Структура программного обеспечения ЭУС

Вызова

Применение языка SDL для описания процесса обслуживания

Алгоритмическое и программное обеспечение ЭУС

Язык спецификаций и описаний SDL, рекомендуемый МСЭ-Т для применения на этапах проектирования алгоритмического обеспечения (АО), строится на базе автоматной модели УК, реализующего процесс обслуживания одиночного вызова (одиночной заявки или сообщения при описании процессов других типов).

Автономная модель УК, обслуживающего одиночный вызов представляет собой композицию операционного (ОА) и управляющего (УА) автоматов. Операционный автомат моделирует внешнее окружение УК (участников соединений), а УА – комплекс средств УК, используемый при обслуживании вызовов данного типа. Управляющий автомат связан с генератором управляющих сигналов (ГУС), представляющим собой датчик случайных чисел с заданным законом распределения. Управляющий автомат является асинхронным конечным автоматом и задается:

- множеством X = входных сигналов, вырабатываемых участниками соединения или оповещающих УК об отсутствии реакции участников в течении заданного времени (о срабатывании установленной выдержки времени);

- множеством Y = выходных сигналов, вырабатываемых УК для участников соединения или задающих для них допустимое время реакции (устанавливающих выдержку времени);

- множеством Z = внутренних состояний УА, отображающих предысторию обмена сигналами между УК и его внешним окружением;

- множеством U = управляющих сигналов, оповещающих УА о возможности перехода по поступившему входному сигналу в то или иное новое состояние (сигналов о свободности-занятости элементов ИС, необходимых для перевода УК в новое состояние);

- функциями переходов H и выходов, определяющих закон функционирования УА (алгоритм обслуживания).

Внутреннее состояние z(t_n) УА отображается в его памяти и однозначно соответствует последовательности входных-выходных сигналов, переданных к моменту t_n между УК и его внешним окружением. Последним элементом в этой последовательности является выходный сигнал УК. Внутреннее состояние УА в зависимости от этапа проектирования АО может задаваться либо номером z(t_n)= z_k, либо дополнительно вектором состояния элементов ИС z(t_n)= z_k(s₁,…,s_L), где si=1, если в k-м состоянии УА для обслуживания вызова занят элемент ИС i-го типа (i=1,ˉ L), si=0 в противном случае.

Внутренние состояния УА могут быть устойчивыми и неустойчивыми (промежуточными или переходными). Состояние z(t_n) является устойчивым с момента выдачи выходного сигнала до ближайшего момента поступления входного сигнала. Промежуток времени, в течении которого автомат находится в устойчивом состоянии, называется устойчивым тактом работы или этапом устойчивого состояния процесса функционирования автомата. Длительность этого такта (этапа) определяется временем реакции участника соединения на полученный выходной сигнал. В устойчивом состоянии автомата процесс его функционирования приостанавливается до момента поступления очередного входного сигнала из ОА.

Состояние z(t_n) автомата является переходным с момента поступления входного сигнала до ближайшего момента выдачи выходного сигнала. Соответственно говорят о неустойчивом такте работы или этапе переходного состояния процесса функционирования автомата. Длительность этого этапа определяется временем работы ЭУС по переводу УК для обслуживаемого вызова в новое устойчивое состояние. Пара соседних этапов устойчивого и переходного состояний процесса функционирования УА образует тап обслуживания вызова, а процесс смены этих этапов во времени – процесс обслуживания вызова (ПОВ).

Для описания ПОВ достаточно задать закон перехода УА из одного устойчивого состояния в другое и соответствующего изменения выходных сигналов автомата. Этот закон задается функциями H и G, которые могут быть представлены в аналитическом виде (в виде вычислимых функций), таблицей переходов и выходов, автоматной матрицей или графами автомата.

Наиболее удобным формализованным способом описания ПОВ является ГРАФ автомата, представляющий собой множество вершин, соединенных направленными дугами. Каждая вершина этого графа имеет обозначение z_k/y_m, отражающее устойчивое состояние УА и выходной сигнал автомата в этом состоянии. Если поступление входного сигнала x_n при наличии управляющего сигнала u, вызывает переход автомата из одного устойчивого состояния в другое, то соответствующие этим состояниям вершины соединяются дугой, указывающей направление перехода и имеющей обозначение x_n/y_r.

