detect the faults in the design models. A final contribution of the thesis is an implementation of behavioral REST interfaces and service monitors from the service design models. The partial code generation tool creates code skeletons of REST web services with method pre and post-conditions. The preconditions of methods constrain the user to invoke the stateful REST service under the right conditions and the post condition constraint the service developer to implement the right functionality. The details of the methods can be manually inserted by the developer as required. We do not target complete automation because we focus only on the interface aspects of the web service. The applicability of the approach is demonstrated with a pedagogical example of a hotel room booking service and a relatively complex worked example of holiday booking service taken from the industrial context. The former example presents a simple explanation of the approach and the later worked example shows how stateful and timed web services offering complex scenarios and involving other web services can be constructed using our approach.

Composing Web Services

Web-palvelut muodostavat keskeisen osan semanttista web:iä. Ne mahdollistavat nykyaikaisen ja tehokkaan välineistön hajautettuun laskentaan ja luovat perustan palveluperustaisille arkkitehtuureille. Verkottunut automatisoitu liiketoiminta edellyttää jatkuvaa aktiivisuutta kaikilta osapuolilta. Lisäksi sitä tukevan järjestelmäntulee olla joustava ja sen tulee tukea monipuolista toiminnallisuutta. Nämä tavoitteet voidaan saavuttamaan yhdistämällä web-palveluita. Yhdistämisprosessi muodostuu joukosta tehtäviä kuten esim. palveluiden mallintaminen, palveluiden koostaminen, palveluiden suorittaminen ja tarkistaminen. Työssä on toteutettu yksinkertainen liiketoimintaprosessi. Toteutuksen osalta tarkasteltiin vaihtoehtoisia standardeja ja toteutustekniikoita. Myös suorituksen optimointiin liittyvät näkökulmat pyrittiin ottamaan huomioon.

A systematic mapping study of web services discovery mechanisms

Context: Web services have been gaining popularity due to the success of service oriented architecture and cloud computing. Web services offer tremendous opportunity for service developers to publish their services and applications over the boundaries of the organization or company. However, to fully exploit these opportunities it is necessary to find efficient discovery mechanism thus, Web services discovering mechanism has attracted a considerable attention in Semantic Web research, however, there have been no literature surveys that systematically map the present research result thus overall impact of these research efforts and level of maturity of their results are still unclear. This thesis aims at providing an overview of the current state of research into Web services discovering mechanism using systematic mapping. The work is based on the papers published 2004 to 2013, and attempts to elaborate various aspects of the analyzed literature including classifying them in terms of the architecture, frameworks and methods used for web services discovery mechanism. Objective: The objective if this work is to summarize the current knowledge that is available as regards to Web service discovery mechanisms as well as to systematically identify and analyze the current published research works in order to identify different approaches presented. Method: A systematic mapping study has been employed to assess the various Web Services discovery approaches presented in the literature. Systematic mapping studies are useful for categorizing and summarizing the level of maturity research area. Results: The result indicates that there are numerous approaches that are consistently being researched and published in this field. In terms of where these researches are published, conferences are major contributing publishing arena as 48% of the selected papers were conference published papers illustrating the level of maturity of the research topic. Additionally selected 52 papers are categorized into two broad segments namely functional and non-functional based approaches taking into consideration architectural aspects and information retrieval approaches, semantic matching, syntactic matching, behavior based matching as well as QOS and other constraints.

Web Services In Symbian OS

This thesis presents different aspects of Web Services usage in Symbian OS that is an operating system for handheld devices. The practical part of the work was to develop Symbian OS client application for Web Services. It produced four reusable software components. XML enables platform and programming language independent services. Web Services use XML to create standardized message oriented services that are accessed through HTTP. Web Services are moving towards dynamic B2B interaction. Web Services increases the amount of transferred data, which is not desirable in mobile networks where transfer speed is slower than in the traditional networks. However the modern mobile networks are able to transfer the extra payload with reasonable time. XML processing is not a big problem. Web Services can be accessed from the modern mobile devices and they can cut down the development costs.

