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系統(tǒng)互通性的相應(yīng)模型建立和開發(fā)實(shí)踐方案

牽手一起夢(mèng) ? 來源:電子技術(shù)應(yīng)用 ? 作者:劉全 ? 2020-10-04 13:56 ? 次閱讀

近年來計(jì)算機(jī)在各個(gè)行業(yè)的成功應(yīng)用極大地提高了相應(yīng)行業(yè)的工作效率,但是隨著軟件數(shù)量的日益增加,如何使相關(guān)軟件系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作以更有效地完成任務(wù)成了人們關(guān)注的一個(gè)焦點(diǎn),特別是有些工作本身就需要多種軟件系統(tǒng)的相互協(xié)作。例如在軍事上,為了跟蹤外來入侵,需要海陸空三方面的軟件系統(tǒng)充分進(jìn)行信息共享,美國國防部提出的聯(lián)戰(zhàn)遠(yuǎn)景2010把這種軟件協(xié)作發(fā)揮到了極致,旨在使各軍種的軟件系統(tǒng)充分合作,取得對(duì)敵作戰(zhàn)的信息優(yōu)勢(shì)。而在商業(yè)方面,新開發(fā)的軟件系統(tǒng)和已有的軟件系統(tǒng)之間也需要很好的協(xié)作來提高效率,系統(tǒng)互通性就是研究這方面的問題。

1 系統(tǒng)互通性及其困難

1.1定義

研究系統(tǒng)互通性的組織數(shù)量眾多導(dǎo)致了對(duì)系統(tǒng)互通性的定義不統(tǒng)一,有必要介紹一下目前已有的一些比較權(quán)威的定義,而后根據(jù)本人對(duì)系統(tǒng)互通性的理解提出自己的定義。

IEEE和美國國防部(DoD)都給出了多種互通性的定義,代表性的有以下幾種:

·兩個(gè)或兩個(gè)以上的系統(tǒng)交換信息和使用這些所交換信息的能力;

·兩個(gè)或兩個(gè)以上的系統(tǒng)或者組件能夠在異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下交換信息并且使用這些交換信息的能力;

·系統(tǒng)、單元或者軍隊(duì)提供服務(wù)或者從其它的系統(tǒng)、單元或者軍隊(duì)獲取服務(wù)并且利用這種服務(wù)來使他們的運(yùn)作更加有效。

根據(jù)已有定義,我們可以給出系統(tǒng)互通性的另一種定義:

系統(tǒng)互通性是指多個(gè)系統(tǒng)之問通過交換信息來提高教率的能力。

在這個(gè)定義中沒有對(duì)系統(tǒng)和信息加以限制,系統(tǒng)可以是同構(gòu)或者異構(gòu)的系統(tǒng),可以是復(fù)雜的系統(tǒng)也可以是某一個(gè)簡(jiǎn)單的功能模塊,而信息可以是簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)也可以是遵循某種語義格式的信息,另外也沒有限制系統(tǒng)運(yùn)行的環(huán)境,顯然這樣的定義能夠較好的概括系統(tǒng)互通性研究的領(lǐng)域。

1.2困難

系統(tǒng)互通性的研究起步很早,但是直到現(xiàn)在仍然不能取得令人滿意的效果,原因大致有以下幾種:

(1)新舊系統(tǒng)的兼容性:有時(shí)為了保持新舊系統(tǒng)之間的兼容性,不得不考慮降低新系統(tǒng)之間的互通性;

(2)標(biāo)準(zhǔn)不一致:為了安全或者其他方面的需要,不同組織制定的標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一,降低了系統(tǒng)之間的互通性;

(3)即使暫時(shí)取得了良好的互通性,但是當(dāng)需要開發(fā)新版本的系統(tǒng)時(shí),維護(hù)這種互通性也很匿難。

下面結(jié)合該領(lǐng)域目前的研究成果探討如何提高系統(tǒng)的互通性。

2 系統(tǒng)互通性模型

目前提高系統(tǒng)互通性的研究在兩個(gè)方面,一個(gè)是開發(fā)實(shí)踐方案,另一個(gè)則是建立相應(yīng)的模型。迄今已提出了很多描述系統(tǒng)互通性的模型,這些模型一般都是將系統(tǒng)互通性按照某種標(biāo)準(zhǔn)分為幾個(gè)層次,每個(gè)層次都有若干特征。有些模型同時(shí)給出了要達(dá)到某個(gè)層次需要實(shí)施的活動(dòng),這樣就為構(gòu)建新系統(tǒng)時(shí)考慮互通性相關(guān)問題時(shí)提供了參照。下面按照模型之間的邏輯關(guān)系來介紹一些典型的系統(tǒng)互通性模型。