Рассмотренная автоматная модель УК представляет собой теоретическую основу построения языка спецификаций и писаний SDL и применения его для описания ПОВ. Язык SDL – это формализованный графический язык, содержащий набор определений, соответствующих им графических символов и правил, регламентирующих порядок их следования при описании процесса. Основными определениями языка SDL являются: СИГНАЛ, ВХОД, СОСТОЯНИЕ, ПЕРЕХОД, ВЫХОД, ВХОД, РЕШЕНИЕ, ЗАДАЧА. Перечисленные определения интерпретируются следующим образом:

СИГНАЛ – поток данных, несущих информацию;

ВХОД – входной сигнал, воспринимаемый процессом;

СОСТОЯНИЕ – положение, в котором процесс приостановлен в ожидании ВХОДА;

ПЕРЕХОД – последовательность действий, происходящих при появлении ВХОДА и направленных на изменение СОСТОЯНИЯ процесса; процесс всегда находится или в одном из состояний, или в условиях перехода. К таким действиям относятся:

РЕШЕНИЕ – действие во время перехода, определяющее выбор одного из нескольких возможных путей продолжения процесса;

ВЫХОД – выходной СИГНАЛ, формируемый процессом;

ЗАДАЧА – любое действие при выполнении перехода, не являющееся РЕШЕНИЕМ или ВЫХОДОМ.

Из автоматной модели УК вытекают также следующие правила следования символов языка SDL при описании процесса:

за символом СОСТОЯНИЕ может следовать один или несколько символов ВХОД;

каждому символу ВХОД должен непосредственно предшествовать только один символ – СОСТОЯНИЕ;

за символами ВХОД, ВЫХОД и ЗАДАЧА должен следовать только один символ любого вида, кроме символа ВХОД;

за символом РЕШЕНИЕ должны следовать два или более символов, которые не могут быть символом ВХОД.

При графическом изображении процесса символы соединяются между собой линиями в соответствии с логикой протекания процесса. Внутри символов может располагаться текст, конкретизирующий содержание соответствующих определений. Внутри символа СОСТОЯНИЕ возможно размещение диаграммы соответствующего устойчивого состояния УК (изображения занятых в этом состоянии элементов ИС и их взаимосвязи).

Электронная управляющая система выполняет основные функции по обслуживанию телефонных вызовов, дополнительные функции по представлению абонентам дополнительных услуг ДВО и вспомогательные функции, связанные с эксплуатацией и техническим обслуживанием узла коммутации с помощью входящих в ее состав аппаратурных средств под управлением программ и на основе данных, записанных в ее памяти. Совокупность программ и данных, обеспечивающих выполнение ЭУС своих основных, дополнительных и вспомогательных функций, называется программным обеспечением ЭУС.

Состав, принципы построения и характеристики ПО оказывают существенное влияние на тактико-технические, технико-экономические и эксплутационные характеристики узла коммутации в целом. В связи с этим ПО должно удовлетворять ряду требований, вытекающих из назначения, характера функционирования и использования узлов коммутации с управлением по записанной программе и общих требований, предъявляемых к ним.

Требования, которым должно удовлетворять ПО ЭУС и невыполнение которых приводит к нарушению нормального функционирования узла коммутации, снижению эффективности функционирования и использования узла коммутации, можно разделить на две группы.

К первой группе относятся следующие требования:

1. ПО должно быть функционально полным, т.е. должно осуществлять программную реализацию всех заданных функций;

2. ПО должно функционировать в реальном времени и обладать совместно с техническими средствами производительностью, достаточной для реализации всех заданных функций с соблюдением необходимых временных ограничений;

3. ПО должно быть постоянно готово к использованию и обладать совместно с техническим средствами надежностью, гарантирующей выполнение требований к надежности работы узла коммутации в целом и величине эксплуатационных затрат.

Ко второй группе относятся такие требования:

1. Принципы построения ПО и его распределения по различным типам ЗУ ЭУС должны обеспечивать минимальную стоимость хранения программ и данных при выполнении требований к производительности ПО в целом;

2. ПО должно быть открытым для внесения в него необходимых изменений и дополнений и обладать высокой гибкостью, позволяющей вносить эти изменения и дополнения при минимальном изменении существующих программ и данных;

3. Структура и принципы построения ПО в целом и отдельных программ должны быть простыми для изучения, освоения и эксплуатации программного обеспечения персоналом узла коммутации;

4. Структура и принципы построения ПО, а также состав включаемых в него дополнительных средств должны обеспечивать возможность эффективной организации и реализации процессов разработки и производства ПО.

В зависимости от степени участия в обеспечении процесса функционирования узла коммутации ПО ЭУС может быть разделено на две части: внутреннее ПО и внешнее ПО.

Внутреннее ПО содержит совокупность программ и данных, управляющих работой ЭУС непосредственно в процессе функционирования узла коммутации и являющихся ее неотъемлемой составной внутренней частью. Внутреннее ПО различных образцов узлов коммутации может отличаться по составу программ, составу и содержанию постоянных и полупостоянных данных.

Внешнее ПО представляет собой совокупность вспомогательных программ и данных, которые не используются на этапе нормальной эксплуатации узла коммутации и, таким образом, не являются внутренней составной частью ЭУС, но применение которых на этапах составления, отладки, испытаний и производства программ и данных внутреннего ПО позволяет повысить эффективность и качество, существенно сократить время и трудоемкость выполнения этих этапов. Состав и функции внешнего ПО не зависят от конкретного образца узла коммутации, устанавливаемого на сети связи.

