modeliranje komunikacije kona čnim automatom
DESCRIPTION
Modeliranje komunikacije kona čnim automatom. Modeliranje komunikacije kona čnim automatom. Model konačnog automata je osnovni model koji se prime n juje u analizi i sintezi telekomunikacionih procesa i to za opis i istraživanje komunikacije i koordinacije procesa. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Modeliranje komunikacije konačnim automatom
Modeliranje komunikacije konačnim automatom
Model konačnog automata je osnovni model koji se primenjuje u analizi i sintezi telekomunikacionih procesa i to za opis i istraživanje komunikacije i koordinacije procesa.
Cilj konačnih automata je modeliranje ponašanja sistema koji zavisi od internog stanja sistema (interna stanja zavise od prethodnih ulaza, tj. Istorije).
Dinamički pogled na objekte klase: životni ciklus objekta
Upotreba ovog modela omogućava:
Specificiranje operacija klase: promena stanja pri izvršavanju operacije
Specificiranje slučajeva korišćenja: promena stanja tokom interakcije izmedju korisnika i sistema.
Opis procesa konačnim automatom
Svaki proces Pi se modelira automatom Ai. Skup stanja Zi se izvodi iz skupa uslova Ci, a skup prelaza Ti iz skupa dogadjaja Ei, razlikujući prelaze za predaju (xji), prijem (yki) i unutrašnje prelaze (zij).
Komunikacioni kanal se uvodi u model posredno, preko prelaza vezanih za prijem i predaju informacionih jedinica.
Kanalu K(i,j) dodeljena su stanja Ks(i,j). Takvo predstavljanje ne dopušta nikakvu obradu informacijske jedinice izmedju predaje i prijema, pa tako ni delovanje smetnji.
Postoji i drugi mogući način, kada se kanal može modelirati automatom Ak kao i sami procesi.
Konačni automat (automat stanja):
• Skup stanja (Z): konačan skup internih stanja• Skup ulaza (X): ulazi, signali, dogadjaji• Skup izlaza (Y): izlazi, akcije• Promene stanja: novo stanje koje zavisi od ulaza i trenutnog stanja• Izlazno ponašanje: izlazi koji zavise od ulaza i trenutnog stanja
Matematički model automata se opisuje preko pet parametara:
A=[X,Y,Z,f,g]
Primer matematičkog modela grafika prelaza stanja, u Mealyjevoj notaciji, gde su izlaz i akcije ograničene prelazima stanja, na primeru podešavanja digitalnog časovnika
Stanje sistema St komunicirajućih procesa opisano je združenim skupom stanja svih automata i svih kanala u trenutku posmatranja t:
N
1
S ... Ks(N,2) Ks(N,1)
... ... ... ...
Si ... Ks(i,2) Ks(i,1)
... ... ... ...
N)Ks(1, ... Ks(1,2) S
Skup stanja sistema dobija se uzastopnim izvodjenjem prelaza uz zadato početno stanje.
Medjudelovanje procesa opisuju promene stanja, odnosno struktura stanja, te sledovi prelaza, odnosno
sledovi informacijskih jedinica na kanalima.
Stepen uskladjenosti skupa procesa može se definisati kao mogućnost zaključivanja o stanju svih procesa na
osnovu poznavanja stanja samo jednog ili nekoliko procesa, a za komunikaciju je važno poznavati sledove
informacijskih jedinica.
Odredjivanje sledova prelaza
Pri odredjivanju sledova prelaza primenjuju se opis automata grafom G sa značenjem dijagrama stanja. Dijagram stanja mora biti strogo povezan, a takođe mora postojati barem jedan usmereni put koji prolazi početnim stanjem.
Sled prelaza opisan je kao svaki put u grafu G koji počinje i zavrsava u početnom stanju, a ne prolazi početnim stanjem (prvi ciklus). Potreban uslov za analiziranje je konačan broj konačnih sledova događaja. Sledovi su konačni ako ne postoje ciklusi u grafu koji ne prolaze početnim stanjem. Tada je broj sledova konačan. Svi putevi u grafu koji predočuju sledove prelaza dobijaju se algoritmom generisanja matrica prelaza automata višeg reda.
Primer 1.
Automat – model kanala izmedju procesa P1 i P2 čiji je dijagram stanja dat slikom i ima tri stanja i četiri prelaza:
1
3 2
Xkr
Ykp
Xkp
Zk1
Neka je:
M - matrica prelaza za graf G
mij - elemenat matrice prelaza M koji sadrži skup svih prelaza između stanja Si i Sj
Mi - i-ta vrsta matrice prelaza
Pij(k) - skup svih puteva između stanja Si i Sj dužine k
)1(ijij PП - skup svih puteva između stanja Si i Sj dužine 1
P11(k) - sled događaja dužine k
Sled događaja dužine k određuje se ovako:
112111)(
11 ..... xkxxxk ПППP
x1, x2, ..., xk-1 međusobno različiti i različiti od 1.
Pri određivanju sledova prelaza primenjuje se operacija množenja matrica prelaza.
Za automate s n stanja C = A * B daje:
n
uujiuij bac
1
Sled prelaza dužine k može se izvesti određivanjem elemenata metrice prelaza k-tog reda na poziciju (1,1):
)(11
)(11
kk Pm
Komunikaciju u sistemu komunikacionih procesa opisuju sve moguće N-torke
sledova, po jedan sled iz svakog procesa. Zato je za sisteme sa više procesa
istraživanje komunikacije vrlo složeno. U tom primeru metoda je praktično
primenljiva samo na ciklične procese s jednim sledom prelaza za koje je moguće
dobiti jedan sled i na nivou sistema.
