（计算机应用技术专业论文）电信需求分析语言ucm及电信业务系统建模方法学研究.pdf

y 5 8 3 3 5 s 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名日期 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名 导师签名 日期 日期 北京邮电人学硕士论文 电信需求分析语言u c m 及电信业务系统建模方法学研究 摘要： 如何基于现有网络技术和各种新技术快速推出吸引消费者的电信业务素来都是电 信企业领导者思考得最多的一个问题。传统的电信业务系统需求分析设计方式是先采用 自然语言描述用户的需求，然后用形式化工具( 如m s c 、s d l ) 对系统的行为细节进 行建模，最后根据系统分析模型进行实际的编码和系统架构。这样的系统设计方式忽略 了系统需求分析和高层设计阶段的重要性，直接从系统用例描述跳跃到细节设计阶段， 这样一来一旦系统需求不正确或者引入不恰当的系统行为的话，将会导致系统设计实现 的成本急剧上升，也影响了系统的按时交付使用。本篇论文针对这个问题介绍了种电 信业务系统建模分析方法。这种方法主要是在i t u t 电信系统形式化描述语言体系的 基础上引入一种用于需求分析和高层设计阶段的描述语言u c m ( u s ec a s em a p ) ，利用 u c m 在描述电信系统方面的强大能力和与其他电信语言( m s c 、s d l ) 的无缝衔接， 为电信业务系统的整个开发周期引入一套建模方法体系。 论文首先介绍u c m 语言的语法、语义以及使用工具，其后将u c m 与其他现存的 电信系统描述语言进行比较，通过对比分析u c m 的优点和适用范围，然后分析u c m 与m s c 、s d l 之间的关系以及它们之间的转化过程和规则，从而引入从u c m 到m s c 到s d l 的电信系统需求分析方法体系，并且利用这一套方法对3 g 业务进行实例分析。 论文在最后一章中介绍了o m g ( 对象建模组织) 的m d a ( 模型驱动体系结构) 框 架。o m g 意图将这套框架应用于电信、商业集成等领域的系统建模，但是m d a 体系 所使用的u m l 语言在描述电信系统方面有天然的缺陷，而u c m 的功能恰好可以填补 这个缺陷。论文阐述了u c m 语言与u m l 语言之间的关系，提出了将u c m 、m s c 、 s d l 等电信语言整合应用到m d a 体系框架中的思想，融合电信语言在电信系统描述方 面的优点以及u m l 在面向对象设计方面的特长，扩展m d a 体系的建模能力，为电信 业务系统的建模方法学提出一种新的思路和实现策略。 关键词：u c mm s c m d a u m l 北京邮电大学程控交换与通信网国家重点实验室 北京邮电大学硕l - 论文 r e s e a r c hi n t e l e c o m m u n i c a i t o n s r e q u i r e m e n t s a n a l y s i sl a n g u a g eu c ma n d t e l e c o m m u n i c a i o n s s e r v i c es y s t e mm o d e l i n g m e t h o d o l o g y a b s t r a c t ： h o wt o p u s ho u tn e wa t t r a c t i v et e l e c o m m u n i c a t i o ns e r v i c e sb a s e do i l e x i s t i n g n e t w o r k t e c h n o l o g i e sa n d v a r i o u sn e w t e c h n i q u e sq u i c k l yi st h em o s tc o n f u s i n gp r o b l e mo f a l lt e l e c o mc o r p o r a t i o n l e a d e r s t h et r a d i t i o n a lt e l e c o ms e r v i c es y s t e mr e q u i r e m e n t sa n a l y s i sa n dd e s i g nm e t h o di sf i r s t l y u s i n g n a t u r a ll a n g u a g ed e s c r i b e su s e r sr e q u i r e m e n t s ，m a dt h e nu s ef o r m a lt o o l s ( s u c ha sm s c ，s d l ) t om o d e l t h es y s t e m sb e h a v i o rd e t a i l s ，a