CC BY
83
УДК 519.711.2
ОБЪЕКТНО-ЛИНГВИСТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЕДИНОЙ СРЕДЫ ВИЗУАЛЬНОГО
ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ФОРМАТ ХРАНЕНИЯ И ПЕРЕНОСА ДАННЫХ О СИСТЕМЕ СВЯЗИ НА ОСНОВЕ XML
В.В. Бессонов, С.В. Кручинин, А.В. Кузнецов, А.А. Свиридов
На основе ранее разработанной математической модели системы связи создана объектно-лингвистическая модель, использованная в качестве единой понятийной и объектной базы при разработке программных реализаций и обменных форматов данных метаязыка описания системы связи «М». Описана программная реализация метаязыка в виде единой среды визуального проектирования, а также представление данных в виде обменного формата XML оригинальной структуры
Ключевые слова: модель, язык разметки XML, автоматизированная система управления связью, система связи, телекоммуникации
Введение
В данной работе представлено дальнейшее развитие математической модели системы связи в виде объектно-лингвистической модели (ОЛМ), используемой для создания среды визуального проектирования систем связи и формата хранения сведений о системе связи на жестком диске ЭВМ в файлах XML и в таблицах реляционной базы данных. Объектно-лингвистическая модель включает в себя: метаязык описания системы связи «М», представляющий собой алфавит символов объектов системы связи и правила действий с этими символами [1, 2]; набор графических примитивов, сопоставляемых символам метаязыка «М» для получения визуального представления системы связи; средства для взаимодействия с системой управления базами данных и представления системы связи в виде XML-кода.
ОЛМ разработана с применением объектноориентированной (широкое применение механизмов наследования и инкапсуляции) и функциональной парадигм, что позволяет быстро создавать эффективную программную реализацию ОЛМ с применением современных средств разработки.
Разработанная программная реализация ОЛМ, положена в основу единой среды визуального проектирования систем связи (ЕСВП).
Единая среда визуального проектирования
ЕСВП позволяет осуществлять построение структуры исследуемой системы связи посредством использования сопоставленных основным объектам
Бессонов Вадим Витальевич - ОАО «Концерн «Созвездие», аспирант, начальник отдела, e-mail: [email protected]
Кручинин Сергей Владимирович - ОАО «Концерн «Созвездие», канд. полит. наук, ст. науч. сотрудник, e-mail: [email protected]
Кузнецов Александр Владимирович - ОАО «Концерн «Созвездие», канд. физ.-мат. наук, ст. науч. сотрудник, e-mail: [email protected]
Свиридов Андрей Александрович - ОАО «Концерн «Созвездие», инженер-программист, e-mail:
системы графических примитивов на основе интуитивно понятного интерфейса пользователя. В число моделируемых сущностей входят: локально -вычислительные сети, оконечное оборудование -ЭВМ; аппаратура передачи данных и каналообразования; каналы и линии связи. Помимо этого, ЕСВП позволяет получать наборы настроечных данных (наборы частот, маршрутные таблицы и т. д.) для средств, входящих в состав моделируемой системы связи. Таким образом, ЕСВП является средством для создания описания системы связи, которое может храниться:
- в оперативной памяти ЭВМ в виде экземпляров объектов ОЛМ;
- в виде XML-файла, хранящего данные о системе связи, и пригодного для переноса информации на отчуждаемом носителе и по существующим каналам связи;
- в реляционной базе данных, обеспечивающей удобный доступ приложениям планирования, контроля и управления системы связи к настроечным и конфигурационным базам данных.
При этом все используемые виды хранения (структура экземпляров объектов в оперативной памяти, лексемы XML, кортежи в реляционной базе данных, графическое описание на экране дисплея или в распечатанном виде) являются взаимнооднозначным и взаимно-отображаемым способом представления объектно-лингвистической модели системы связи, разработанной на основе метаязыка описания системы связи.
ЕСВП реализована в виде ряда компонент:
- «Программа автоматического
распределения адресов объектов сети обмена данными» (свидетельство о гос. регистрации
программы для ЭВМ № 2011611429)
- «Программа автоматического
формирования массива настроечных данных сети обмена данными» (свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2011611428);
- «Программа конвертирования форматов представления схем связи XML/PostgreSQL» (свиде-
тельство о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2011611427);
- «Программа редактирования структурных схем ПТК» (свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2011611807);
- «Генератор настроечной информации» (свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2007613777).