2.1 NMI模型

北大西洋公約組織(NATO)提出了名為NC3TA的技術(shù)體系框架為北約使用的軟件系統(tǒng)提供一個(gè)公共的技術(shù)基礎(chǔ),制定了若干標(biāo)準(zhǔn)、體系結(jié)構(gòu)以及參考模型。NMI是NC3TA五個(gè)參考模型中為提高系統(tǒng)互通性而提出來的一種模型,它分為以下五個(gè)層次,每一個(gè)層次又包括若干子層次:

(1)無數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)之間無物理連接,也沒有數(shù)據(jù)交換。

(2)非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)交換本層包括人類可理解、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的交換,子層次包括:

·網(wǎng)絡(luò)連通性

·基本文本交換

·基本非格式化消息交換

(3)結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)交換本層包括人類可理解、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的交換,這些數(shù)據(jù)可以被人工或者自動(dòng)處理,但是需要人工參與,子層次包括:

·增強(qiáng)的非格式化信息交換

·增強(qiáng)的文本交換

·網(wǎng)絡(luò)管理

·目錄服務(wù)

·數(shù)據(jù)對(duì)象交換

(4)無縫數(shù)據(jù)共享本層包括自動(dòng)化的數(shù)據(jù)共享,這一共享是在某個(gè)公共交換模型上實(shí)現(xiàn)的,子層次包括:

·格式化信息交換

·公共數(shù)據(jù)交換

·系統(tǒng)管理

·安全管理

·實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換

(5)無縫信息共享本層通過協(xié)同數(shù)據(jù)處理建立了統(tǒng)一的信息解釋,子層次包括:

·公共信息交換

·分布式應(yīng)用

NMI模型關(guān)注的焦點(diǎn)集中在數(shù)據(jù)的互通性上面,整個(gè)模型致力于如何通過把數(shù)據(jù)的交換和解釋結(jié)構(gòu)化和自動(dòng)化來增強(qiáng)系統(tǒng)的互通性。

2.2 LISI橫型

LISI(Levels of Information Systems Interoperability)是由美國國防部下屬一個(gè)研究C4ISR的工作組提出的一種系統(tǒng)互通性模型,與NMI一樣,LISJ也根據(jù)系統(tǒng)互通性的成熟度不同分為五個(gè)層次:

(1)基于孤立系統(tǒng)的互通性系統(tǒng)之間設(shè)有物理連接,數(shù)據(jù)交換需要手工進(jìn)行,譬如使用存儲(chǔ)介質(zhì)進(jìn)行拷貝。

(2)基于可連接系統(tǒng)的互通性在這個(gè)層次上,系統(tǒng)之間存在物理連接,簡(jiǎn)單同構(gòu)的數(shù)據(jù)類型可以進(jìn)行交換,但是沒有能力進(jìn)行數(shù)據(jù)的集成。

(3)基于功能的互通性分布式環(huán)境中基于功能的互通性.在這個(gè)層次上能夠進(jìn)行更復(fù)雜的多媒體數(shù)據(jù)交換,這些數(shù)據(jù)往往是異構(gòu)的,且可以從多種格式的數(shù)據(jù)集成得到。

(4)基于領(lǐng)域的互通性集成環(huán)境中基于領(lǐng)域的互通性,使用共享且基于特定領(lǐng)域數(shù)據(jù)模型的應(yīng)用之間可以進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,這個(gè)層次還支持基于集成信息的群組協(xié)同。

(5)基于企業(yè)級(jí)的互通性在通用環(huán)境中基于企業(yè)級(jí)的互通性,在本層上的系統(tǒng)擁有一個(gè)橫跨多個(gè)領(lǐng)域的統(tǒng)一信息域,數(shù)據(jù)和應(yīng)用充分分布和共享,各種數(shù)據(jù)有統(tǒng)一的解釋。這也是系統(tǒng)互通性最高的級(jí)別。

LISI模型擴(kuò)展了系統(tǒng)互通性要衡量的屬性,從單純的考慮數(shù)據(jù)擴(kuò)展到同時(shí)考慮程序、應(yīng)用、基礎(chǔ)設(shè)施和數(shù)據(jù)(Procedure、Applications、Infrastrure ture and Data:PAID)四個(gè)要素,這些特點(diǎn)可以從上面層次的具體內(nèi)容中看到。同時(shí)它提供了為達(dá)到某個(gè)層次而需要對(duì)這四個(gè)要素進(jìn)行定制的方法以及相應(yīng)的過程,為開發(fā)過程中對(duì)系統(tǒng)互通性的提高提供了具體的方案。