tl a s ta c c o r d i n gt ot h es y s t e ma n a l y s i sm o d e lt oi m p l e m e n tt h ec o d i n ga n d s y s t e mc o n s t r u c t i o n t h i ss y s t e md e s i g nm e t h o di g n o r e st h ei m p o r t a n c eo fs y s t e mr e q u i r e m e n t sa n a l y s i s a n dh i 曲一l e v e ld e s i g n ，d i r e c t l yj u m p sf r o ms y s t e mu s ec a s ed e s c r i p t i o n st od e t a i l sd e s i g n a n di tw i l ll e a d t ot h ei m m e d i a t e l yr i s i n gu po f s y s t e mr e a l i z a t i o nc o s ti ft h es y s t e mr e q u i r e m e n ta n a l y s i sh a ss o m ee r r o r s ， a n dw i l l d e l a yt h es y s t e m si m p l e m e n tt o o t h i sp a p e ri n t r o d u c e s ak i n do ft e l e c o ms e r v i c es y s t e m m o d e l i n ga n da n a l y s i sm e t h o dt os o l v et h i sp r o b l e m t h i sm e t h o db a s e do nt h ei t u tt e l e c o ms y s t e m f o r m a ll a n g u a g e sa r c h i t e c t u r ei n t r o d u c e sak i n do fd e s c r i p t i o nl a n g u a g eu s i n gi nr e q u i r e m e n ta n a l y s i sa n d h i g h - l e v e ld e s i g np e r i o d u c m ( u s ec a s em a p ) b yu s i n gt h ep o w e ra b i l i t y i nt e l e c o ms y s t e m d e s c r i p t i o no fu c m a n dt h es e a m l e s sc o n n e c t i o n so fu c ma n do t h e rt e l e c o ml a n g u a g e s ，t h ep a p e r d e s c r i b e sas e to f m o d e l i n gm e t h o da r c h i t e c t u r ef o rt h ew h o l ed e v e l o p i n gc y c l eo f t e l e c o ms e r v i c e ss y s t e m t h ep a p e rf i r s ti n t r o d u c e su c m sg r a m m a r , s e m a n t i c sa n dt o o l s ，a n dt h e nm a k e sac o m p a r i s o no f u c ma n do t h e re x i s t i n gt e l e c o ms y s t e md e s c r i p t i o nl a n g u a g e st oa n a l y z et h eg o o d n e s sa n dt h ec o v e r a g eo f u c m a f t e rt h a t ，t h ep a p e ra n a l y z e st h er e l a t i o n s h i po fu c m a n dm s c ，s d la n dt h et r a n s f o r m a t i o n p r o c e s sa n dr u l e so ft h e s et h r e el a n g u a g e s ，i n t r o d u c e sat e l e c o ms y s t e mr e q u i r e m e n t sa n a l y s i sm e t h o d a r c h i t e c t u r eb a s e do nt h eu c m t om s ct os d l p r o c e s s ，a n d1 1 s e st h i sm e t h o dt 。