Web Services osana sovellusintegraatiota toiminnanohjausjärjestelmässä

Työssä esitellään Web Services -konseptia ja sovellusintegraatiota, sekä toteutetaan toiminnanohjausjärjestelmästä yrityksen asiakkaalle tietoja välittävään palveluun tuki Web Services -arkkitehtuurille. Palvelun tehtävänä on huolehtia yrityksen ja sen liiketoimintakumppaneiden välisestä XML-pohjaisesta viestiliikenteestä. Työn teoriaosassa perehdytään sovellusintegraatioon ja sen osa-alueisiin, Web Services -konseptiin ja -standardeihin sekä sen kanssa kilpaileviin tekniikoihin. Käytännön osuudessa toteutetaan paperiteollisuusyrityksen tilaus- ja toimitustietoja XML:n avulla lähettävään Java-pohjaiseen järjestelmään tuki SOAP-viesteille, sekä WSDL-kuvaukset palveluille. Työssä tutkitaan Web Services -arkkitehtuurin soveltuvuutta ja implementoinnin helppoutta toimintaohjausjärjestelmään. Tuloksena todetaan Web Services -arkkitehtuurin olevan mielenkiintoinen ja monella tapaa integrointia helpottava tekniikka. Arkkitehtuurin standardien puutteiden ja varhaisten versioiden takia tekniikan todetaan kuitenkin olevan monelta osin riittämätön ja epäkypsä toteuttamaan yritysten kriittisten järjestelmien integrointia.

The case of web based information environment in web based weight management services

Abstrakti

Web-palveluiden turvallisuus tietojärjestelmien välisessä integraatiossa

Tämän diplomityön tavoitteena oli tutkia liiketoiminnallisessaympäristössä olevia Web-palvelu -teknologialla toteutettujen integraatioprojektien tietoturvaa. Web-palvelut ovat SOAP-muotoisia HTTP-protokollalla välitettäviä viestejä, joilla voidaan välittää tietoa tietojärjestelmästä toiseen tai suorittaa liiketoiminnan tapahtumia. Työssä käsiteltiin erilaisia tietoturvallisuuteen vaikuttavia osa-alueita ja niiden sopivuutta Web-palveluihin. Tietoturvaa on käsitelty enimmäkseen liiketoiminnallisesta näkökulmasta. Työssä havaittiin tietoturvan koostuvan monesta osa-alueesta. Osa-alueista muodostuutietoturvallinen kokonaisuus, jossa on mukana valitut teknologiat, haluttu tietoturvallisuuden taso, integroitavat tietojärjestelmät sekä näiden yhteenliittäminen ja prosessit. Jokaisen integraatioprojektin ollessa oma kokonaisuutensa, on yleispätevän tietoturvan rakentaminen vaikeaa. Tämän seurauksena tietoturvaa tulee käsitellä jatkuvasti integraatioprojektin eri vaiheissa tietoturvan vaatimusten mukaan.

Sähköisten reseptien hallinta

Sähköinen reseptijärjestelmä nykyisessä muodossaan sai alkunsa Sosiaali- ja terveysministeriön aloitteesta ja Kansaneläkelaitoksen toimesta vuoden 2001 aikana. Käytössä oleva kansallinen reseptipalvelin mahdollistaa potilaiden oikeudet muun muassa apteekin vapaaseen valintaan ja lääkkeiden suorakorvausmenetelmään. Sähköinen resepti pyritään integroimaan olemassa olevien potilasrekisterijärjestelmien yhteyteen, joten semanttisen webin tuomat teknologiat kuten Web-palvelut ja XML-pohjaiset kielet ovat tärkeässä asemassa reseptien hallinnassa. Tässä työssä pyritään esittämään sähköisen reseptijärjestelmän toimintaa ja sen mahdollistavia jo olemassa olevia tekniikoita. Esille tuodaan myös uusia lisäarvoa tuovia tekniikoita, kuten RDF(S)-kuvauskielet, jotka mahdollistavat muun muassa resepteihin kohdistuvat kyselyt ja täten uudet terveyspalvelut sekä potilaille että lääkäreille. Oleellista on tietenkin myös tietoturva, sillä organisaatioiden välillä resepteissä liikkuu arkaluontoisia tietoja. Turvallisuutta pyritään edistämään muun muassa sähköisillä allekirjoituksilla ja älykorttien avulla tapahtuvalla järjestelmään tunnistautumisella. Jotta sähköinen resepti toimisi tulevaisuudessakin halutulla tavalla ja mahdollistaisi lisäarvopalveluita, on siinä panostettava sisällön lisäksi senkuvaamiseen. Sisällön ja sen suhteiden tarkka määrittely auttaa muun muassa reseptikyselyjen tekemisessä, mikä onkin olennainen osa potilasturvallisuuden ylläpitoa. Kuvauskielien ja ontologioiden käyttö voi myös auttaa lääkehoidon määrittämisessä useiden erilaisten ja jatkuvasti lisääntyvien lääkkeiden viidakossa, kun lääkkeitä voidaan etsiä tietokannoista reseptin kirjoituksen yhteydessä.