2.3 OIM模型

NMI模型集中考慮數(shù)據(jù)的互通性,LISI模型雖然同時(shí)衡量PAID四個(gè)屬性,但是它仍然局限于只是考慮技術(shù)上的互通性,從軟件系統(tǒng)開發(fā)實(shí)施的過程來看,除了技術(shù)層面的互通性以外,組織操作上的互通性以及外部環(huán)境對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)互通性的影響同樣需要考慮。基于這一考慮,CCRP的Clark等人提出了組織互通性成熟度模型OIM(Organizational IntemperabilJty Maturity),考慮到與LISI的兼容性等因素,OIM模型也分為五個(gè)級(jí)別:

(1)組織之間相互獨(dú)立在這個(gè)等級(jí)上,組織之間沒有任何溝通和互動(dòng),這種情況常出現(xiàn)在多個(gè)組織沒有共同目標(biāo)但是有時(shí)需要交互。

(2)組織之間有隨機(jī)的互動(dòng)這個(gè)等級(jí)上只有有限的組織框架用來支持組織之間隨機(jī)的互動(dòng),有一些規(guī)則來指出互通性的要求,但組織問的溝通仍然沒有計(jì)劃性。

(3)組織之間協(xié)同工作有相應(yīng)的框架來支持互通性.為每個(gè)組織制定了目標(biāo)和責(zé)任,但是組織之間的界限仍然比較清晰。

(4)集成化組織有共同的目標(biāo)和評(píng)價(jià)系統(tǒng),對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的互通性有共同的理解,同時(shí)組織之間仍然有一些界限。

(5)統(tǒng)一的組織組織有共同的目標(biāo)、評(píng)價(jià)系統(tǒng)、知識(shí)庫等,是充分提高系統(tǒng)互通性的理想等級(jí)。

OIM模型和LlSI模型側(cè)重于互通性的不同層面,兩者之間存在對(duì)應(yīng)級(jí)別的一一映射關(guān)系,在系統(tǒng)開發(fā)實(shí)施過程中充分結(jié)合兩個(gè)模型的側(cè)重點(diǎn)可以很好地提高產(chǎn)品系統(tǒng)的互通性。

2.4 LCI模型

Kndreas Tolk考察了上述幾種模型后,認(rèn)為提高系統(tǒng)的互通性應(yīng)該從多維度著手,提出了LCI(Layers of Coalitiorl Interopembihty)模型。LCI模型將技術(shù)可操作性和組織可操作性結(jié)合在一個(gè)模型中,參見圖。從圖中可以看出下面四個(gè)層次是技術(shù)互通性相關(guān)的內(nèi)容,上面四個(gè)層次是組織互通性相關(guān)的內(nèi)容,知識(shí),發(fā)現(xiàn)層是技術(shù)互通性到組織互通性的平滑過度。通過提高每個(gè)層次的互通性,可以使得整個(gè)系統(tǒng)的互通性得到最大化的提高,在提出上述結(jié)構(gòu)的同時(shí),LCI模型在對(duì)應(yīng)的每個(gè)層次上都提出了一些需要解決的問題,從而細(xì)化互通性的要求。

系統(tǒng)互通性的相應(yīng)模型建立和開發(fā)實(shí)踐方案

2.5 SOSI模型

SOSI(System of Systems Intemperability)模型是由SEl的軟件密集型系統(tǒng)集成促進(jìn)小組提出來的一種互通性模型。除了技術(shù)和組織上的互通性外,SOSI模型還關(guān)注對(duì)系統(tǒng)互通性提高有影響的其他活動(dòng),圖2概括了與系統(tǒng)互通性有關(guān)的活動(dòng)。

圖2中每一個(gè)層次對(duì)應(yīng)了一種互通性,其中項(xiàng)目規(guī)劃互通性關(guān)注項(xiàng)目管理中的問題,通過多個(gè)項(xiàng)目組互相同步日程和預(yù)算、共享風(fēng)險(xiǎn)管理等來提高系統(tǒng)互通性;系統(tǒng)構(gòu)建互通性則關(guān)注構(gòu)建和維護(hù)系統(tǒng)互通性的相關(guān)技術(shù),包括共享體系結(jié)構(gòu)元素、遵循共同的標(biāo)準(zhǔn)等;系統(tǒng)操作層次上的互通性是指在多個(gè)系統(tǒng)交互環(huán)境下對(duì)系統(tǒng)的操作,包括定義用戶對(duì)系統(tǒng)中交互信息的解釋、建立與項(xiàng)目管理者的溝通渠道等。