a n a l y z et w o k i n d so f3 g s e r v i c e s i nt h el a s tc h a p t e r , t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h em d a ( m o d e ld r i v e na r c h i t e c t u r e ) o fo m g ( o b j e c t s m a n a g e m e n tg r o u p ) t h eo m g w a n t st oa p p l yt h i sa r c h i t e c t u r et ot h es y s t e mm o d e l i n go ft e l e c o ma n d b u s i n e s si n t e g r a t i o nd o m a i n s b u tt h eu m ld i a g r a m su s i n gi nm d a h a v es o m ef a t a ld e f e c t si nd e s c r i b i n g t e l e c o ms y s t e m s ，a n df o r t u n a t e l yt h ea b i l i t i e so fu c m c a nm a k eu pt h e s ed e f e c t s t h ep a p e re x p l a i n st h e r e l a t i o n s h i po fu c m a n du m l d i a g r a m s ，s u g g e s t si n t e g r a t eu c m ，m s c a n ds d li n t ot h em d a ，m a k e s u s eo f t h ea d v a n t a g e so f t e l e c o ml a n g u a g e s i nd e s c r i b i n gt e l e c o ms y s t e m sa n dt h es p e c i a la b i l i t i e so f u m l i no b j e c t so r i e n t e dd e s i g n ，e x p a n d st h em o d e l i n ga b i l i t yo fm d a ，b r i n g si n an e wt h o u g h ta n dr e a l i z e s t r a t e g yi nt e l e c o m s e r v i c es y s t e mm o d e l i n gm e t h o d o l o g y k e yw o r d s ：u c mm s cm d a u m l 北京邮电火学程控交换与通信暇国家重点实验室 2 些蔓堕里丛堂堡主笙塞 第一章引言 软件设计方法学在过去数十年间由一开始的机器编码演变到现在的需求工程和高 层设计。对于软件设计者来说，需求分析和高层设计是软件开发周期最重要的两个阶段， 有效地捕捉用户的需求，设计正确、高效、低成本的业务系统是软件系统开发的关键。 需求工程关注的是系统目标、功能和约束的发掘、分析和建模。它可以被分为四个 任务：问题相关领域信息的抽取；问题建模；成本、完整性、一致性分析：最后是用户 对需求的验证。这些任务完成后生成系统行为的规范，以作为设计和执行阶段的指导。 对于分布式动态交互系统来说，需求工程应该关注系统的行为而不是输入输出函 数，但当前业界使用的许多软件开发方法并没有遵循上述的分析设计原则，而是直接由 非正式的需求描述获得基于部件的规范和系统描述。比如在电信领域，电信业务系统通 常是分布式的动态多部件交互系统，其设计往往会涉及到复杂的体系结构和多种通讯协 议，并且在系统交付使用后经常会根据新的需求对系统进行扩容或者添加新的业务功 能，因此系统必须拥有灵活高效、高可靠性、可维护性、可扩展性等特征。但许多设计 过程的早期阶段就已经使用基于部件的操作描述、图表和可视化语言( 如m s c ) 来描 述系统，使得在需要关注系统整体功能的时期却过早地引入底层系统的细节设计，忽视 了系统的真正目标和功能，湮没了需求和高层设计的正确决策，选择了错误的系统方案， 导致进行详细设计时甚至系统交付使用时出现不可逆转的错误( 如无法对系统进行扩 展、可维护性极差等) 。 在充满竞争和高速发展的电信领域，传统的设计方法忽视系统需求和设计的正确描 述和理解，过早地关注系统的细节实现，反而会延迟新业务的推出和增加了系统的实现 成本。