Программное обеспечение инструментально-технологической системы проектиро-вания телекоммуникаций со сменяемым набором модулей моделирования

Рассмотрена многоуровневая архитектура математического и программного обеспечения процессов проектирования телекоммуникационных сетей. Проведен анализ наиболее перспективных инструментальных технологических систем проектирования с интегрируемой средой моделирования. Определена функциональная структу...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Date:	2010
Main Authors:	Жуков, И.А., Ластовченко, М.М., Лукашенко, В.В., Терещенко, В.С., Ярмолович, М.А.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Інститут програмних систем НАН України 2010
Subjects:	Паралельне програмування. Розподілені системи і мережі
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/14690
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Программное обеспечение инструментально-технологической системы проектиро-вания телекоммуникаций со сменяемым набором модулей моделирования/ И.А. Жуков, М.М. Ластовченко, В.В. Лукашенко, В.С. Терещенко, М.А. Ярмолович// Пробл. програмув. — 2010. — № 2-3. — С. 155-161. — Бібліогр.: 15 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-14690
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-146902025-02-23T20:08:40Z Программное обеспечение инструментально-технологической системы проектиро-вания телекоммуникаций со сменяемым набором модулей моделирования Software instrumental-technological system design of telecommunications with a changing set of modules modelling Жуков, И.А. Ластовченко, М.М. Лукашенко, В.В. Терещенко, В.С. Ярмолович, М.А. Паралельне програмування. Розподілені системи і мережі Рассмотрена многоуровневая архитектура математического и программного обеспечения процессов проектирования телекоммуникационных сетей. Проведен анализ наиболее перспективных инструментальных технологических систем проектирования с интегрируемой средой моделирования. Определена функциональная структура и обоснованы требования к программному обеспечению интегрируемой среды моделирования. The multilevel architecture mathematical and the software of processes of designing of telecommunication networks is considered. The analysis of the most promising tools systems design with advanced modeling tools. The functional structure is defined and requirements to the software modeling environments are proved. 2010 Article Программное обеспечение инструментально-технологической системы проектиро-вания телекоммуникаций со сменяемым набором модулей моделирования/ И.А. Жуков, М.М. Ластовченко, В.В. Лукашенко, В.С. Терещенко, М.А. Ярмолович// Пробл. програмув. — 2010. — № 2-3. — С. 155-161. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. 1727-4907 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/14690 004:629.73(477)(045) ru application/pdf Інститут програмних систем НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Паралельне програмування. Розподілені системи і мережі Паралельне програмування. Розподілені системи і мережі
spellingShingle	Паралельне програмування. Розподілені системи і мережі Паралельне програмування. Розподілені системи і мережі Жуков, И.А. Ластовченко, М.М. Лукашенко, В.В. Терещенко, В.С. Ярмолович, М.А. Программное обеспечение инструментально-технологической системы проектиро-вания телекоммуникаций со сменяемым набором модулей моделирования
description	Рассмотрена многоуровневая архитектура математического и программного обеспечения процессов проектирования телекоммуникационных сетей. Проведен анализ наиболее перспективных инструментальных технологических систем проектирования с интегрируемой средой моделирования. Определена функциональная структура и обоснованы требования к программному обеспечению интегрируемой среды моделирования.
format	Article
author	Жуков, И.А. Ластовченко, М.М. Лукашенко, В.В. Терещенко, В.С. Ярмолович, М.А.
author_facet	Жуков, И.А. Ластовченко, М.М. Лукашенко, В.В. Терещенко, В.С. Ярмолович, М.А.
author_sort	Жуков, И.А.
title	Программное обеспечение инструментально-технологической системы проектиро-вания телекоммуникаций со сменяемым набором модулей моделирования
title_short	Программное обеспечение инструментально-технологической системы проектиро-вания телекоммуникаций со сменяемым набором модулей моделирования
title_full	Программное обеспечение инструментально-технологической системы проектиро-вания телекоммуникаций со сменяемым набором модулей моделирования
title_fullStr	Программное обеспечение инструментально-технологической системы проектиро-вания телекоммуникаций со сменяемым набором модулей моделирования
title_full_unstemmed	Программное обеспечение инструментально-технологической системы проектиро-вания телекоммуникаций со сменяемым набором модулей моделирования
title_sort	программное обеспечение инструментально-технологической системы проектиро-вания телекоммуникаций со сменяемым набором модулей моделирования
publisher	Інститут програмних систем НАН України
publishDate	2010
topic_facet	Паралельне програмування. Розподілені системи і мережі
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/14690
citation_txt	Программное обеспечение инструментально-технологической системы проектиро-вания телекоммуникаций со сменяемым набором модулей моделирования/ И.А. Жуков, М.М. Ластовченко, В.В. Лукашенко, В.С. Терещенко, М.А. Ярмолович// Пробл. програмув. — 2010. — № 2-3. — С. 155-161. — Бібліогр.: 15 назв. — рос.