雖然系統(tǒng)互通性模型還有很多種,但是上面介紹的幾種模型具有典型特征,從中可以看出這些系統(tǒng)互通性模型有一定的邏輯關(guān)系,即從前到后考慮影響系統(tǒng)互通性的因素越來越多,上述互通性模型的邏輯關(guān)系可以用圖3表示。雖然系統(tǒng)互通性模型存在圖中所示的關(guān)系,但是并不表示后面的模型可以完全替代前面的模型。正如參考文獻(xiàn)所指出的,SOSI模型并不像前面的模型一樣根據(jù)互通性把系統(tǒng)分成幾個(gè)等級(jí),所以SOSI不應(yīng)看作是其他模型的競(jìng)爭(zhēng)者,同時(shí)SOSl模型并沒有提供其他模型的細(xì)節(jié),還需要進(jìn)一步加強(qiáng)該模型的功能,但是毫無疑問,SOSI模型代表了提高互通性的一種方向,即提高系統(tǒng)的互通性要考慮系統(tǒng)相關(guān)的諸多方面。譬如對(duì)SOSI模型的增強(qiáng)包括增加對(duì)系統(tǒng)外部環(huán)境等因素的考慮,相關(guān)政策、措施和工業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)都是應(yīng)該考慮的因素。

3 系統(tǒng)互通性的測(cè)量

互通性是一個(gè)與軟件系統(tǒng)多個(gè)方面相關(guān)的系統(tǒng)特性,對(duì)其進(jìn)行精確的測(cè)量非常困難,但是對(duì)互通性的測(cè)量評(píng)價(jià)不僅對(duì)于提高系統(tǒng)互通性非常重要,而且可以在權(quán)衡系統(tǒng)性能和互通性時(shí)提供必要的定量依據(jù)。對(duì)系統(tǒng)互通性的測(cè)量需要從多個(gè)維度來考慮,系統(tǒng)互通性模型已經(jīng)給出了很好的框架,許多對(duì)互通性的測(cè)量方案就是在利用已有模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。一般可以從下面幾個(gè)測(cè)度標(biāo)準(zhǔn)集合入手來測(cè)量互通性:

·技術(shù)一致性測(cè)度標(biāo)準(zhǔn)

·系統(tǒng)構(gòu)建測(cè)度標(biāo)準(zhǔn)

·系統(tǒng)操作測(cè)度標(biāo)準(zhǔn)

·組織和文化測(cè)度標(biāo)準(zhǔn)

前三種測(cè)度標(biāo)準(zhǔn)在LISI模型中可以找到對(duì)應(yīng)層次,在使用LISI模型進(jìn)行系統(tǒng)互通性測(cè)量時(shí),一般采用記分卡的形式進(jìn)行,事先按照互通性的不同等級(jí)為每個(gè)屬性賦予一定的分值從而形成一張記分卡,測(cè)量系統(tǒng)互通性時(shí)對(duì)照記分卡的分支為系統(tǒng)打分,最后得出總分即為系統(tǒng)互通性的測(cè)量值。這些屬性包括系統(tǒng)組件的數(shù)量、系統(tǒng)的連通性、接口數(shù)量、提供服務(wù)數(shù)量等等。

組織和文化測(cè)度標(biāo)準(zhǔn)關(guān)注組織效能以及為提高系統(tǒng)互通性而提供的相應(yīng)組織手段,一般來說有以下測(cè)度要素:

·為相應(yīng)系統(tǒng)操作培訓(xùn)的人員數(shù)量

·具有特定互通性等級(jí)的子系統(tǒng)數(shù)量

·為完成某個(gè)開發(fā)任務(wù)所需的人時(shí)數(shù)量

這類測(cè)度標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于提高大規(guī)模軟件系統(tǒng)之間的互通性有著重要的作用。

根據(jù)系統(tǒng)互通性發(fā)展的需要,系統(tǒng)互通性的測(cè)量下一步的努力方向應(yīng)是將測(cè)量尺度標(biāo)準(zhǔn)化,這樣不同系統(tǒng)在進(jìn)行互通性比較時(shí)可以有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),這可以通過建立一個(gè)統(tǒng)一的測(cè)度模型來完成,需要工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的共同努力。另外在構(gòu)建軟件系統(tǒng)時(shí)除了考慮系統(tǒng)的互通性外,還需要考慮安全性、性能等其它要素,這些要素之間有時(shí)是有矛盾的,需要尋找一個(gè)最佳結(jié)合點(diǎn),這也是在提高系統(tǒng)互通性時(shí)需要考慮的一個(gè)問題。