因此需要引入一种高质量( 简洁易懂、描述性、可维护、致性) 的描述文档， 以供不同需求和不同视角的人群( 项目经理、系统架构师、工程师、测试员、市场人员) 使用。目前在电信业务系统设计分析中广泛使用的m s c ( 消息序列图表) 关注系统部 件的消息交互，适合在细节设计阶段使用。但在系统功能定义阶段，消息和部件的细节 均为未知，所以不适宜使用m s c 语言进行分析。并且在业务系统描述的内部可能会存 在不恰当的交互，这些错误的交互使用传统的设计方法是难以检查出来，往往在实现阶 段才会被发现，导致系统的重新设计和影响系统的互操作性。 针对上述问题i t u t 提出一种用于电信业务系统的需求分析描述语言u s e r r e q u i r e m e n t sn o t a t i o n ( u r n ) ，这种语言同时可以用于其他类型的分布式、动态、复杂 交互系统的需求分析与高层设计。u r n 包括两种相互补充的记法语言g o a l o r i e n t e d r e q u i r e m e n t sl a n 【g u a g e ( g r l ) 和u s e c a s em a p s ( u c m ) 。前者用于描述系统的商业目 标、非功能性需求、方案选择的理论依据；后者使用因果脚本图来描述系统的功能性需 北京邮电_ 人学程控交换与通信网国家重点实验室 北京邮电大学硕士论文 求a 这两种语言与i t u t 的其他语占( 如m s c 、s d l ) 以及o m g 的u m l 结合在一起， 为电信业务系统的需求分析和高层设计提供一一整套标准橘述方法。i t u t 在2 0 0 3 年将 u r n 语言发布为z 1 5 0 系列标准建议。其中z 1 5 0 - - u r n 介绍u r n 的研究动机、目标、 应用范围以及需求工程的基本概念和术语；z 1 5 1 一g r l 介绍g r l 语言的语法和语义； z 。1 5 2 - - u c m 介绍功能性需求描述语苦u c m 的语法语义以及x m l 表示；z 1 5 3 ( 未丁f 式发布) 则关注g r l 、u c m 与其他电信语言如u m l 、l q n 、m s c 、s d l 等之间的关 系。 i t u t 定义的u r n 语言的目标是实现下列十三项功能； 1 、在可用设计细节非常少的时期捕捉用户的需求； 2 、脚本描述为第一层实体，与系统子部件、特定部件闾通讯细节或子部件状态分离； 3 、使需求规范到高层设计的衔接过渡更为顺利( 包括不同结构方案的选择、发掘进一 步需求) ； 4 、拥有动态完善能力，将脚本责任分配到各结构部件： 5 、可以设计包含动态实体的策略驱动协商协议； 6 、便于检测和避免非期待的业务交互； 7 、在设计过程的早期为设计者提供需求层次的洞悉能力，以便后者考究特征( 业务) 交互和性能平衡； 8 、提供工具表达、分析和处理目标和非功能性需求； 9 、提供工具表示目标和系统需求之闻的关系： 1 0 、提供工具捕捉与表达非功能性需求相关的可重用分析和设计知识； 1 l 、提供工具跟踪和转化需求到其他语言( 特别是i t u t 记法和u m l ) ； 1 2 、提供工具连接u r n 元素和外部需求对象； 1 3 、提供工具管理演变需求。 其中1 7 项目标由u c m 实现，8 一l o 项目标由g r l 实现。 本篇论文主要关注u c m 语言在电信业务系统的功能性需求分析方面的作用以及分 析u c m 语言与其他主流形式化描述语言之间的关系，最后论述u c m 在电信业务系统 建模方法体系中所起的作用。 北京邮电人学程控交换与通信喊国家重点实验室 北京邮电大学硕士论文 第二章u c m 语言、工具和实例介绍 功能性需求是系统的行为、功能方面的需求定义。复杂系统的功能需求建模通常使 用例和脚本图的形式来捕捉系统的行为方面的需求，比如消息序列图表( m s c ) 、u m l 用例图表、序列图表和动作图表。有调查表明，当前的几种主流脚本语言都无法完整地 提供上面所述u c m 实现的7 种功能。许多系统描述语言类似于m s c ，专注于消息流 和内部部件闻的交互，这对于设计阶段非常有用，但对于需求分析阶段来说却是越姐代 庖，模糊了需求分析的真正目的。u c m 语言使用可视化图形描述一个或多个用例上责 任之间的因果关系，并且可以将设计好的脚本路径与底层抽象部件结构绑定，呈现系统 的行为和结构结合的抽象原型。所谓责任类似于特定的行为动作，通常用来表示某类 的处理( 如操作、任务、动作等等) ；部件则表示软件实体( 如对象、进程、数据库、 服务器等) 和非软件实体( 如角色或硬件) ；因果关系是指u c m 的脚本路径连接原因 ( 如前提条件、触发事件) 到结果( 如后续条件和结果事件) 。简单地说，u c m 用图表 表示相关用例，用路径表示用例上的动作序列。 使用u c m 语言可以实现未来软件工程技术的两个重要的目标：分析模型到设计模 型的无缝转换以及动态系统( 系统结构行为在运行时可能会改变) 建模。