work_keys_str_mv	AT žukovia programmnoeobespečenieinstrumentalʹnotehnologičeskojsistemyproektirovaniâtelekommunikacijsosmenâemymnaborommodulejmodelirovaniâ AT lastovčenkomm programmnoeobespečenieinstrumentalʹnotehnologičeskojsistemyproektirovaniâtelekommunikacijsosmenâemymnaborommodulejmodelirovaniâ AT lukašenkovv programmnoeobespečenieinstrumentalʹnotehnologičeskojsistemyproektirovaniâtelekommunikacijsosmenâemymnaborommodulejmodelirovaniâ AT tereŝenkovs programmnoeobespečenieinstrumentalʹnotehnologičeskojsistemyproektirovaniâtelekommunikacijsosmenâemymnaborommodulejmodelirovaniâ AT ârmolovičma programmnoeobespečenieinstrumentalʹnotehnologičeskojsistemyproektirovaniâtelekommunikacijsosmenâemymnaborommodulejmodelirovaniâ AT žukovia softwareinstrumentaltechnologicalsystemdesignoftelecommunicationswithachangingsetofmodulesmodelling AT lastovčenkomm softwareinstrumentaltechnologicalsystemdesignoftelecommunicationswithachangingsetofmodulesmodelling AT lukašenkovv softwareinstrumentaltechnologicalsystemdesignoftelecommunicationswithachangingsetofmodulesmodelling AT tereŝenkovs softwareinstrumentaltechnologicalsystemdesignoftelecommunicationswithachangingsetofmodulesmodelling AT ârmolovičma softwareinstrumentaltechnologicalsystemdesignoftelecommunicationswithachangingsetofmodulesmodelling
first_indexed	2025-11-24T21:43:37Z
last_indexed	2025-11-24T21:43:37Z
_version_	1849709682705301504
fulltext	Паралельне програмування. Розподілені системи і мережі © И.А. Жуков, М.М. Ластовченко, В.В. Лукашенко, В.С. Терещенко, М.А. Ярмолович, 2010 ISSN 1727-4907. Проблеми програмування. 2010. № 2–3. Спеціальний випуск 155 УДК 004:629.73(477)(045) ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИНСТРУМЕНТАЛЬНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ СО СМЕНЯЕМЫМ НАБОРОМ МОДУЛЕЙ МОДЕЛИРОВАНИЯ И.А. Жуков, М.М. Ластовченко, В.В. Лукашенко, В.С. Терещенко, М.А. Ярмолович Министерство образования и науки Украины Национальный авиационный университет, Институт компьютерных технологий 03680, г. Киев, проспект Комарова 1, корп. 5. Тел. 497 5294, zobr@ua.fm Рассмотрена многоуровневая архитектура математического и программного обеспечения процессов проектирования телекоммуникационных сетей. Проведен анализ наиболее перспективных инструментальных технологических систем проектирования с интегрируемой средой моделирования. Определена функциональная структура и обоснованы требования к программному обеспечению интегрируемой среды моделирования. The multilevel architecture mathematical and the software of processes of designing of telecommunication networks is considered. The analysis of the most promising tools systems design with advanced modeling tools. The functional structure is defined and requirements to the software modeling environments are proved. Введение В настоящее время – время интенсивной интеллектуализации процессов создания телекоммуни- кационных сетей – проблема создания высокоэффективных программных средств моделирования стала занимать ведущую роль в проектировании [1, 2]. В работе рассматриваются два базовых аспекта создания реконфигурируемой программной среды моделирования [3, 4]. 1. Создание программного обеспечения (ПО) моделирования телекоммуникационных сетей на базе развитого математического обеспечения (МО) и с обоснованием требований к инструментально- технологическим системам (ИТС) проектирования и разработки. 2. Создание на базе наиболее перспективных ИТС, таких программных средств, которые обеспечивали бы интеграцию модулей моделирования в единую реконфигурируемую среду проектирования. В заключение приводится пример формирования ПО для инструментальных технологических систем (ИТС) проектирования со сменяемым набором модулей графического моделирования [2, 5]. 