Ostaju ograničenja pristupa koja se zasnivaju na istraživanju komunikacije obradom sledova prelaza, a to su:
jednostavna primenljivost
samo za sisteme sa
dva procesa
nužan povratak u početno stanje sa istom periodičnosti
za oba procesa nakon konačnog broja interakcija
među njima
komunikacijski kanal s pogreškama ne može se uvesti neposredno
nemogućnost obrade procesa u kojima ciklusi ne prolaze
početnim stanjem (rešenje se postiže ograničavanjem broja
prolaza)
Metoda duologa
Utemeljena na obradi sledova prelaza
Duologom se naziva zajednički sled prelaza za dva komunicirajuća automata
Primer 2.
Neka dva procesa PA i PB opisana automatima A i B komuniciraju tako da PA šalje poruku p prema PB koji je prima i vraća potvrdu r.
a0a0
a2a2
a1a1 b1b1
b2b2
b0b0p
r
px
ryaz
py
rxbz
Automat A opisan je stanjima:
a0 - spreman za predaju poruke
a1 - čeka potvrdu
a2 - primio potvrdu
i prelazima:
Xp - predaja poruke
Yr - prijem potvrde
Za- unutrašnji prelaz
Automat B ima stanja:
b0 - spreman za prijem poruke
b1- primio poruku
b2- predao potvrdu
i prelaze:
Yp - prijem poruke
Xr- predaja potvrde
Zb- unutrašnji prelaz
a0a0
a2a2
a1a1 b1b1
b2b2
b0b0p
r
px
ryaz
py
rxbz
To je primer najjednostavnije komunikacije kojom se usklađuje međudelovanje procesa porukom i
potvrdom.
Kanal je prikriven i o njemu se može zaključivati posredno, tj. posmatrajući prelaze kojima se ostvaruje predaja i prijem informacijskih jedinica.
Sledovi prelaza mogu se posmatrati za svaki automat zasebno, a i za sastav komunicirajućih automata u celini
Sled prelaza u metodi duologa naziva se unilog.
U ovom primeru svakom automatu odgovara po jedan unilog:
A : (Yp , Xr, Zb ) B : (Xp , Yr , Za)
Duolog opisuje zajedničko ponašanje oba automata, na primer:
A X B1 : (Xp, Yp, Xr, Yr, Za, Zb )
Međutim potpuni opis ponašanja može se dobiti samo ako se izvedu svi duolozi:
A X B2 : ( Xp, Yp, Xr, Yr, Za, Zb ) A X B3 : ( Xp, Yp, Xr, Zb ,Yr, Za)
Ovo pokazuje jedno od ograničenja metode, jer i pri jednostavnim procesima broj duologa može biti velik.
Prvi duolog opisuje situaciju u kojoj je proces PA „brži“ od procesa PB , a u svim ostalima „brži“ je PB .
Izmena informacionih jedinica osigurava koordinirani rad, jer nezavisno od „brzine“, procesi počinju i završavaju u početnim stanjima (a0, b0) i jednaka im je periodičnost prolaza početnim stanjem.
Uvek je potrebno proveriti sve duologe da bi se ustanovila ispravnost komunikacije.
Globalno stanje
Komunikacija se može istražiti polazeći i od strukture pojedinih procesa iz koje se izvodi skup globalnih stanja sistema, odnosno automat koji opisuje celi sistem.
Takvo istraživanje komunikacije primenljivo je i na sisteme sa više od dva procesa.
Dopušteni su ciklusi koji ne prolaze početnim stanjem, te i različita periodičnost procesa.
Svako novo stanje nastaje promenom stanja samo jednog procesa.
Koncepcija globalnog stanja skupa komunicirajućih procesa nije dovoljna za opisivanje njihovog međusobnog odnosa.
Istraživanje se sprovodi određivanjem skupa globalnih stanja R(S) u koja prelazi sistem iz početnog stanja S0.
Najpoznatije metode koje se zasnivaju na obradi strukture stanja su metoda promene stanja i metoda pridruženih stanja.
Globalno stanje
Promena stanja
Postupak promene, odnosno perturbacije stanja temelji se na konceptu globalnog stanja, tj. zajedničkog stanja sistema komunicirajućih procesa koje se dobija iz stanja pojedinih procesa.
Zajedničko stanje sadrži stanja svih
pojedinačnih procesa u
nekom trenutku posmatranja.
Pridružena stanja
Pridruženim stanjima smatraju se stanja iz različitih procesa za koja važi sledeće:
Svakom stanju ai iz procesa PA
pridruženo je stanje bj iz procesa PB, ako su ai I bj sadržani u istom, zajedničkom stanju sistema komunicirajućih procesa.
Sva stanja procesa PB, koja su pridružena stanju ai iz procesa PAčine skup stanja pridriženih stanju ai.
Poznavanje pridruženih stanja pokazuje relativnu
uskladjenost odvijanja procesa.
Proces PA koji je u stanju ai „zna“ da je proces PB u jednom od stanja bj
pridruženih stanju ai ili obratno.
Za tri stanja skup pridruženih stanja sadrži sva stanja drugog procesa, a potpuno se prepoznaje samo stanje predajnog procesa „čekanje potvrde“ iz stanja „primanja poruka“.
Pridružena stanja mogu se izvesti i bez generisanja skupa stanja.
HVALA NA PAŽNJI