这也就是u c m 语言的两大优点：行为结构的动态( 运行时) 提炼完善；单独视图中集成行为和结构部 件的可视化图表。 动态( 运行时) 提炼：u c m 使用一种称为动态存根的图形元素来描述运行时可选 择行为脚本的演变。可选的脚本方案以子图表示，也称为插入图，与动态存根绑定在一 起。通常一个动态存根会对应多个子图，运行时根据选择策略选定某一个子图执行。这 种机制增加了系统描述的灵活性。 桥接需求和设计：u c m 通过在视图中集成显示系统的结构和行为路径，使需求模 型和设计模型有机地整合在一起。这样做可以提高路径脚本的可重用性，同一个脚本路 径设计可以用到不同的部件结构上，所需要做的只是将路径上的责任在各个部件上重新 分配下。 u c m 是一种支持注释的图形记法语言，u c m 的每一种记法元素都有其x m l 格式 的文本表示方式和图形化表示方式。对x m l 的支持为u c m 与o m g 的m e t a - o b j e c t f a c i l i t v ( m o f ) 和x m l m e t a d a t a i n t e r c h a n g e ( x m i ) 和整合提供了方便。u c m 规范使 用脚本路径来描述责任之间的因果关系。另外，u c m 通过将脚本路径与抽象部件结构 的绑定提供了行为和结构的合成视图，这种合成视图可以提炼成为细节描述模型( 如 m s c 和u m l 交互图表) ，这些细节模型可以进一步转化为s d l 的状态机或者u m l 状 态图表，最后可以生成具体的执行代码。可以在分析设计的所有阶段对模型进行确认验 北京邮电大学程控交换与通信网国家重点实验室 北京邮电大学硕士论文 证、性能分析、交互检测以及测试生成。 u c m 同时也是一种规范语言，既提供了严谨的语法结构供行业专家、设计开发者 使用，又因为其拥有可视化、简单、直观等特点可以供非专家用户使用。u c m 同时支 持需求工程的各个重要特性，如可验证、完整、一致、无歧义、易理解、可修改、可跟 踪性等，因此非常适合在系统需求和高层设计阶段使用。 2 1 t i c m 语法定义 2 1 1 相关规范说明 行为路径规范说明：行为路径规范由概要路径和责任等记法元素标记说明。路径记 法允许定义端到端的路径。路径起点是一个输入事件，经过一系列的责任以后得出一个 或多个输出事件。路径规范可以是纯行为规范，也就是说，只是定义路径及其上的责任 行为，没有涉及到部件的定义。因此，u c m 行为规范是第一级实体，不需要定义体系 结构就可以描述整个系统的行为。路径规范定义可以包含多个控制元素比如o r - f o r k 、 o r - j o i n 和环，也可以包含其他元素比如时钟、a n d f o r k s 、a n d - j o i n s 。 可扩展系统规范：u c m 的记法元素可以用来描述大型复杂系统。一个制定的系统 需求规范其实就是一系列路径规范。一个大型系统的规范往往由多个根图组成，每个根 图又包含一个或多个路径规范。过长的路径规范可以使用存根一插入机制将一部分路径 段规范移到子图中去。插入图也可以拥有自己的子图。如此分层表述的机制可以实现系 统规范的高可扩展性。 有效路径：一个路径规范可能包含多个有效路径。有效路径由脚本定义、路径变量 和路径变量表达式机制指定。 体系结构：体系结构定义为路径元素到部件的分配。设计开发者可以使用需求工程 中定义的路径规范作为高层设计的基础。 性能注释：u c m 可以通过使用性能评估工具注释来评估模型的性能a 功能目标：u c m 可以通过注释指明路径规范的功能目标。 2 1 2 语法元素 高层元素：u c m 规范由一系列路径变量集、根图集和插入图集组成。根图 ( r o o t m a p s ) 和插入图( p l u g i n m a p s ) 定义功能需求模型( u c m m o d e l ) 。根图描述最 高层功能需求，而插入图描述( 可重用或共享) 部分需求或子需求u c m - m o d e l 包含脚 本路径和部件结构的子规范，同时还有几项属性：标识符、名称、主题和描述。高层元 北京邮电大学程控交换与通信刚国家重点实验室 北京邮电大学硕士论文 素对应的x m l 定义如下 超图：超图是一种图形结构，定义组成路径的所有元素( 称为超边) 和它们之间的 连接，同时包含路径分叉和插入图的规范。超边包含基本路径建构：起始点和终结点、 等待点、责任、o r - j o i n s 和o r - f o r k s 、a n d - j o i n s 和a n d f o r k s ( 同步) 、环、终止退出、 连接、存根、性能和目标注释以及空段。所有超边都有其标识符、名称、描述和定位坐 标。超图的x m l 定义如下： 图形范例： 下列两幅图给出了路径记法的例子。图1 描述的是一个简单呼叫连接过程，系统首 先检查呼叫是否允许( 责任c h k ) ，然后检查被叫方是忙还是空闲( v r f y ) ，被叫方空闲， 则更新系统状态( u p d ) 并且触发振铃事件。 