1. Развитие математического и программного обеспечений инструментария для проектирования с использованием графического моделирования. Формируемые в рамках многоуровневой архитектуры математическое и программное обеспечение для ИТС должны обеспечивать проектирование на основе моделирования в рамках эталонной модели взаимодействия открытых систем (ЭМ ВОС). Исходя из этого требования, в архитектуре инструментария проектирования можно выделить два базовых системотехнических уровня моделирования (рис. 1) [3]. Для каждого уровня определены специализированные наборы математического и программного обеспе- чений, создаваемых на языках графического описания, моделирования и спецификаций алгоритмов протоколов управления процессами передачи в интеллектуальных сетях (ИС) и наиболее развитого их подкласса мультисервисных сетях реального времени (МСС РВ) [6, 7]. На первом уровне уже начали применяться специальные программные средства имитационного моделирования со спецификацией требований к компонентам ИС и МСС РС. Алгоритмы протоколов первого уровня (процессы передачи на канальном и физическом уровнях, ЭМ ВОС), должны обеспечивать в рам- ках специфицированных требований заданное качество обслуживания (QoS) передачи мультимедийного трафика (ММТ). Инструментарий проектирования на втором уровне (процессы передачи на сетевом и транспортном уровнях ЭМ ВОС) должен формировать алгоритмы протоколов, которые обеспечивают выбор составляющих для сети с оптимизацией ее топологии. При моделировании результаты должны отображаться в виде соответствующих графических диаграмм (сценариев) процессов, а также временных диаграмм, графов переходов и графиков количественного анализа результатов моделирования. Паралельне програмування. Розподілені системи і мережі 156 Системотехнические уровни и комплексы (ИТК) составляющие ИТС Уровни ЭМ ВОС Транспортный и сетевой уровни ШТП Потоковые модели ШТП Канальный и физический уровни ШТП Сигнальные и спектральные модели Первый уровень ИТК 1 Второй уровень ИТК 2 Существующее математическое обеспечение процессов проектирования Существующее программное обеспечение процессов графического описания, моделирования и частичной спецификации Результаты проектирования/консалтинга 1.Воспроизведение процессов функционирования ШТП в виде дискретно событийных систем и сетей 2.Модели систем и сетей массового обслуживания 3.Обобщенные стохастические сети Петри 4.Е-сети 1.Пакет Net Maker 2.Пакет COMMNET Predictor 3.Пакет SES/Strategizer 4.Пакет OmNet++ 5.Пакет OpNet и др. 1.Конечные/вероятностные автоматы (КА/ВА) 2.Модели процедур тактированных триггеров и КА (булевы функции) 3.Модели параллельной, последовательной и комбинационной логики (булева алгебра) 4.Модели гармонического анализа (в т. ч. шумоподобных сигналов) 1.Пакет Telelogic Tau (UML, SDL, MSC, TTCN) 2.Пакет Cinderella (SDL, TTCN) 3.Пакет JADE (SDL, VHDL) 4.Пакет VHDL, VHDL AMS 5.Пакет VHDL-FD 1. Алгоритмы сетевого программного обеспечения (СПО) адаптивного управления процессами маршрутизации и реконфигурации 2.Количественный анализ мониторинга процессов функционирования ТП ИС 3. Количественный анализ эффективности функционирования компонент ТП ИС 4.Консалтинг ИТС для ТС и ТП ИС 1. Алгоритмы и диаграммы процессов с анализом тестирования прототипов аппаратно-программных средств (АПС) или СПО 2.Алгоритмы процедур (временные диаграммы процессов/процедур) 3.Алгоритмы, временные эпюры и графы процедур вычислительных систем (в т. ч. мультиплексоров, интерфейсов) 4.Схемы, алгоритмы, спектры сигналов Рис. 1. Двухуровневая архитектура математического и программного обеспечений в виде двух инструментально-технологических комплексов проектирования Наиболее важным с точки зрения спецификации требований является инструментально-технологический комплекс первого уровня (ИТК1). В основу его средств спецификации должен быть положен существенно модифицированный инструментарий на базе обновленного языка спецификаций SDL (его графической SDL GR и линейной SDL PR форм). При этом итеративное (сжатые аналитические и расширенных имитационных моделей) моделирование должно решать задачи анализа на всех этапа моделирования. Новый язык SMDL-транслятор, состоящий из лексического и синтаксического анализаторов, должен обеспечивать трансляцию исходного текста SMDL воспроизведения и спецификаций в операторы внутреннего кода. Компилятор С/C++ SMDL должен иметь стандартные средства: генератор лексических анализаторов и генератор синтаксических анализаторов [3, 4]. Концептуальная модель ИТК1 первого уровня проектирования, представлена на рис. 2. Рис. 2. Концептуальная модель инструментально-технологического комплекса первого уровня с программным обеспечением, создаваемым