Структура объектно-лингвистической
модели
Объектно-лингвистическая модель является основой для разработки программных реализаций и обменного формата данных метаязыка «М». Имея единую понятийную и объектную базу в виде ОЛМ, программные средства пакетной, визуальной реализации метаязыка, а также формат представления данных о системе связи являются совместимыми на самом глубоком уровне, что позволяет построить удобную расширяемую среду проектирования (моделирования) систем телекоммуникаций.
В состав ОЛМ входят:
- графическая канва - слой, служащий для размещения на нем моделируемых телекоммуникационных объектов и линий (каналов) связи,
- базовый абстрактный объект, являющийся родительским объектом для всех остальных объектов;
- базовый отображаемый объект;
- наследники базового отображаемого объекта.
Базовый абстрактный объект может иметь персональные свойства (ключи). Базовый абстрактный объект наследуется базовым отображаемым объектом. Помимо персональных свойств базовый отображаемый объект также имеет графические свойства, предназначенные для графического отображения объекта в слое.
Таким образом, каждый объект ЕСВП (будучи наследником базового отображаемого объекта) может содержать свойства, служащие для задания телекоммуникационных характеристик системы (персональные свойства), а каждый отображаемый объект (будучи наследником базового
отображаемого объекта), помимо этого, свойства, необходимые для визуального отображения моделируемой или проектируемой системы.
Базовый отображаемый объект имеет четыре основных класса наследников - линия, порт, текстовая метка и телекоммуникационный объект. Для каждого из наследников базового отображаемого объекта предусмотрен специальный графический примитив, служащий для отображения объекта-наследника на графической канве, а также визуальной идентификации класса объекта-наследника. Предусмотрена возможность формирования набора персональных свойств для каждого класса объектов-наследников, а также для разбиения множества объектов-наследников
определенного класса на подклассы [1]. Для каждого подкласса также может быть установлен специфический набор персональных свойств, наиболее полно описывающих экземпляр данного подкласса в среде системы телекоммуникаций.
Телекоммуникационный объект служит для отображения различных моделируемых устройств системы телекоммуникаций (ЭВМ, радиостанция, маршрутизатор - особенности этих объектов задаются в характеристиках персональных свойств телекоммуникационного объекта и его наследников). Телекоммуникационный объект может также включать зависимые объекты - порты и текстовые метки.
Порты служат для отображения физических и логических портов телекоммуникационного устройства, а также для визуального соединения телекоммуникационных объектов линиями связи.
Текстовые метки служат для отображения персональных свойств пользователю, и отображаются как соответствующие подписи на графической канве.
Линии служат для соединения телекоммуникационных объектов между собой, как визуально, так и логически.
Таким образом, объектная реализация объектно-лингвистической модели позволяет обеспечивать единство разрабатываемой модели системы связи и ее визуального отображения. При этом объекты конкретной реализации ОЛМ составляют описание, которое может быть интерпретировано различными способами в зависимости от формата хранения (переноса) данных о моделируемой системе
телекоммуникаций. Такими форматами могут быть:
- формат на основе языка разметки ХМЬ,
- формат реляционной БД,
- формат 8рЬ-скрипта для создания реляционной БД,
- обобщенный формат хранения графической информации о системе связи и т.д.
Тем не менее, сама структура описания остается инвариантной относительно языка и способа интерпретации, поскольку выражается понятиями и объектами ОЛМ, являющейся средством выражения метаязыка, а значит, языком более высокого уровня относительно формата хранения (переноса) данных о моделируемой системе связи.
Отображение объектно-лингвистической
модели для случая программной реализации ЕСВП показано на рис. 1.
При использовании ОЛМ обеспечивается единство и взаимно-однозначное соответствие не только внутреннего объектного представления модели в оперативной памяти программными средствами ЕСВП и визуального отображения на дисплее, но и хранения данных на носителях информации.
Разработанные средства нотации позволяют описывать объекты не только в математическом и
символьном виде, но также в графическом виде, что ЕСВП также является графическим языком
возможно благодаря использованию системы ЕСВП. описания системы связи, в определенной степени
Схематическое отображение объектов в среде аналогичным графической нотации UML.
t T
T ГТ
Л
азовый абстрг объект
Рис. 1. Иерархия объектов объектно-лингвистической модели
Схематическое отображение является универсальным - инвариантным относитель: отображаемых объектов: вид схемы не изменяется' зависимости от уровня (слоя) отображения, а также в зависимости от класса технических средств. Вместе с тем средства среды моделирования позволяют создавать специализированные
графические примитивы для отображения телекоммуникационных объектов определенных классов (рис. 2). Каждому классу
телекоммуникационных объектов может быть сопоставлен программный модуль,
осуществляющий обработку специфической логики и правил поведения телекоммуникационных
объектов данного класса.