蝴瞳、满 矿孙眦 图2 1 ，基本u c m 语法元素 北京邮电大学程控交换与通信网国家重点实验室 北京邮电大学硕士论义 第二个例子使用更多的路径元素扩展图1 中的呼叫过程，比如分叉、结合、并行路 径、存根、插入子图等等。 蜷挺蒯“ l；：!：!：趣。，。 a f 气矿# 柳寤靠i 蝻珊w t l 1 聊b 7 煳，獬荆1 1 9 - j ni ；啦 圈2 2 、u c m 语法元素扩展与连接实例 起始点：起始点是脚本路径的开始，在相关触发事件的发生或相关前提条件满足时 到达起始点。脚本路径有一个触发事件列表和一个前提条件列表，规定脚本的触发事件 和前提条件。一个起始点通常会有几神性能分析属性如：流类型定义到达流是否已 经打开( 缺省) 或者被某些用户关闭：人口尺寸描述关闭到达流的用户固定数目； 平均数到达流发布的爱尔兰指数参数等。起始点的图示和x m l 定义如下： k a n e _ 一 下 终结点：描述脚本图的结果，由结果事件或后续条件表示。其图示和x m l 定义如 专一 事件和条件：条件有自己的名称和一个用户定义的描述。条件可以组成前提条件表 北京邮电大学程控交换与通信网国家重点实验室 l o 州 啦 啪 北京邮电大学硕士论文 和后续条件表，以描述在各点上的上下文环境。 责任参考：责任参考通过它的r e s p i d 属性指向r e s p o n s i b i l i t y - d e f i n i t i o n s 里定义的责 任。责任表示脚本路径上的一次处理行为动作( 如操作、任务、动作等等) 。 r o s p n a m e h _ 一 或分叉和或联结( o r - f o r k s ；o r - j o i n s ) ：或分叉将一条脚本路径分裂为两条或多条 选择路径。或联结将两条或多条独立的脚本路径合为一条。这两种元素都有方向属性， 以度数表示( o 度表示向右，9 0 度表示向上) 。分叉路径可以粘附相应的条件作为路径 选取的策略，在p a t h - b r a n c h i n g s p e c 中指定。 与分叉、与联结和同步( a n d f o r k s ；a n d - j 。i n s ；s y n c h r o n i z a t i 。n s ) ：与分叉表示 一条脚本路径分裂为两条或多条并行路径。与联结表示多条并行脚本路径合并为一条。 与分叉和与连接都是同步元素的特例。并行通常与一个显示基数相联，指定源路径的实 例数目和目标路径的生成数目a 北京邮电大学程控交换与通信网国家重点实验室 l l 北京邮电大学硕士论文 专1 一专 环：环元素表示脚本路径上的一个循环动作，当满足跳出条件( e x i t c o n d i t i o n ) 时 跳出循环沿着路径继续往下走。 、 o x i t - c o t m t l t t o 埘 存根( s t u b ) ：存根是u c m 图中的重要组成部分，它是插入图的容器。存根可以 隐藏子图的动作细节，从而将复杂系统分层表示，使得图示更为明晰更易于理解。存根 又分为静态存根( s t a f f cs t u b ) 和动态存根( d y n a m i cs t u b ) 两种，它们之间的区别是静 态存根只包含张插入图，而动态存根可以包含多张插入图，根据选择策略 ( s e l e c f f o n p l i c y ) 确定运行时选择哪一张子图运行。选择策略可以使用前提条件、断言、 运行时信怠、组成操作符等来表示。一个存根可以有几个进入点和退出点，与源超边和 目标超边相连接。存根外部的路径与子图的路径相绑定，表示路径的连续性。 s 耙a t i c 髓f n ed y n a m i c f 到矾e ，一 北京邮电_ 人学程控变换与通信网国家重点实验室 十 北京邮屯大学硕十论文 等待点和时钟：等待点是路径上的一个点，表示因果流来到这里后停止，直到特定 事件发生才继续往下运行。其中t r i g g e r i n g e v e n t 1 i s t 给出重启动因果流的事件集，同时 必须满足p r e c o n d i t i o n - l i s t 的条件。时钟是特殊的等待点，路径到达时钟后如果触发事 件在规定事件内发生，则往按时路径走，否则向超时路径走a w a i t - t y p e 属性是用户定 义的等待类型描述。t i m e o u t v a r i a b l e 和l o g i c a l c o n d i t i o n 是路径遍历机制的属性。 h j 自 止。 写- ：写专一曲 北京邮电大学程控交换与通信嘲国家重点实验室 北京邮电大学硕士论文 连接：连接描述两个不同脚本路径2 _ f 日j 的显式交互。连接通过链接一个终结点和一 个起始点或者等待点( 或时钟) 来捕获同步交互。 寸、 号寺接号号弋 空段：空段元素用来给路径添加特征( c h a r a c t e r i s t i c s ) 描述如失败点( 非指定原因 导致的因果流中止，用于描述模型鲁棒性) 指示、因果流方向指示、共享责任( 通常这 两个责任与两个不同部件绑定) 指示。 “了嫌专十号 “”“”。”七y 一嚣嚣：；蜘2 c d t a# 髓q u z r e d 1 矗a ，嚣口t e r i 目t i c g( 鱼i l u r 日_ p o i 醇i b h a r e d i dizcnoti)。n-ashow-label(yes i ”1 i 嚣鼍船 n o ) 。：! ! ：! ： 路径分支规格说明：描述路径输出分叉的特征( c h a r a c t e r i s t i c ) ，使用逻辑条件或者 前提条件描述。 ( c o n d l ) ：a 7 冒 号 ： ( c o n d 2 j ? 0 2 5 1 北京邮电大学程控交换与通信网国家重点实验室 北京邮电大学硕士论文 2 1 3 部件和结构 部件定义：部件定义元素描述u c m 规范的结构实体( 如部件、部件标识、角色、 处理、对象、容器、代理等等需求层的抽象实体) 。所有部件都有其名称、唯一标识符、 描述和颜色。 部件通常分为两类：常规部件和池。常规部件有下列几种： 群组( t e a m ) ：缺省部件，子部件的容器； 处理( p r o c e s s ) ：主动部件，指示控制线程； 对象( o b j e c t ) ：被动部件，由处理控制； 代理( a g e n t ) ：自动部件，代表其他部件行为。 所有常规部件都可以拥有下列布尔属性： 插槽( s l o t ) ：动态部件的静态位置标识显示； 受保护( p r o t e c t e d ) ：部件绑定的因果路径执行，由互斥机制规定 复制的( r e p l i c a t e d ) ：部件同时存在的多个实例。 另外有一个可选的性能分析属性： 处理器i d ( p r o c e s s o r - i d ) ：部件执行的有效处理器。 s l o t 是动态部件执行时的容器，池是非执行的动态部件的容器。 t e a n l n a m ep r o c e s s n a m eo b j e c l n a m e p r o t e c t e d r e n i c a t e d 口同目 北京邮电大学程控交换与通信网国家重点实验室 一口 一i- 一 - 一 一 一 - 一 生 一 耕ri；i_= 北京邮电大学硕士论文 结构规格说明：结构规格是u c m m o d e l 的一部分，包含部件的参考，枚举部件上 分配的责任和其他超边。c o m p o n e n t r e f 元素有唯一的标识符和c o m p o n e n t i d 参考，另 外还包括一个责任列表( r e s p o n s i b i l i t y - l i s t ) 和其他超边列表( o t h e r h y p e r e d g e l i s t ) 。 常规部件可以包含子部件，子部件有一个c o m p o n e n t - p a r e n t 属性来指明其父部件。池不 能包含予部件。每个部件参考会有一个用户定义的角色，例如一个名称为“u s e t ”的部 件可能有两种角色如“i n i t i a t o r ”或“r e s p o n d e r ”。部件参考也可以声明为a n c h o r e d ，指 明该部件并非是存根所在的父部件的子部件。 p a r e n t n a m e ：r o t ea n c h o r d 北京邮电火学程控交换与通信网国家重点实验室 口 北京邮电大学硕士论史 一一 范例：将路径元素绘在部件上是评估可选体系结构的一种简单方法。例如下图中显 示了同一脚本路径在3 种不同体系结构上的设置： 即躐m i 。p n t h 目“口“m i ，ka 瞻淋样坩麟辍目舳p 挂o f l 蚺蝴l 蛔酬a r 峨自雌k 对蚋拙# n 材醅i i ：i 柏eh f l i n - b a s e dm w h 懈州 圈2 3 、u c m 图路径与结构绑定选择 插入图的绑定：插入图通过与存根的绑定与父图连接。p l u g i n b i n d i n g 元素包含了 插入绑定列表和插入池列表。插入图和存根的绑定由输入和输出连接列表定义。一个插 入图可以与多个存根绑定，这样的措施可以提高子图的可重用性。 责任定义和动态责任：责任是一种处理任务( 如过程、函数、动作等) ，在 r e s p o n s i b i l i t y d e f i n i t i o n s 元素中描述。个责任会有一个名字、一个描述和一个唯一的 标识符，并且可以与前提条件和后续条件相关联。 责任可以是动态的。动态存根显示运行时行为模式如何演变，而动态责任和动态部 件显示运行时部件结构如何演变。动态责任在动态部件或插入图中执行一个动作，动作 的类型为： 创建( c r e a t e ) ：对动态部件而言，这个动作在一条路径上、个插稽中或者一 个部件池中创建一个新的部件实例；对插入图而言，这个动作在一条路径、 个存根或者一个插入图池中创建一个新的插入实例。 