на языках SMDL и MSC Паралельне програмування. Розподілені системи і мережі 157 Помимо базовых составляющих – графической консоли, библиотеки компонент и программ системотехнического анализа, нужно выделить еще две составляющие [4]: – систему итеративного моделирования как набор аналитических и имитационных моделей; – систему TTCN, которая представляет тесты в рамках специфицированных требований с применением гибкого языка определения типов системных тестов. На рис. 3 представлена концептуальная модель ИТК2 второго уровня, отображающего процессы передачи на сетевом и транспортном уровнях. Програмная среда ЛС Програмная среда ГС Програмная среда ГС и ЛС Графическая консоль разработчика Технологическая база данных библиотека компонент Ядро ИТК 2 ИТК 1 (SMDL) Аналитическая модель СМО и СеМО Имитационные модели дискретные непрерывные Модули итеративного моделирования графический редактор UML С Рис. 3. Концептуальная модель инструментально-технологического комплекса с программными средствами, создаваемыми на языке UML: ЛС – локальные сети; ГС – глобальные сети; UML С – универсальный язык моделирования комуникаций В настоящее время двухуровневая архитектура программных средств (см.рис. 1) как базовых составляющих ИТК1 и ИТК2 реализуется как одна интегрируемая инструментально-технологическая система (ИТС). Автономная реализация только лишь начинает свое развитие. Существующие ИТС проектирования и разработки имеют общую программную среду, точнее единое программное обеспечение и поэтому только лишь частично удовлетворяет требованиям ЭМ ВОС. Вместе с тем создание принципиально новых ИТС практического смысла не имеет, так как целый ряд из них имеет, как правило, развитые интерфейсы пользователя (визуализация сценариев процессов передачи, хотя пока без графиков анализа). Поэтому нужно уже на базе наиболее лучших существующих ИТС проводить их модификацию, обеспечив требования, которым удовлетворяют и ИТК1, и ИТК2 в рамках ЭМ ВОС. 2. Анализ наиболее перспективных инструментально-технологических систем проектирования с учетом обеспечения требований двух системотехнических уровней математического и программного обеспечений Для выбора из уже существующих ИТС наиболее применяемых для модификации, учитывающей использование их для графического моделирования, можно рассмотреть пять наиболее применяемых ИТС: J-Sim, SSFNet, JiST, OPNET и OmNet [8–12]. 1. ИТС J-Sim (прежде известная как JavaSim) основана на компонентах, композиционной окружающей среды моделирования, реализуемой в рамках языка Java [8]. ИТС J-Sim подобна OMNeT++ в тех модулях моделирования, которые являются иерархически построенными из отдельных компонент. Принятая интеграция модулей в модели больше походит на NS-2. J-Sim – как интегральная среда моделирования с использованием двух языков, в которых классы написаны на Java, а интегрируются они для использования на языке Tcl в пакете J-Sim. Фактически, J-Sim, представляя графическому редактору (gEditor), использует формат XML. Хотя gEditor может экспортировать подлинники Tcl. При этом рекомендуется, чтобы файлы XML были непосредственно загружены в имитатор, обходя применение Tcl. Таким образом, XML становится эквивалентом языком OMNeT++ NED. Однако проблема с применением XML как наиболее простого формата файла состоит в том, что он труден как для чтения, так и для написания. Вместе с тем модули, используемые при моделировании, интегрированы в пакет Inet, который содержит их в виде набора модулей моделей для сетей с технологиями IPv4, TCP, MPLS и другими моделями протоколов. Паралельне програмування. Розподілені системи і мережі 158 Следует отметить, что ИТС J-Sim, реализуемая на Java, имеет преимущества. С одной стороны, корректное развитие и отладка могут быть значительно проще, чем на C++ (реализация превосходящих Java средств). Однако процесс моделирования значительно уступает C++, так как не позволяет снова использовать существующее реальное воспроизведение процесса с протоколом, написанное на C как модели моделирования. 