由于互通性的復(fù)雜性,提高系統(tǒng)互通性是一項(xiàng)非常困難的工作。互通性模型的提出給出了一條有益的途徑.而根據(jù)模型進(jìn)行的系統(tǒng)互通性測(cè)量可以為軟件系統(tǒng)構(gòu)建提供量化尺度,這些都對(duì)提高系統(tǒng)互通性有重要意義。本文結(jié)合作者的研究介紹了幾個(gè)典型的互通性模型以及對(duì)互通性的測(cè)量,并提出了自己的看法。目前互通性還沒有一個(gè)統(tǒng)一的衡量標(biāo)準(zhǔn),從而難以在多個(gè)系統(tǒng)之間進(jìn)行比較。如何建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)將是以后研究系統(tǒng)互通性的方向。

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    該布線指南和硬件參考描述了 TS-5410 功能測(cè)試系統(tǒng)系統(tǒng)概覽、互通性和接口電纜。
    發(fā)表于 09-06 09:03

    TS-5020布線指南和硬件參考

    該布線指南和硬件參考描述了 TS-5020 功能測(cè)試系統(tǒng)系統(tǒng)概覽、互通性和接口電纜。
    發(fā)表于 10-21 10:19

    有什么方法可以提高系統(tǒng)互通性

    系統(tǒng)互通性的定義是什么?系統(tǒng)互通性面臨哪些困難?有什么方法可以提高系統(tǒng)互通性
    發(fā)表于 04-25 09:28

    淺談Mesh網(wǎng)絡(luò)即”無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)”的互通性

    Mesh是由ad hoc網(wǎng)絡(luò)發(fā)展而來,在解決解決“最后一公里”的問題上一直都是技術(shù)的關(guān)鍵所在。不管是廠商還是用戶他們都會(huì)選擇在市面上合適的低功耗無線mesh網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。這么做的原因主要是為了確保多品牌間的互通性,它對(duì)于產(chǎn)品是否研發(fā)成功,還是創(chuàng)建新市場(chǎng),都是至關(guān)重要的一步。
    發(fā)表于 09-22 10:02 ?4560次閱讀

    聯(lián)發(fā)科5G基頻芯片首次完成與諾基亞5G通訊互通性測(cè)試 未來將持續(xù)合作以確保在2019年實(shí)現(xiàn)5G商用

    聯(lián)發(fā)科 21 日宣布,旗下 5G 基頻芯片 Helio M70 已完成和諾基亞 AirScale 5G 基地臺(tái)間首次 5G 通訊互通性測(cè)試。聯(lián)發(fā)科和諾基亞過去兩年持續(xù)合作,加速 5G 網(wǎng)絡(luò)部署,并推出首批 5G 設(shè)備。此次合作成果,將是兩家公司 5G 發(fā)展進(jìn)程的重要里程碑。
    的頭像 發(fā)表于 02-21 15:06 ?5252次閱讀

    中興通訊家庭組網(wǎng)產(chǎn)品已驗(yàn)證了具有良好開放性互通性和可擴(kuò)展的能力

    EasyMesh是Wi-Fi聯(lián)盟針對(duì)Multi AP Wi-Fi組網(wǎng)提供的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)現(xiàn)方案和認(rèn)證項(xiàng)目,旨在推進(jìn)不同設(shè)備廠商MESH組網(wǎng)良好互通性,以降低市場(chǎng)需求碎片化,最大程度促進(jìn)家庭組網(wǎng)市場(chǎng)
    發(fā)表于 06-25 10:26 ?1114次閱讀
    中興通訊家庭組網(wǎng)產(chǎn)品已驗(yàn)證了具有良好開放性<b class='flag-5'>互通性</b>和可擴(kuò)展的能力

    如何保障M12 8芯母頭的互通性

    德索工程師說道確保M12 8芯母頭的互通性首先需要遵循國際和國家標(biāo)準(zhǔn)。IEC 61076-2-010是針對(duì)M12連接器的標(biāo)準(zhǔn),它規(guī)定了連接器的尺寸、形狀、引腳配置等關(guān)鍵參數(shù)。
    的頭像 發(fā)表于 03-26 14:46 ?333次閱讀
    如何保障M12 8芯母頭的<b class='flag-5'>互通性</b>

    PLC之間是互通的嗎

    在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中,PLC(可編程邏輯控制器)的應(yīng)用日益廣泛,其強(qiáng)大的控制功能和靈活的編程方式使得它在各種復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)境中都能發(fā)揮出關(guān)鍵的作用。而在這些應(yīng)用中,PLC之間的互通性顯得尤為重要,它不僅能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備之間的信息交互,還能促進(jìn)控制系統(tǒng)的集成和優(yōu)化。
    的頭像 發(fā)表于 06-15 11:24 ?706次閱讀
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