Developing a web portal for managing marketing campaign information

Diplomityö liittyy Accenturen projektiin, jossa kehitettiin asiakkaalle CMS Web-portaali, jonka tarkoitus on tarjota mekanismi tuote- ja kampanjainformaation luontiin ja hallintaan sekä hallita niihin liittyviä budjettiprosesseja yrityksen Intranetissä. Työn tavoitteena on kuvata CMS-portaalin kehitysprosessia ja koota projektin aikana saadut opit ja parannusehdotukset. Tavoitteena on myös esittää ideoita havaittujen ongelmien ehkäisemiseksi tulevissa projekteissa. Portaalin kehitysprojektinsuurimmat haasteet liittyivät tietojärjestelmien kehitysympäristöihin, portaali- ja sisällönhallintapuolen yhdistämiseen sekä tiimikehitykseen. Kun portaaliprojekti tehdään asiakkaan tiloissa, ei täyttä kontrollia kehitysympäristöistä voi saada. Jos kehitysympäristöjen kanssa on ongelmia, niistä on syytä kommunikoida selkeästi ja ammattimaisesti asiakkaan kehitysympäristöistä vastaavalle taholle. Yhteistyö ja hyvät henkilökohtaiset suhteet asiakkaan kanssaovat tärkeitä. Jos portaalin sisällönhallintatarpeet eivät ole erittäin rajoittuneet, on suositeltavaa käyttää erillistä sisällönhallintaohjelmistoa portaalin sisällön hallitsemiseksi. Pienemmillekin projekteille tämä mahdollistaa paremmat laajennusmahdollisuudet. Portaali- ja sisällönhallintapuolenyhdistäminen kannattaa tehdä ohjelmistojen tarjoajien ohjeiden mukaan ja yleisiä menettelytapoja noudattaen. Yleisillä menettelytavoilla tarkoitetaan portaalinja sisällönhallinnan yhdistämisessä sitä, että portaali vastaanottaa sisältöä sisällönhallintajärjestelmältä, mutta kaikki sisällön muokkaustoimenpiteet tehdään sisällönhallintajärjestelmän käyttöliittymän kautta. Jos mukautettuja menettelytapoja on käytettävä, näiden kehittämiselle on varattava niiden vaatima aika. Tällöin Web-palveluiden käyttöä kannattaa harkita, koska Web-palvelut auttavat ohjelmistojen yhdistämisessä etenkin, kun yhdistäminen tehdään mukautetusti. Kun portaali tehdään käyttäen tiimikehitystyötä, on käytettävä myös versionhallintajärjestelmää, jolla estetään päällekkäisten muutosten mahdollisuus. Kehitysprosessin yhdenmukaistamiseksi on erittäin suositeltavaa tehdä yleinen kehitysohjedokumentti. Lisäksi on huolehdittava siitä, että kaikki kehittäjät noudattavat yleisiä kehitysohjeita, jotta yhdenmukaisuuden mukanaan tuomat edut saavutetaan mahdollisimman hyvin.