2. ИТС SSFNet (Масштабируемая Структура Моделирования) определена как "стандарт обобщенной области для моделирования дискретных процессов для реализации больших, сложных систем в Java и C++." Стандарт SSFNet определяет эту ИТС как подобную API, которая была разработана с параллельным моделированием. Топология и конфигурация сетей при моделирований в рамках SSFNet даны в файлах DML. Язык DML основан на тексте формата, сопоставимого с XML, но имеет собственный синтаксис. Язык DML можно считать эквивалентом языка NED (OMNeT++). ИТС SSFNet имеет недостаток – все параметры должны быть даны в DML. ИТС SSFNet обеспечивает четыре режима реализации моделирования два: DaSSF и CSSF в C++, и два на Java выполняемы в Renesys Recewaz и JSSF. Она имеет значительно больше модулей моделирования на Java версиях, чем на C++ для DaSSF и CSSF. 3. В ИТС JiST представлен очень эффективный подход к построению базовой интегрируемой среды моделирования, которая поддерживается высококачественной программой, реализуемой на Java [9]. Он реализует одну из лучших виртуальных машин Java, управляя программными модулями во время моделирования в режиме реального времени. Но эта ИТС JiST (в основном только ее ядро моделирования), имеет и недостатки в расширении и реконфигурации интегрируемой среды. Более развитая ее версия ИТС SWANS с масштабируемым имитатором сети, будучи построенной на базовой системе JiST имеет более эффективную виртуальную машину. 4. ИТС Qualnet является коммерческой интегрируемой средой моделирования главным образом для проектирования беспроводных сетей. ИТС Qualnet применяется как система развитого параллельного моделирования на языке Парсека [10]. Модули, написанные на языке Парсека, соответствуют иерархии моделирования. Язык Парсека делит модули моделирования на два типа: модули конкретных главных пользователей и модули вспомогательные, которые обеспечивают конкретизацию моделирования API (таймеры, и т. д.). Здесь главные пользователи поддерживаются более строго в рамках стеков центрального процессора, что требует относительно большого количества памяти. Язык Парсек обеспечивает очень эффективную параллельную инфраструктуру моделирования. 5. ИТС OPNET является ведущим продуктом Технологий OPNET [11]. Это коммерческий продукт, но он свободно используется во всем мире для университетов. В ИТС OPNET есть вероятно наибольший выбор готовых моделей алгоритмов протоколов (включая IPv6, MIPv6, WiMAX, QoS, Ethernet, MPLS, OSPFv3 и многие другие). В ИТС OPNET реализован развитый способ представления топологии сети для использования в рамках графического редактора. Редактор хранит модули модели, представляя их в формате бинарного файла. 6. ИТС OMNeT++ (и главное, ее последняя версия OMNeT++ 4.0) имеет ряд преимуществ в рамках сменяемой среды моделирования [12, 13]. Каждое моделирование реализуется в следующем порядке. – Осуществляется перевод существующего кода модели на формальный язык NED с целью его последующего использования в интегрируемой среде моделирования (возможны также переводы с языков SDL и UML). – Осуществляется разбиение полученных диаграмм (обобщенной спецификации процессов) на составляющие базовые диаграммы в виде алгоритмов протоколов, представляемых в рамках языка MSC (оценка безошибочности взаимодействия). – Осуществляется тестирование алгоритмов протоколов с использованием ранее полученных трас (диаграммы MSC). – Осуществляется использование результатов тестирования алгоритмов протоколов для выявления ошибок в режимах управления процессами передачи и функционирования проектируемой сети. Для обеспечения безошибочности программ протоколов используется и верификация, и тестирование. Первая представляет статистический метод (диаграммы сценариев) в виде представления системы графов, дуги которых обозначены символами параметров и атрибутов. Второй (тестирование) как динамический метод анализа осуществляет проверку безошибочности на основе использования множества конкретных диаграмм сценариев, которые получаются за счет символического изменения анализируемых параметров и атрибутов. И OPNET, и OMNeT++ обеспечивают графическую отладку с достаточной степенью автоматической мультипликации, которая является существенной при графическом моделировании [13]. Из рассмотренных шести ИТС со сменяемой средой моделирования следует выбрать для сравнительной оценки эффективности их применения только три последние (Qualnet, OPNET, OMNeT++) как