УНИВЕРСИТЕТ ИТМО
Кафедра «Технологии программирования»

Сергушев А. "О Switch-технологии"

Хочу поделиться своими впечатлениями от знакомства с работами петербургских представителей Гавриловской Школы - Анатолия Абрамовича Шалыто и Никиты Иосифовича Туккеля по "Автоматному проектированию и программированию. Switch-технологии." Их работы, с которыми я познакомился на www.softcraft.ru в разделе "Автоматы" произвели на меня очень сильное впечатление, причем это впечатление кардинально менялось по мере все более глубокого знакомства с работами А. А. Шалыто и Н. И. Туккеля.

Самое первое впечатление от знакомства с работами по Switch-технологии, которое у меня сложилось после первого, беглого знакомства было следующим - "Это же всем известно! Какая в этом наука, что в этом нового? Автоматы уже давно используются в программировании и ничего нового в этой научной идее нет, это всем давным-давно известно и очевидно." Дело в том, что в той отрасли, в которой я работаю, в телекоммуникациях, применение автоматов для программной (как впрочем и для аппаратной) реализации различных телекоммуникационных протоколов является само-собой разумеющимся фактом. Отсюда понятно, почему именно таким было самое первое мое впечатление от знакомства с работами по Switch-технологии и автоматному проектированию и программированию. Такое мнению, конечно же, имеет право на существование, но это очень поверхностное мнение, поспешно сделанные и недальновидные выводы. Я был неправ, на самом деле, так думать - некорректно. После того, как я познакомился со Switch-технологией более глубоко, я отчётливо понял, что мое первоначальное впечатление было ошибочным.

В современной индустрии телекоммуникаций широко используются автоматные методы как для описания телекоммуникационных протоколов, так и для программной реализации телекоммуникационных протоколов. Практически все телекоммуникационные протоколы являются автоматными по своей сути. В принципе, на всем протяжении своего развития телефония базировалась, базируется и будет базироваться на автоматной иделогии, это один из китов, на котором стояли, стоят и будут стоять как современные телекоммуникации, как, в прочем, и их мама-бабушка-прабабушка - традиционная телефония, развитие которой началось ещё в 1876 году, после того, как Александр Грэхем Бэлл изобрел телефон. При всей очевидной полезности этого изобретения (хотя в то время его полезность была не так очевидна) самостоятельное использование телефона невозможно из-за непреодолимых экономических ограничений...

"... Необходимость сигнализации по межстанционным соединительным линиям, как и сама концепция концентрации телефонной нагрузки в коммутационных узлах и станциях совершенно естественно вытекают из невозможности организации непосредственного соединения каждого с каждым для миллионов абонентов, желающих связаться друг с другом. Непреодолимые экономические ограничения обусловили иное построение телефонных сетей на базе коммутационных станций, связанных между собой соединительными линиями. И хотя существует вероятность отказов из-за отсутствия свободных соединительных путей, такой концептуальный подход устраивает подавляющее число абонентов с учётов приемлимой стоимости услуг связи..." Б. С. Гольдштейн. Сигнализация в сетях связи. -М.: Радио и связь, 1997. - 423 с.: ил.