Реализация формата хранения и переноса данных модели на основе языка XML
Авторами также предложен обменный формат хранения и переноса информации об исследуемой системе телекоммуникаций между пользователями среды ЕСВП. Формат разработан на основе
использования языка разметки XML и отличается наличием специальных конструкций для хранения сведений об объектах систем связи. В настоящее время ведется работа над созданием хранилища данных модели системы телекоммуникаций, реализуемого при помощи СУБД PostgreSQL, а также над комплексом средств пакетной реализации метаязыка «М».
Формат описания системы связи, основанный на языке разметки XML, является лексическим отображением объектно-лингвистической модели. Формат используется для решения задачи описания логической структуры схемы, используемой для
,Йаз®£отобра)
представления данных о^а-эпсисГАме ,
телекоммуникаций. Объекты схемы ^задаЮтся ементами XML, параметры и свойства объектов —)бъеКТ их атрибутами.
Общий формат разметки имеет следующий
вид.
Первая строка документа - стандартный XML заголовок, объявление (англ. XML declaration), указывающее версию XML (version) (имеет значение "1.0") и кодировку символов (encoding).
Желательно использовать Юникод-кодировки UTF-8 или UTF-16, но другие кодировки, например, русские Windows-1251 и KOI-8, также допустимы:
<?xml version="1.0" encoding= "UTe-шжом му н и кац
Затем следует корневой элемент 'тар'объеКТ содержащий параметры схемы. Минимальный (пустой) документ будет иметь вид:
<?xml version = "1.0" encoding="UTF-8" ?>
<Map Min_X="36" Max_X="251"
Min Y="60" Max Y="119">
ИНИЯ <Layer>
<Objects>
<Object /> <Object /> </Objects> <Nets>
<Net /> </Nets> </Layer>
</Map>
Отображаемые с
Блок
.маршрутизатора^__________________________________
Программно-аппаратный комплекс
Технические средстве
©ЧЩ Линеиные щиты Ф ^ Рабочие станции ® 1^ Радиостанции "Дуэт" * Радиостанции прочие © Сд Радиостанции СВЧ *' ^Радиостанции УКВ 8 ^Устройства ДЄСКУ 6СМС5 т! '^Фильтры БДФ
'
-
JJEL
Редактор свойств
ObjectClass Номер канала
Позывной Скорость в канале
Число попыток Задержка в канал
16 кбит\с
Рис. 2. Графическое представление модели комплекса средств связи в среде ЕСВП (графическая нотация) - уровень
(слой) программно-аппаратного комплекса
Новая схема
Файл Правка Инструменты
q т в шт
- Обозреватель шаблонов -0 ЕЦ Шаблоны
+ £2І!!ШіШЙІіНЯІ
і ►
Показать ПТК | Добавить ПТК | Добавить Метку | | 100% | |
Корпоративная сеть 1
! ФЛ МРА1
В2 Аппаратный Н
і комплексний
В1
МС1 N С2 МСЗ МС4
( ФЛ МРА1 УІВ2 Аппаратный [] комплекс^
У №1
МС1 МС2 МСЗ МС4
( ФЛ МРА1 УІ£в2 Аппаратный комплексі
УЙВ1
MCI IV С2 МСЗ МС4
Корпоративная сеть 2
ФЛ MPA1 уТ^В2 Аппаратный г
комплекс^йп^2
УІВ1
MCI h С2 МСЗ МС4
.-О......А,-
' фл мра1 : УКВ2 Аппаратный □
п комплексМРАЗ
’ШІЯІ
МС1 h С2 МСЗ МС4
-
Пример схемы С6 язи
Обозреватель схемы -
0 транскорпоративная сеть 0 Корпоративная сеть 1
ей Аппаратный комплекс 1 ЙЗ Аппаратный комплекс 2 Аппаратный комплекс 3 0 Корпоративная сеть 2
сС Аппаратный комплекс
Редактор свойств —
Тип ПТК: -
Код ПТК: 16
Наименование ПТК: Аппаратный комплекс
Список ДЛ ..
Идентификатор ТАП #_2????2?С0ир
Подсеть АВСКУ 193.0.4.0
Признак базовой ста!- □
Использовать введён □
Рис. 3. Графическое представление модели комплекса средств связи в среде ЕСВП (графическая нотация) -
уровень (слой) системы связи
Каждый объект объектно-лингвистической модели задается соответствующим тегом XML-описания системы связи.