наиболее отвечающих требованиям проектирования со сменяемой средой моделирования (таблица). Поскольку наиболее эффективной ИТС Qualnet ориентирован главным образом на беспроводные технологии и, кроме того, очень громоздка, предпочтение следует отдать ИТС OPNET OMNeT++ 4.0. Последняя после введения в нее существенно модифицированного программного обеспечения спецификации требований выполняемых на языках UML, MSC и SDL, должна стать самой применяемой для проектирования перспективных телекоммуникаций. Паралельне програмування. Розподілені системи і мережі 159 Таблица. Данные сравнительных характеристик ИТС Qualnet, OPNET, OMNeT++ Тип ИТК ATM WATM Программное обеспечение, специальные языки IPv6 MPLS DWDM MPLS CWDW управления спецификации Qualnet + + Парсек UML MSC SDL OPNET + – – UML – – OMNeT++ + – NED UML MSC SDL 3. Программное обеспечение для инструментально технологических систем проектирования телекоммуникации реального времени Инструментально-технологическая система OMNeT++ разработана для моделирования сетей с учетом требований второго (ИТК2) и частично первого (ИТК1). Исходя из этого она должна обеспечивать выполнение следующих требований: 1. Обеспечение крупномасштабного моделирования, когда модули должны взаимодействовать в иерархической системе, а созидаемые модули из компонентов многократного применения должны использоваться в ней свободно. 2. Обеспечивать визуализацию всех процессов, в том числе отладку модулей моделирования, таким образом чтобы уменьшить время отладки, процент времени моделирования. (Один и тот же набор признаков (диаграмм) полезен для широкого использования за счет развитого программного обеспечения.) 3. Интерфейсы баз данных должны быть открытыми: должна быть реализована возможность генерации и обработки файлов входа и выхода с обычно доступным инструментальным программным обеспечением. Исходя из этих требований в основу ПО ИТС положены программные средства, выполненные на специальном языке NED. В состав базовой библиотеки ИТС входят программные модули графического представления результатов моделирования (диаграммы) выполненные на языке UML, а также диаграммы спецификаций требований, выполненные на языках MSC и SDL. Принятая в OMNeT++ система моделирования состоит из модулей, которые взаимодействуют используя передачу сообщений. Активные модули (базовые) называются простыми модулями; так как они написаны на C++, используя библиотеку классов моделирования. Простые модули могут быть сгруппированы в составные модули и т. д. Число уровней иерархии не ограничено. Сообщения можно послать или через связи, которые установлены между модулями или непосредственно к их модулям предназначения. И простые, и составные модули являются экземплярами модульных типов. Описывая модель пользователь определяет модульные типы (экземпляры этих модульных типов служат компонентами для более сложных модульных типов). Когда модульный тип используется как компоновочный блок, нет никакого различия, является ли это простым или составным модулем. Это позволяет пользователю прозрачно раскладывать модуль на несколько простых модулей в пределах составного модуля. Модули, как указывалось выше, взаимодействуют за счет сообщений, которые в дополнение к обычным атрибутам, таким как timestamp могут содержать произвольные данные. Простые модули посылают типичные сообщения через логические элементы, но также могут послать их непосредственно. Логические элементы как интерфейсы входа и выхода модулей формируют сообщения. Они отсылаются через эти логические элементы и прибывают через входные логические элементы. Связи созданы в пределах единственного уровня модульной иерархии: в пределах составного модуля могут быть связаны соответствующие логические элементы двух подмодулей или логический элемент одного подмодуля и логический элемент составного модуля. Охват связей через уровни иерархии не разрешен, поскольку он препятствовал бы образцовому повторному использованию. Исходя из иерархической структуры модели, сообщения регламентировано идут через цепь связей. Составные модули действуют как «контейнеры», прозрачно ретранслируя сообщения между их внутренней частью и внешним составляющими среды моделирования. Требования к функциям взаимодействия, таким