Введение к работе
Актуальность проблемы. Создание новых сетей связи, равно как и модернизация старых, основывается в настоящее время на внедрении цифровых систем передачи и обработки информации. Подобные системы, уже в случае их использования только в отдельных звеньях сети, позволяют обеспечить предоставление ряда услуг, до этого являвшихся недоступными, а введение в эксплуатацию цифровых сетей, как междугородных так и местных оказывает существенное влияние уже на саму инфраструктуру общественной формации.
Как известно любая сеть связи состоит из трех основных компонентов: систем коммутации, систем передачи и каналов связи. Наиболее сложным элементом в составе сети являются системы коммутации. При этом с увеличением «интеллектуальности» сети увеличиваются требования, предъявляемые к ее компонентам и в первую очередь к системам коммутации.
На сегодня, основной задачей, решаемой в процессе создания систем коммутации является разработка программного обеспечения. Как показано в ряде источников и как признают сами разработчики, этап создания алгоритмического и программного обеспечения является наиболее сложным и трудоемким, занимая до 90% ресурсов всего проекта.
Увеличение сложности программных продуктов привело к необходимости формирования нового подхода к созданию алгоритмического и программного обеспечения, при котором процесс разработки рассматривается как своего рода технология, которая, как и всякая другая технология делится на ряд этапов. Каждый из которых выполняется в соответствии с правилами, которые могут быть определены с различным уровнем формализации.
На сегодня можно констатировать, что практически каждая крупная фирма, занимающаяся созданием систем связи имеет собственную технологию для разработки программного обеспечения, стоящуюся на использовании различных инструментальных систем, таких как система NBS Национального бюро стандартов США, система ITU-T PANDORA, системы RNIN, SDT, SPIDER, EWS, SQUIGGLES и т.д. Из отечественных систем молено выделить ПРАНАС и АРХИТЕКТОР. Каждая из систем использует определенный язык формального описания. Основными из которых являются SDL, LOTOS, ESTELLE, PSL, RSL, SA, COSY, из отечественных языков наибольшую известность получили SDL/PLUS и ОСА.
Вместе с тем, вопросам математического описания алгоритмических процессов систем работающих в реальном режиме времени посвящено гораздо меньше исследований (А.Н. Берлин, В.Н. Агафонов, И.В. Вельбицкий, В.В. Липаев, В.Е. Котов, J. Piterson, М. Alford). Что связано с рядом факторов, основными из которых являются:
существовавшая до последнего времени аппаратная база налагала жесткие требования на программное обеспечение, делая его в ряде случаев ориентированным не па абстрактное
решение тех или иных алгоритмических задач, а на решение этих задач с учетом специфики той или иной аппаратной среды;
создание новых инструментальных средств связано с большим количеством как
прямых, так и косвенных расходов, что делает подобные исследования малопривлекательными
для конкретного производителя по крайней мере до тех пор, пока новые задачи могут быть
решены с использованием уже имеющихся средств.
Однако развитие микроэлектроники в последние годы привело к снижению критичности
требований определяемых аппаратной базой, что наряду с увеличением сложности систем
приводит к переносу акцентов с алгоритмического обеспечения, ориентированного на
конкретную аппаратную среду к алгоритмическому обеспечению, ориентированному на
. абстрактное математическое определение задач.
Поэтому актуальным является исследование математических методов описания алгоритмического обеспечения в общем и алгоритмического обеспечения систем связи, как наиболее сложных систем, в частности.
Цели работы и задачи исследования. Целью диссертационной работы является исследование методов и разработка методики математического описания алгоритмического обеспечения систем коммутации.
Методы исследования. Решение поставленных задач осуществлялось с использованием методов теории вычислимости и теории конечных автоматов.
Научная новизна работы заключается в следующем:
проведено исследование принципов построения алгоритмического обеспечения систем
коммутации и показано, что процесс обслуживания вызова узлом коммутации может быть
описан математической моделью Расширенного Конечного Автомата (РКА) с использованием
того или иного класса вычислимых функций;
получена универсальная функция для функций описывающих работу конечных автоматов;
в результате исследования способов представления универсальной функции для конечных автоматов сделан вывод о целесообразности использования табличной формы представления (универсальной таблицы);
разработана методика перехода от описания КА в виде SDL-диаграмм к его описанию в форме универсальной таблице;
разработан алгоритм обработки универсальной таблицы.
Практическая ценность проведенных исследований заключается в следующем.
Предложенная методика представления алгоритмического обеспечения систем
коммутации в табличном виде позволяет перейти от программного обеспечения строящегося на использовании исполняемых программ к программному обеспечению строящегося на
использовании структур данных и универсальной системы их обработки, что упрощает процесс внесения изменений и расширения существующего программного обеспечения.
Описание алгоритмов работы систем коммутации в математическом виде с использованием определенного класса вычислимых функций позволяет с одной стороны рассматривать алгоритмическое обеспечение в качестве абстрактного объекта отдельно от конкретной реализации той или иной системы и с другой стороны производить настройку абстрактных алгоритмов на конкретную среду с гарантией того что алгоритмическая задача будет успешно решена ввиду вычислимости описывающей ее функции.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Предложенная модель представления алгоритмического обеспечения систем
коммутации.
-
Методика перехода от описания алгоритмического обеспечения систем коммутации в виде SDL-диаграмм к его описанию в форме универсальной таблицы. ---..,.
-
Функциональное описание алгоритмов работы узла коммутации с использованием класса вычислимых функций (МНР-операторов).
-
Разработанный алгоритм обработки универсальной таблицы.
-
Принципы организации вычислительного процесса., системы коммутации, алгоритмическое обеспечение которой строится на основе метода универсальной программы.
-
Принципы организации вычислительного процесса тестирования ситуаций взаимодействия протоколов сигнализации, алгоритмическое обеспечение которого строится на основе метода универсальной программы.
Реализация результатов работы. Основные теоретические и практические результаты диссертационной работы внедрены как в отечественной, так и в зарубежной промышленности, о чем имеются соответствующие документы.
Апробация результатов работы. Результаты работы обсуждались и были одобрены на 49, 50, 51, 52, 53 научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Государственного университета телекоммуникаций. По результатам диссертации опубликовано 10 работ.
Личный вклад автора. Основные научные положения, теоретические выводы и рекомендации, содержащиеся в работе, получены автором самостоятельно.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и 4 приложений.
