Многоуровневые открытые сетевые протоколы и блочная декомпозиция

Современные телекоммуникационные системы не просто должны качественно выполнять свои функции. Им нужно также быть совместимыми с другими подобными системами. Это важно по следующим соображениям. Во-первых, тогда можно пользоваться технологиями, реализованными другими производителями, собирая систему из готовых аппаратных и программных компонент, а самостоятельно реализуя лишь уникальную, специфическую функциональность. Это существенно экономит ресурсы разработки. Во-вторых, телекоммуникационные системы в большинстве случаев являются частями глобальной мировой телекоммуникационной сети: кому, например, нужна телефонная станция, которая хорошо обслуживает абонентов одного поселка, но не позволяет им позвонить в близлежащий город, за границу и т. д.?

Достичь легкого использования готовых компонент, а также обеспечить открытость и совместимость позволяет следование международным телекоммуникационным стандартам, которые развиваются уже не одно десятилетие такими комитетами, как ITU, ISO, ESTI и др. Большую роль в телекоммуникационных стандартах играет концепция многоуровневых открытых сетевых протоколов, стандартизованная международным комитетом ISO в модели ISO/OSI.

В рамках данных лекций не будет рассматриваться содержательный аспект этой концепции, а также конкретные телекоммуникационные стандарты ISDN, ATM, GSM и т. д. Остановимся лишь на самой идее многоуровневого сетевого протокола, которая широко используется при проектировании программно-аппаратных телекоммуникационных систем.

В основе многоуровневой модели лежит разбиение сложной телекоммуникационной функциональности на уровни или "слои" - чем выше, тем абстрактнее (рис.10.2).

Рис. 10.2. Уровни многоуровневой модели

Нижний уровень обслуживает верхний, предоставляя ему нужные для работы примитивы и скрывая от него логику обработки этих примитивов. Как правило, через уровни "прыгать" не принято (например, уровню N+2 нельзя напрямую обратиться к уровню N ), хотя в некоторых телекоммуникационных стандартах такое встречается. Внутри себя каждый из уровней может содержать функциональные сущности ("листья декомпозиции") и подуровни (а те, в свою очередь, содержат другие подуровни и/или функциональные сущности) см.рис.10.3. На этом рисунке показано, что уровень N+1 содержит три функциональных сущности, уровень N - два подуровня. Декомпозиция "в глубину" может быть продолжена аналогичным образом. Еще из рис.10.3 видно, что все соединения между уровнями, подуровнями и функциональными сущностями происходят через точки подключения, в которых определены интерфейсы взаимодействия.

Рис. 10.3. Уровни, подуровни и функциональные сущности многоуровневой модели

Будем называть такую декомпозицию блочной. Она отличается от других видов декомпозиции, рассмотренных при изучении UML, - например, агрегирования - следующим:

• целое полностью скрывает свои части от окружения - сами части и их связи наружу не видны;
• связи, идущие к целому извне, "протаскиваются" внутрь, через декомпозиционную иерархию, к его частям (как будет показано ниже, в UML, для этого используются транзитные порты и делегирующие соединители ).

Иерархическую блочную декомпозицию можно попробовать промоделировать цепочкой композиций классов UML (напомню, что композиция - это "сильное" агрегирование). Но нет способа задать для экземпляров классов-частей отношения, которые действуют только внутри их объекта-агрегата (такие связи можно было бы назвать локальными ассоциациями). И уж тем более остается открытым вопрос с "протаскиванием" связей через иерархию декомпозиции.

Телекоммуникационные стандарты описывают различные сетевые интерфейсы, а не просто функциональность телекоммуникационных систем. Все сказанное выше применяется для этой цели следующим образом. На 10.4 показано, что на каждой из взаимодействующих сетевых сторон определяется по одному "бутерброду" из уровней. На каждом из уровней между этими сетевыми сторонами определяются свои протоколы, и нижележащие уровни служат для этих протоколов транспортной средой. Самый нижний уровень является физическим и "гоняет" по проводам электрические импульсы. Выше появляются биты, пакеты и т. д. Общение двух уровней через сеть называется peer-to-peer взаимодействием.

Рис. 10.4. Peer-to-peer взаимодействие уровней

Сообщения двух равных (peer) уровней передаются по сети не "напрямую", а "спускаются вниз", по стеку протокола одной сетевой стороны, "обрастая" дополнительной служебной информацией, а также вспомогательными сообщениями (например, для установки различных низкоуровневых каналов, гарантирующих надежность передачи). Верхнеуровневое сообщение может быть также разбито на части и передаваться по сети этими "кусочками". На принимающей стороне эти "кусочки" должны быть вновь собраны в исходное сообщение, а само оно "поднято наверх".

Уровни, подуровни и функциональные сущности связываются друг с другом через сервисные точки (access points), в которых определяются двусторонние интерфейсы обмена сообщениями. К сервисным точкам ведут каналы снаружи блоков и от их элементов, т. е. изнутри. Ниже мы увидим, что сервисные точки моделируются портами UML 2.0.

Итак, блочная декомпозиция является важнейшим принципом моделирования сложных телекоммуникационных систем.

Дата добавления: 2014-02-26; просмотров: 630; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!