как задержка распространения, скорость передачи данных и степень допустимых ошибок по элементам должны быть назначены для каждой связи. Паралельне програмування. Розподілені системи і мережі 160 В рамках формального подхода в качестве языков графического моделирования и спецификаций в OMNeT используются языки UML, SDL, MSC. Одной из важнейших задач производства ПО для ИТС является разработка модифицированных компонент ПО на основе старых версий путем добавления новых свойств в существующий код. В этом случае возникает необходимость изучения старого кода до его модификации. Подобная задача успешно решается при наличии формальных спецификаций старых версий ПО. При этом представление старого кода в виде множества диаграмм (например на UML, SDL или MSC), используется как база, на основе которой моделируются новые функциональности сети [14]. В последнее время все чаще возникает проблема перевода старых формальных спецификаций (SDL, MSC) на новые (UML на второй уровень: ИТК2, рис. 3). Эти задачи решаются в OMNeT за счет новых оснащенных средствами трансформации средств спецификаций с одного языка на другой (например, с SDL на UML). Основные задачи модификации ПО в OMNeT: 1. Перевод существующего кода языка спецификаций на формальный язык с целью его последующего использования с учетом спецификаций требований (в данном случае выполняется переход с языка SDL на UML). 2. Разбиение полученной спецификации в рамках UML на элементарные единицы (диаграммы базовых протоколы) на языке MSC и их последующая верификация. 3. Тестирование системы с использованием трасс, полученных в результате верификации. 4. Использование программ тестирования протоколов, представленных в виде MSC трасс в вери- фикаторе, для определения места ошибок в случае их обнаружения. Таким образом, в ИТС OMNeT активно реализуется графическое моделирование для спецификации требований по безошибочности. Для этого создаются программы, которые совместно используются для верификации и тестирования. Верификация представляет статический метод доказательства безошибочности (диаграммы сценариев процессов) в виде символических спецификаций, то есть диаграмм, описывающих поведение системы в виде графов, дуги которых нагружены символами параметров и атрибутов. Тестирование представляет динамический метод проверки безошибочности на основе исполнения цепочки диаграмм (пока без количественного анализа эффективности процессов передачи) в виде множеств конкретных диаграмм сценариев, полученных из символических путем задания конкретных значений параметрам и атрибутам. Технологически процесс верификации реализуется на основе множества спецификаций на языках UML, MSC и SDL. Спецификации, составленные на MSC, используются преимущественно для описания модели взаимодействия и генерации набора тестов. Спецификации на SDL применяются для описания динамических и статических свойств системы. Спецификации на UML покрывают обобщенное (первичное) описание системы и ее внешнее окружению. Используемая в OMNeT++ интегрированная среда моделирования со сменяемым набором моделей опирается на верификатор, инструмент для автоматической генерации диаграмм моделей и исполнение тестов. Аналогично CASE-системе IBM Rational / Telelogic Tau G2 [14]. Однако в отличие от тотального использования технологии генерации кода по спецификациям в современных CASE-системах, которое сдерживается за счет сложности получения приемлемого но реактивности кода в OMNeT вводится язык согласованной оболочки NED. Поэтому в рамках описываемой и специфицируемой технологии передачи основное внимание уделяется тестированию. Таким образом, как показано в работе [15], все специфицируемые требования заключаются в наборе простых диаграмм (базовых алгоритмов протоколов). Процесс генерации трактов связан с получением множества трасс для полного покрытия требований к системе требует гибких возможностей по заданию ограничений при генерации позволяют отсечь то поведение системы, которое не должно проверяться в тестовом наборе. В данном случае генерация тестов проводится с использованием программ тестера, который обеспечивает трансформацию тестовых сценариев с MSC на целевой язык (в случае тестируемой телекоммуникационной системы в ИТС