Базовому отображаемому графическому объекту соответствует тег <Object>, который может быть как непарным, так и парным, если объект включает в себя другие объекты (например, узел связи может включать в себя радиостанции и т.д.)
Все теги <Object> содержатся в секции <Objects>..</Objects>.
Объекты классов порт, текстовая метка задаются объектом <Object> с указанием атрибута ObjType. Так, порт задается значением Connector, текстовая метка - значением Label.
Атрибуты служат для задания также персональных свойства и графических свойств объекта. Персональные свойства задаются атрибутами с префиксом Key _, например Key_IP - IP-адрес устройства, графические свойства задаются атрибутами с префиксом G_ - например, G_X и G_Y - для задания графических координат объекта на канве.
Объекту класса слой соответствует тег <Layer>. В теги <Layer>...</Layer> вкладываются все отображаемые графические объекты.
Линии задаются тегом <Net>. Теги <Net> включаются в секцию <Nets>...</Nets>.
К неотображаемым объектам относятся пользователи системы телекоммуникаций. В качестве пользователя может выступать оператор конкретной ЭВМ или иного устройства, а также программный процесс, исполняемый на ЭВМ. В общем случае может быть выделен класс типов устройств (и соответствующих им типов телекоммуникационных объектов), к которым может быть привязан пользователь системы телекоммуникаций. Пользователь системы телекоммуникаций описывается тегом <DL />, привязанным к конкретному телекоммуникации-онному объекту (соответствующему, например, ЭВМ или иному вычислительному устройству).
Для выполнения анализа связности между пользователями системы телекоммуникаций может задаваться матрица связности пользователей системы телекоммуникаций, которая описывается тегом <DL /> с указанием попарно идентификаторов пользователей, между которыми существует логическая связь. Теги <DL> вкладываются в секцию <DlConnections>.. .</DlConnections>, которая также
ОАО «Концерн «Созвездие» (г. Воронеж)
может присутствовать в ХМЬ-документе. Анализ связности применяется, например, при автоматической проверке правильности проектирования системы связи в ЕСВП. При этом ЕСВП выдает сообщение об ошибке, если графические примитивы средств системы не соединяются таким образом, что существует непрерывный путь между средствами пользователей, указанных в предварительно
заданной матрице связности.
Заключение
Математическая модель, объектно-
лингвистическая модель системы связи, программные средства реализации метаязыка (пакетная, визуальная) составляют расширяемый комплекс языковых и программных средств. Этот комплекс предназначен для проектирования и моделирования систем связи с целью исследования ее поведения, определения оптимальной структуры и параметров таких систем. Данный комплекс средств представляет собой также значительную теоретическую и методологическую базу для дальнейшей проработки математического аппарата описания, моделирования и построения систем связи.
Ряд задач, возникающих при проектировании систем связи (в частности, получение данных, необходимых для настройки системы), состоящих из значительного количества разнородных средств, в том числе радиостанций разных типов, автоматизированных рабочих мест и сетевого оборудования, может быть решен в разумные сроки только с помощью средств, подобных ЕСВП. Также следует отметить, что ЕСВП разрабатывалась именно для российских средств и систем связи, поэтому применение ЕСВП выглядит, по мнению авторов, оптимальным подходом к проектированию крупных сетей связи в Российской Федерации.
Литература
1. Бессонов В.В., Кузнецов А.В. Описание математической модели системы связи // Теория и техника радиосвязи, 2010. № 3. - С. 58-64.
2. Встраиваемый язык автоматизированной системы управления связью «М» и модель системы связи / В.В. Бессонов, С.В. Кручинин, А.В. Кузнецов, А.А. Свиридов // Труды Воронежской зимней математической школы С.Г. Крейна. - 2010. Тезисы докладов. Воронеж: ВорГУ, 2010. - 176 с. С. 21-25.
OBJECT-LINGUISTIC MODEL UNIFIED VISUAL PROJECTION COUNSELING AND FORMAT STORAGE AND TRANSFER DATA COMMUNICATION SYSTEM BASED ON XML
V.V. Bessonov, S.V. Kruchinin, A.V. Kuznetsov, A.A. Sviridov
Basing on a previously developed mathematical model of the communication system, the authors developed object-linguistic model used as a single conceptual and object base for the development of software implementations of data formats and exchange meta-language description of the communication system, "M". The computer program of metalanguage as a unified visual design environment, as well as presentation of data in the form of exchange XML format of the original structure, are presented
Key words: model, mark-up language XML, an automated communication control system, communication system, and telecommunications