Идея же концентрации телефонной нагрузки в коммутационных узлах и станциях естественным образом базируется на двух фундаментальных понятиях - "автомат" и "система массового обслуживания". Коммутационный узел (станция) является не только системой массового обслуживания, но автоматом со множеством состояний ("абонент снял трубку", "абонент повесил трубку", "абонент в сотоянии разговора", "абонент в состоянии набора номера", "абонент получил сигнал занято" и т. д., и это при условии, что абонентов десятки-сотни-тысячи, десятки тысяч, сотни тысяч:). Поэтому совершенно естественно, что идеи автоматного проектирования существовали в телефонии практически с самого ее появления и эволюционировали вместе с эволюцией Автоматических Телефонных Станций - АТС (ручные, машинные, декадно-шаговые, координатные, электронные и цифровые АТС). Ключевым результатом стало создание Международным Союзом Электросвязи ITU-T языка SDL в 1976 году, основу которого составляет концепция взаимодействия конечных автоматов и который ориентирован, в первую очередь, на программную реализацию протоколов сигнализации в телекоммуникационных системах. Так вот, начиная с 1976 года идеи автоматного проектирования стали не просто использоваться в телефонии, а превратились в Международный стандарт. А затем, в процессе последовавшего бурного развития компьютерной техники, взаимопроникновение компьютерной индустрии (компьютер в качестве абонентского терминала) и телефонии и как следствие, появление компьютерной телефонии, взаимопроникновения сетей передачи данных и телефонных сетей автоматные методы проектирования прочно заняли свои позиции в сфере современных телекоммуникаций. Поэтому для специалистов в области телекоммуникаций такие понятия, как "автомат", "входное воздействие", "выходное воздействие", "состояние", "бесконечный цикл", "граф переходов", "состояние каждого автомата" и т. д. являются само-собой разумеющимися и общеупотребительными. Поэтому, и у меня, как у человека, занимающегося аппаратной и программной реализацией алгоритмов для телекоммуникационных приложений и возникло подобное первое впечатление после знакомства со Switch-технологией - "это же всем давно известно и давно используется". Но так полагать, конечно же, нельзя, это было бы ошибкой. Во-первых, это только в телефонии атоматные методы проектирования и программирования так хорошо известно, в других же отраслях они либо совершенно не известны, либо слабоизвестны, а если даже и известны, то часто не применяются (как раз именно из-за отсутствия методологии и технологии). Да и в телефонии проблем при использовании автоматных методов проектирования и программирования достаточно, не зря же, начиная с 1976 года, выходили и выходят новые редакции SDL (1980, 1984, 1988, 1992, 1996 : ), к тому же, SDL в телефонии часто используется вместе с языком сценариев протоколов сигнализации MSC, поскольку с помощью одного только SDL не всегда удаётся адэкватно описать все телекоммуникационные протоколы. Поэтому не случайно в телекоммуникациях появляются новые языки, для описания современных телекоммуникационных архитектур: язык ASN.1 (предназначен для спецификации данных в протоколах и используется совместно с SDL), язык TTCN (предназначен для абстрактного описания режимов функционирования и обмена сигналами между тестируемой протокольной реализацией и тестирующей системой ), язык GDMO (предназначен для информационных моделей в рамках архитектуры Telecommunications Management Network) и другие. SDL, ставший стандартом де-факто в телекоммуникациях, имеет ряд недостатков, которые очень точно сформулированы в статьях А. А. Шалыто:

1. А.А.Шалыто. Автоматное проектирование программ. Алгоритмизация и программирование задач логического управления. ж. Известия Академии наук. Теория и системы управления. Номер 6. Ноябрь-Декабрь 2000. С.63-81,
2. А.А.Шалыто. Алгоритмизация и программирование для систем логического управления и "реактивных" систем. ж. Автоматика и телемеханика, 2001, N1, C.3-39.

С моей точки зрения, у автоматных методов в программировании большое будущее, это научное направление пока ещё всё находится в стадии становления и у Switch-технологии есть вполне реальные шансы занять достойное место в программировании и стать эффективным инструментом для программистов-практиков. Хочу пожелать авторам А. А. Шалыто и Н. И. Туккелю больших творческих успехов и удачи, на пути, которой <не усеен розами>: но, как известно, <дорогу осилит идущий>:

Большое спасибо авторам за такие глубокие и интересные научные работы от благодарного читателя! :

И в ожидании новых, ещё более интересных, работ, ибо нет пределах совершенству в науке: ;-)

;-)

P.S. Надеюсь, что пройдет какое-то время и на рабочем столе моего компьютера появится новое средство разработки - "Switch-компилятор"...