移动( m o v e ) ：动态部件，从插槽或部件池中移动一个部件到路径上或者反之。 插入图，这个动作从存根或者插入图池中移动一个插入实例到路径或者反之。 移动停留( m o v e s t a y ) ：与移动类似，但移动个参照( 如别名) 到部件或者插 入图，但仍保留初始实例。 复制( c o p y ) ：与移动类似，但移动部件或插入的一个复制，保留原来的实例。 销毁：动态部件，删除插槽、部件池或者路径上的一个部件实例；插入图，删 除存根或者插入池中的一个插入图实例。 c r e a t e 仃糟m o v e 。鲫 c o p y d e s t r o y 土叶hh 砷 北京邮电火学程控交换与通信刚国家重点实验室 e洲茜广鹤 一曰b同 誊l 刊 一 一曰懿1；-薹_1一圈倒 北京邮电大学硕十论文 p o o l o t c o n i p s l o ts 1 0 t as 1 0 1 b l jl j p r o c as l o t as 嘲bp r o c b 伯雕e m 。懈s 谢i 定喇 序恻叫、 i i l |l 7 2 2 l i c m 使用实例 图2 4 、动态责任使用范例 u c m 使用行为作为第一级体系结构概念。在u c m 记法中，脚本路径的抽象描述 层次高于部件交互消息的描述层次，所以不需要与特定的底层结构绑定。这种记法可以 往脚本在多种层次上集成，并且提供体系结拘的论证、动态行为和结构的描述。 在需求工程中，由于需求的多变性，导致脚本和潜在部件拓扑结构的不稳定性。u c m 非常适于桥接需求和抽象系统设计，从多个角度解决需求演变的问题。下面的例子说明 了u c m 的使用及其优点。 简单呼叫初始化脚本图：下面的呼叫初始化脚本图与两种部件类型( 用户和代理) 组成的结构绑定。主叫方用户在起始点r e q 初始个呼叫。被叫代理检查被叫用户是忙 或空闲( v r f y ) 。空闲，则被叫用户的状态在它的代理中更新( u p d ) ，同时被叫方用户 侧触发一个响铃事件。另外主叫方用户侧信令触发一个回铃响应( p r b ) 。如果被叫方忙， 则返回一个忙回应( p b ) 。 北京邮电人学程控交换与通信网国家重点实验室 北京邮电大学硕士论文 f 一 噎删掣 in f _ 8 。l 。-昝匀 图2 5 、简单呼叫初始化u c m 图 通常电信业务以底层基本呼叫的形式描述，下列三种业务扩展上面的简单基本呼 叫，引入新的功能。 第一个业务是主叫呼叫筛选( o c s ) ，主叫代理上存着一个筛选列表对象( o c s l i s t ) ， 检查主叫用户的呼叫是否被允许。如果允许则继续呼叫初始脚本，如果不允许则返回一 个否决回应( p d ) 。 图2 6 、主叫方呼叫筛选( o c s ) 业务u c m 图 第二个业务是t e e n l i n e 业务，同样在主叫代理上。这个业务检查当前时间 ( c l k t i m e ) ，确定呼叫是否在指定时间内发生，如果是在预定义的时间内，则要求输入 一个有效个人标识号( p i n ) 以确定是否让呼叫继续。如果p i n 无效，或者超时，则返 回否决回应( p d ) 。 囤2 7 ，t e e n l i n e 业务u c m 图 第三个业务是主叫号码显示( c n d ) ，处于被叫代理上。这个业务显示主叫方的电 话号码。 北京邮电人学程控交换与通信网国家重点实验室 北京邮电人学硕l 论文 图2 8 、主叫亏码显示业务u c m 图 脚本国集成：u c m 可以使用多种方法建构和集成脚本图，例如使用o r f o r k s ，j o i n s 或者a n d f o r k s j o i n s 。然而，最重要的集成方法是使用存根。静态存根可以包含一个予 图，动态存根可以包含多个子图，在运行时根据选择策略确定选择哪个子图运行a 选择 策略可以使用前提条件、断言、运行时信息、组合操作符等等表述。下图使用存根集成 了上面所介绍的三种业务的脚本图，动态存根s o 包含了两个主叫方业务，静态存根 s t 包含一个插入图。 s o s t m 。，w 2 八。血 _ l t i n g 。q - 习 d 。i 1 图2 9 带存根的u c m 因 下面显示的是五个插入图，这些子图直接或间接地与根图连接以支持各种业务和基 本呼叫初始化。 m 船州t * r 叫彗相州卵誉“”二穹亨 图2 1 0 、各种业务的插入u c m 路径图 a 、b 、c 图是存根s o 的插入图，d 图是存根s t 的插入图nd 图自身也带着一个动 态存根s d ，它的插入图是e 图。各图的绑定关系如下表所示，通过这些关系，可以构 建各种u c m 图( 注：“一”表示选择) ； 简单呼叫初始化：s o d e f a u l t ，s t t e r m i n a t i n g ，s d d e f a u l r o c s 业务：s o o c s ，s t - - t e r m i n a t i n g ，s d d e f a u l t ； t e