Mobile E-commerce business model – A value web based approach to business models in mobile gaming industry

Tämän tutkimuksen tavoitteena oli tutkia langattomien internet palveluiden arvoverkkoa ja liiketoimintamalleja. Tutkimus oli luonteeltaan kvalitatiivinen ja siinä käytettiin strategiana konstruktiivista case-tutkimusta. Esimerkkipalveluna oli Treasure Hunters matkapuhelinpeli. Tutkimus muodostui teoreettisesta ja empiirisestä osasta. Teoriaosassa liitettiin innovaatio, liiketoimintamallit ja arvoverkko käsitteellisesti toisiinsa, sekä luotiin perusta liiketoimintamallien kehittämiselle. Empiirisessä osassa keskityttiin ensin liiketoimintamallien luomiseen kehitettyjen innovaatioiden pohjalta. Lopuksi pyrittiin määrittämään arvoverkko palvelun toteuttamiseksi. Tutkimusmenetelminä käytettiin innovaatiosessiota, haastatteluja ja lomakekyselyä. Tulosten pohjalta muodostettiin useita liiketoimintakonsepteja sekä kuvaus arvoverkon perusmallista langattomille peleille. Loppupäätelmänä todettiin että langattomat palvelut vaativat toteutuakseen useista toimijoista koostuvan arvoverkon.

Web-palvelutekniikka teollisuuden tietojärjestelmäintegraation kehitysvälineenä

Tänä päivänä tiedon nopea saatavuus ja hyvä hallittavuus ovat liiketoiminnan avainasioita. Tämän takia nykyisiä tietojärjestelmiä pyritään integroimaan. Integraatio asettaa monenlaisia vaatimuksia, jolloin sopivan integraatiomenetelmän ja -teknologian valitsemiseen pitää paneutua huolella. Integraatiototeutuksessa tulisi pyrkiä ns. löyhään sidokseen, jonka avulla voidaan saavuttaa aika-, paikka- ja alustariippumattomuus. Tällöin integraation eri osapuolien väliset oletukset saadaan karsittua minimiin, jonka myötä integraation hallittavuus ja vikasietoisuus paranee. Tässä diplomityössä keskitytään tutkimaan nykyisin teollisuuden käytössä olevien integraatiomenetelmien ja -teknologioiden ominaisuuksia, etuja ja haittoja. Lisäksi työssä tutustutaan Web-palvelutekniikkaan ja toteutetaan asynkroninen tiedonkopiointisovellus ko. teknologian avulla. Web-palvelutekniikka on vielä kehittyvä palvelukeskeinen teknologia, jolla pyritään voittamaan monet aiempia teknologioita vaivanneet ongelmat. Yhtenä teknologian päätavoitteista on luoda löyhä sidos integroitavien osapuolien välille ja mahdollistaa toiminta heterogeenisessa ympäristössä. Teknologiaa vaivaa kuitenkin vielä standardien puute esimerkiksi tietoturva-asioissa sekä päällekkäisten standardien kehitys eri valmistajien toimesta. Jotta teknologia voi yleistyä, on nämä ongelmat pystyttävä ratkaisemaan.

Web Client for Smart Messaging Exchange

TeliaSoneran älykkään viestintäjärjestelmän kehitysluonnoksella (SME) pilotoidaan prototyyppipalveluita, joiden avulla asiakkaat voivat välittää viestejä matkapuhelimilla sekä tietokoneilla. SME:n peruspalveluita voidaan käyttää SIP-standardin mukaisilla asiakasohjelmilla sekä SME:n omilla WAP- ja WWW-käyttöliittymillä. Käyttäjät voivat nähdä toistensa tilatiedon, muuttaa omaa tilatietoaan sekä lähettää SIP-pikaviestejä, sähköpostiviestejä ja tekstiviestejä. Käyttäjät voivat myös ylläpitää listaa yhteyshenkilöistään, vastaanottaa pikaviestejä ja selata vastaanotettuja viestejä. Diplomityössä käsitellään yleisesti SME-järjestelmän rakennetta ja paneudutaan tutkimaan työssä toteutetun SME:n WWW-asiakasohjelman toteutusta. Diplomityössä käydään läpi projektiin liittyviä standardeja, suosituksia, toteustekniikoita sekä palveluita. Lisäksi tarkastellaan työssä hyödynnettyjä ohjelmointirajapintoja, nykyisiä älypuhelimia sekä niiden Internet-selaimia, jotka rajoittavat WWW-asiakaspalvelun toteutuksessa käytettyjä toteutustekniikkavaihtoehtoja. Lopuksi esitellään toteutettujen ohjelmistojen sisäistä rakennetta ja toimintaa.

