Ви є тут

Методика моделювання протоколів інформаційного обміну з використанням апаратів Е-мереж та ймовірносно-часових графів.

Автор: 
Дуравкін Євген Володимирович
Тип роботи: 
Дис. канд. наук
Рік: 
2003
Артикул:
0403U003616
129 грн
Додати в кошик

Вміст

РАЗДЕЛ 2
ОПИСАНИЕ И АНАЛИЗ МОДЕЛЕЙ ПРОТОКОЛОВ
ИНФОРМАЦИОННОГО ОБМЕНА

2.1. Описание протоколов с использованием Е-сетей

Введенные (п. 1.3) дополнения в аппарат Е-сетей делают его наиболее эффективным средством построения имитационных моделей протоколов информационного обмена (ИО) и их компонентов, сочетающим в себе способности к описанию параллельных независимых конкурирующих процессов и наглядное представление модели.
При постановке задачи на исследование (п.1.2) в качестве исходных данных выступают состав и алгоритмы работы аппаратуры, программного обеспечения, которые в соответствии с рекомендациями МККТТ [20, 67] на этапах спецификации и планирования представляются либо в виде схем алгоритмов программ и функционирования аппаратуры, либо в виде SDL-диаграмм. Следовательно, при использовании Е-сетей в качестве аппарата формального описания математической модели исследуемой системы необходимо рассмотреть механизмы перевода исходных данных в термины аппарата Е-сетей.
В случае представления исходных данных в виде схем алгоритмов построение графа Е-сети предполагается производить в соответствии с методикой, разработанной в [93, 96] для сетей Петри. Согласно этой методике при преобразовании схемы алгоритма в граф сети Петри все вершины представленного алгоритма заменяются дугами сети, а дуги алгоритма заменяются вершинами графа сети с соблюдением соответствующих правил. Основываясь на том, что Е-сеть является надмножеством сетей Петри, можно сделать вывод, что данная методика, в общем, применима и для перехода к Е-сети. Особенностью аппарата Е-сетей является наличие нескольких типов переходов и периферийных мест. Эта особенность учитывается следующим образом. Все элементы алгоритма моделируемой системы, отображающие ввод (вывод) данных из (в) внешних устройств (клавиатура, накопители, смежный уровень архитектуры ВОС и т.п.), при переходе к графу Е-сети отображаются периферийными макроместами-генераторами и макроместами-поглотителями (п.1.2). Элементы алгоритмов, отображающие действия, связанные с принятием решения, размножением (объединением) информационного потока, выполнением нескольких условий при переходе к Е-сети, отображаются переходами соответствующего типа (приложение А).
Непосредственное использование языка SDL для создания имитационных моделей с целью оценки качественных показателей той или иной возможной реализации протокола затруднено, поскольку, во-первых, средствами SDL нельзя отобразить параллельные, независимые информационные потоки, во-вторых, SDL - диаграмма описывает алгоритм функционирования исследуемой системы без учета конкретной аппаратурной реализации. Это следует из того, что язык SDL рассматривает объект описания как "черный ящик" - автомат, определенным образом реагирующий на входные сигналы. Такое представление удобно для разработки алгоритмического обеспечения, но не для имитационного моделирования с описанием параллельных потоков задач и структур конкретных частей применительно к данной предметной области.
Пример упрощенной SDL-диаграммы установления соединения для протокола Х.21 приведен в приложении В.
SDL-диаграмма хотя и задает последовательность действий алгоритмом не является, поэтому непосредственный переход от SDL-диаграммы к Е-сети невозможен в силу следующих причин.
1. Позиции SDL-диаграммы имеют различный функциональный смысл и не могут быть однозначно отображены дугами сети (например, ЗАДАЧА и РЕШЕНИЕ).
2. Топология SDL и Е-сети различна. В SDL-диаграмме обязательно указываются вершины с выходными сигналами во внешнюю среду, которые располагаются последовательно с вершинами состояний протокола как автомата. Эти сигналы могут инициировать какие-то процессы во внешней среде, но не будут участвовать в дальнейших фазах обработки данных. При моделировании такого процесса аппаратом Е-сетей должно быть разветвление процесса (рис. 2.1, б), а не последовательное, как в SDL, расположение вершин (рис. 2.1, а).
В приведенном фрагменте Е-сети место р1 отображает состояние, эквивалентное состоянию 3 "Переход к селекции", место р2 - состоянию 5 "Ожидание ООД", периферийное место bp1 моделирует выдачу в канал адреса вызываемого абонента, переход (сигналы селекции) J1 - моделирует процесс выдачи в канал адреса вызываемого абонента и перехода ООД в состояние ожидания.

а) б)
Рис. 2.1. Различия в топологии между SDL-диаграммой и графом Е-сети

Для перехода от SDL- диаграммы к Е-сети можно использовать соответствия между понятиями теории конечных автоматов, на которой базируется SDL, и понятиями теории Е-сетей. Анализ основных определений языка SDL позволяет провести следующие соответствия между ними [24]:
ВХОД - множество входных сигналов, характеризующих взаимодействие СОД со внешней средой;
ВЫХОД - множество выходных сигналов, вырабатываемых для потребителей;
СОСТОЯНИЕ - множество устойчивых внутренних состояний моделируемого объекта;
РЕШЕНИЕ - множество неустойчивых внутренних состояний, из которых возможен переход в одно из нескольких альтернативных состояний в зависимости от значений управляющего сигнала;
ЗАДАЧА - функции переходов и выходов. Содержание задач определяет порядок взаимодействия с внешней средой и функционирование структурных единиц СОД (аппаратуры передачи (приема) сообщений, канала связи, маршрутизаторов и т.д.).
Определения СИГНАЛ и ПЕРЕХОД являются объединением перечисленных выше определений, графические символы им не присвоены и для сетевого описания использовать их не будем.
Формальное описание SDL-диаграммы есть множество [20]:
SDL= {I, 0, S, R, P, f, g},
где I - конечное множество символов ВХОД;
О - конечное множество символов ВЫХОД;
S - конечное множество символов СОСТОЯНИЕ;
R - конечное множество символов РЕШЕНИЕ;
Р - конечное множество символов ЗАДАЧА;
f - функц