По функциональному назначению соответствующих программ внутреннее ПО подразделяется на следующие группы (системы) программ:

1. Операционную систему (ОС);

2. Систему коммутационных программ (СКП);

3. Систему программ технического обслуживания (СПТО);

4. Систему административных программ (САДМП).

Система ОС координирует совместную работу систем СКП., СПТО и САДМП и распределяет ресурсы машинного времени между ними, а также управляет обменом информацией между ВУ и ОЗУ ЭУС и организует связь «человек – машина».

Система СКП управляет установлением и разъединением различных видов соединений, предусмотренных на данном узле коммутации. Применительно к городской опорной АТС это могут быть внутристанционные соединения между абонентами, соединения между абонентами подстанции и абонентами, включенными непосредственно в данную станцию, соединения для вызовов от других опорных АТС, узловых АТС и АМТС к абонентам данной станции при использовании различных типов соединительных линий, соединения для вызовов от абонентов данной станции к другим опорным АТС, узловым АТС и АМТС.

Система СПТО используется для автоматизации процессов контроля и диагностики оборудования узла коммутации, а также для восстановления нормального режима работы оборудования после устранения обнаруженных неисправностей.

Система САДМП предназначена для автоматизации процессов эксплуатации узла коммутации и осуществляет сбор статистических данных о нагрузке, качестве обслуживания вызовов и работы оборудования, которые затем используются администрацией узла и сети связи для анализа и оптимизации качества обслуживания абонентов, загрузки оборудования, каналов и линий связи.

Система САДМП содержит также программы, используемые эксплуатационным персоналом узла коммутации для изменения абонентских и станционных данных при проведении работ по подключению новых абонентов, добавлению каких-либо приборов, блоков и устройств, изменению конфигурации связей между различными видами оборудования.

Внешнее ПО состоит из следующих систем программ:

1. Автоматизации программирования (САП);

2. Автоматизации отладки программ (САОП);

3. Автоматизации производства внутреннего ПО (САППО);

3. Испытательно-наладочных программ (СИНП).

Процесс написания программ непосредственно на машинном языке ЭУС довольно трудоемок, приводит к большому числу ошибок и, кроме того, чтение полученной программы на машинном языке требует досконального знания системы команд ЭУС и принципов кодирования каждого типа команды. Эти обстоятельства привели к тому, что в настоящее время программы записываются, как правило, на некотором символическом формальном языке, который значительно упрощает как написание, так и чтение программ. Подобного рода языки получили название языков программирования. Однако использование языка программирования требует дополнительного перевода программы, записанной на этом языке в программу на машинном языке ЭУС. Такой перевод может быть выполнен автоматически на ЭВМ общего назначения с помощью специальной программы, называемой транслятором. Совокупность используемых при написании программ для ЭУС языков программирования и соответствующих трансляторов и образует САП.

Система САОП используется на этапах автономной и комплексной отладки программ для ЭУС. Отладка программ для ЭУС может осуществляться как на ЭУС, так и на ЭВМ общего назначения. Информационно-логический характер решаемых ЭУС задач, большое количество выполняемых ею программ, используемых и обрабатываемых данных, наличие между ними сложных функциональных и информационных взаимосвязей, выполнение программ в реальном времени и взаимодействие их с многочисленными разнотипными ВУ и ПУУ делают задачу отладки программ для ЭУС чрезвычайно сложной и длительной. Для повышения качества и сокращения времени отладки программ для ЭУС и используется СОАП, представляющая в распоряжение программиста удобные и эффективные средства управления процессом выполнения ЭУС (или ЭВМ) отлаживаемых программ, задания и имитации необходимых для отладки ситуаций и получения полной информации о проведении и результатах выполнения отлаживаемой программы или программ.

Процесс производства ПО для конкретных узлов коммутации, устанавливаемых на сети, может быть разделен на три основные стадии:

1. Подготовка станционных и абонентских данных и занесение их на машинные носители информации (перфорация);

2. Компоновка программ и данных в соответствии с заданными функциями узла коммутации и формой их представления в ЗУ ЭУС (форматами команд и данных) с записью на магнитную ленту (диск) или в ПЗУ;

3. Проверка правильности компоновки и записи ПО в ВЗУ или ПЗУ.

Первая из перечисленных стадий производства ПО выполняется обычно ручным способом человеком-оператором, последние две стадии – с помощью специальной совокупности программ, образующих САППО.

Одним из преимуществ узлов коммутации с управлением по записанной программе является возможность использования ЭУС для автоматизации процессов наладки и проверки оборудования узла коммутации и ПО на месте его установки. Реализация этой возможности осуществляется с помощью системы программ СИПП, предназначенной для обнаружения и локализации неисправностей в оборудовании узла коммутации в процессе его наладки после установки на объекте и для проверки установленного оборудования и ПО в целом на соответствие техническим условиям.