Managing R&D Content with Web-based KM Software

Työssä tutkittiin tehokasta tietojohtamista globaalin metsäteollisuusyrityksen tutkimus ja kehitys verkostossa. Työn tavoitteena oli rakentaa kuvaus tutkimus ja kehitys sisällön hallintaan kohdeyrityksen käyttämän tietojohtamisohjelmiston avulla. Ensin selvitettiin käsitteitä tietämys ja tietojohtaminen kirjallisuuden avulla. Selvityksen perusteella esitettiin prosessimalli, jolla tietämystä voidaan tehokkaasti hallita yrityksessä. Seuraavaksi analysoitiin tietojohtamisen asettamia vaatimuksia informaatioteknologialle ja informaatioteknologian roolia prosessimallissa. Verkoston vaatimukset tietojohtamista kohtaan selvitettiin haastattelemalla yrityksen avainhenkilöitä. Haastatteluiden perusteella järjestelmän tuli tehokkaasti tukea virtuaalisten projektiryhmien työskentelyä, mahdollistaa tehtaiden välinen tietämyksen jakaminen ja tukea järjestelmään syötetyn sisällön hallintaa. Ensiksi järjestelmän käyttöliittymän rakenne ja salaukset muokattiin vastaamaan verkoston tarpeita. Rakenne tarjoaa työalueen työryhmille ja alueet tehtaiden väliseen tietämyksen jakamiseen. Sisällönhallintaa varten järjestelmään kehitettiin kategoria, profiloitu portaali ja valmiiksi määriteltyjä hakuja. Kehitetty malli tehostaa projektiryhmien työskentelyä, mahdollistaa olemassa olevan tietämyksen hyväksikäytön tehdastasolla sekä helpottaa tutkimus ja kehitys aktiviteettien seurantaa. Toimenpide-ehdotuksina esitetään järjestelmän integrointia tehtaiden operatiivisiin ohjausjärjestelmiin ja ohjelmiston käyttöönottoa tehdastason projektinhallinta työkaluksi.Ehdotusten tavoitteena on varmistaa sekä tehokas tietämyksen jakaminen tehtaiden välillä että tehokas tietojohtaminen tehdastasolla.

Web-palvelut ja niiden käyttö tietojärjestelmän rajapintojen toteutuksessa.

Työssä luodaan yleiskuva Web-palvelut -tekniikasta ja toteutetaan sen avulla kahden tietojärjestelmän integrointi. Web-palvelut on uusi toteutustekniikasta riippumaton lähestymistapa tietojärjestelmien integrointiin, organisaatioiden väliseen sähköiseen liiketoimintaan ja sovelluslogiikan hajautukseen. Työssä keskitytään Web-palveluiden alemman tason perusteknologioiden (SOAP, WSDL ja UDDI) tarkasteluun. Työn teoriaosassa määritellään Web-palvelut ja kuvataan Web-palveluiden arkkitehtuuri sekä arkkitehtuurin toteuttavat standardit. Soveltavassa osassa toteutetaan kahden tietojärjestelmän integrointi Web-palveluiden avulla. Web-palveluiden käyttöä ja luontia helpottamaan toteutettiin yleiskäyttöinen komponentti, jota voidaan käyttää myöhemmin muissa vastaavissa projekteissa. Työssä tarkastellaan Web-palveluiden käytettävyyttä organisaation tietojärjestelmien sisäisessä integroinnissa ja sovelluslogiikan hajautuksessa. Tarkastelun tuloksena todetaan, että Web-palvelut on tällä hetkellä keskeneräinen tekniikka ja soveltuu toistaiseksi vain yksinkertaisten ongelmien ratkaisemiseen. Tulevaisuudessa Web-palveluilla on kuitenkin edellytykset yleistyä sekä integroinnin että sovelluslogiikan hajautuksen perustekniikkana.