OMNeT++ это или язык NED, или язык С/С++). Поскольку тестирование работает с целевым кодом, появляется возможность проверить свойства низкоуровневого кода приложения. Параллельно с процессом формирования тестов происходит перевод системы с языка SDL на UML с последующей генерацией кода. Задача решается с использованием инструментария IBM Rational / Telelogic. Для обеспечения интеграции модулей моделирования и тестового окружения используется обертка – программный модуль на целевом языке NED. Обертка описывает все аспекты взаимодействия между тестом и окружением. Тестовое окружение, сгенерированное на основе MSC диаграмм, посылает воздействия в тестируемую систему (язык NED) и получает ответную реакцию системы посредством данного программного модуля обертки. Получение заключительной диаграммы по результатам тестирования представляет собой набор сигналов, которые отражают взаимодействие модулей и окружения. Он представлен в виде текстового файла и текстовой нотации MSC диаграмм, на которых могут отображаться выявленные ошибки. Паралельне програмування. Розподілені системи і мережі 161 Таким образом, имея на входе спецификации требований на языке SDL, могут быть получены и расширены спецификации как на языке UML, нотация которого является наиболее распространенной, для верхнего уровня (см. рис. 1, ИТК2), так и тесты нижнего (ИТК1, язык SDL и даже VHDL). Этот набор тестов в рамках ИТС OMNeT++ гарантирует полное покрытие функциональности сети в рамках заданных требований. Рассматриваемые программные средства в рамках представленной технологии проектирования с использованием ИТС OMNeT++ со сменным набором модулей моделирования обеспечивают верификацию и тестирование алгоритмов протоколов телекоммуникационных систем. 1. Жуков И.А., Ластовченко М.М. Концепция создания программной среды графического моделирования как основы интеллектуального проектирования телекоммуникаций // УСиМ. – 2008. – № 5. – С. 52–61. 2. Ластовченко М.М. Графическое программирование в управлении динамикой моделирования сложных процессов // Проблеми програмування. – 2008. – № 2/3. – С. 254–260. 3. Жуков И.А. Новые компьютерные технологии проектирования телекоммуникаций гражданской авиации Украины // Проблеми інформатизації та управління. – 2009. – № 3(29). – С. 62–72. 4. Жуков И.А., Ластовченко М.М. Концептуальные аспекты создания методологии интеллектуального проектирования цифровых сетей // Проблеми інформатизації та управління. – 2009. – № 1/25 – С. 49–52. 5. Ластовченко М.М., Терещенко В.С. Концепция введения графического программирования в управление моделированием сложных дискретно-событийных систем // УСиМ. – 2008. – № 6. – С. 72–81. 6. Berger L. Generalited Multi-Protocol Label Swiching (GMPLS) Signalinf – RSVP-TE // Extensions Rec 3473. – 2003. – 89 p. 7. Жуков И.А., Клименко И.А., Аленин А.И. Организация многопутевой маршрутизации средствами MPLS // Проблеми інформатизації та управління. – К.: НАУ, 2005. – Вип. 14. – С. 59–70. 8. J-SIM home page: http://www.i-sim.org 9. JiST home page // http://jist.ece.cornell.edu 10. Qualnet home page: http://www.qualnet.com 11. OPNET Technologies, Inc. OPNET Modeler. http://www.opnet.com 12. OmNet++ home page // http//www.omnetpp.org 13. Michael J.B., Shing M., Miklaski M.H. and Babbitt J.D. Modeling and Simulation of System-of-Systems Timing Constraints with UML-RT and OMNeT++. // Proc. of the 15th IEEE intern. Workshop on Rapid System Prototyping (Rsp'04) – Volume 00 (June 28 – 30, 2004). RSP. IEEE Computer Society, Washington, DC, 202–209. DOI= http://dx.doi.org/10.1109/RSP.2004.30. 14. Telelogic TAU 2.3 UML tutorial// Telelogic. – 60 р. https://support.telelogic.com/en/tau/download/product/product.cfm? vid=97. 15. Дробинцев П.Д., Котляров В.П., Дайшев М.Ш., Песков Л.В., Ющупов Ю.В. Применение интегрированной технологии тестирования и верификации к модели телефонной сети // Информатика. – 2004. – №3 – С. 21–36. http://www.j-sim.org/ http://jist.ece.cornell.edu/ http://www.qualnet.com/ http://www.opnet.com/ http://dx.doi.org/10.1109/RSP.2004.30

Программное обеспечение инструментально-технологической системы проектиро-вания телекоммуникаций со сменяемым набором модулей моделирования

Institution

Similar Items