通信软件设计基础PPT电子课件教案

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1、通 信 软 件 设 计,通信软件设计基础 ,第1章 绪论,第2章 协议分析技术,第3章 协议设计技术,第4章 协议描述技术,第5章 规格说明与描述语言SDL,第6章 集成开发工具简介,通信软件设计基础 ,信息改变生活 智慧启迪人生,第7章 电信软件设计举例,第8章 通信协议设计举例,通信软件设计基础 ,第1章 绪论,第2章 协议分析技术,第3章 协议设计技术,第4章 协议描述技术,第5章 规格说明与描述语言SDL,第6章 集成开发工具简介,通信软件设计基础 ,信息改变生活 智慧启迪人生,第7章 电信软件设计举例,第8章 通信协议设计举例,1.1 通信与通信协议,1.2 通信软件的概念与特点,1

2、.3 通信软件开发过程,1.4 通信协议开发过程,通信软件设计基础 ,第1章 绪论,第2章 协议分析技术,第3章 协议设计技术,第4章 协议描述技术,第5章 规格说明与描述语言SDL,第6章 集成开发工具简介,通信软件设计基础 ,第7章 电信软件设计举例,第8章 通信协议设计举例,2.1 协议环境分析,2.2 协议功能分析,信息改变生活 智慧启迪人生,通信软件设计基础 ,第1章 绪论,第2章 协议分析技术,第3章 协议设计技术,第4章 协议描述技术,第5章 规格说明与描述语言SDL,第6章 集成开发工具简介,通信软件设计基础 ,第7章 电信软件设计举例,第8章 通信协议设计举例,3.1 协议结

3、构设计,3.2 协议机制设计,3.3 协议元素设计,3.4 协议状态机,信息改变生活 智慧启迪人生,通信软件设计基础 ,第1章 绪论,第2章 协议分析技术,第3章 协议设计技术,第4章 协议描述技术,第5章 规格说明与描述语言SDL,第6章 集成开发工具简介,通信软件设计基础 ,第7章 电信软件设计举例,第8章 通信协议设计举例,4.1 MSC概述,4.2 MSC基础,4.3 MSC结构概念,4.4 高级MSC概念,4.5 MSC文档,4.6 MSC应用举例,信息改变生活 智慧启迪人生,通信软件设计基础 ,第1章 绪论,第2章 协议分析技术,第3章 协议设计技术,第4章 协议描述技术,第5章

4、规格说明与描述语言SDL,第6章 集成开发工具简介,通信软件设计基础 ,第7章 电信软件设计举例,第8章 通信协议设计举例,5.5 定时操作,5.6 正文扩展与注释,5.7 数据定义,5.8 面向对象的概念,5.4 系统行为描述,5.3 SDL语法,5.2 SDL系统结构,5.1 系统行为,信息改变生活 智慧启迪人生,通信软件设计基础 ,第1章 绪论,第2章 协议分析技术,第3章 协议设计技术,第4章 协议描述技术,第5章 规格说明与描述语言SDL,第6章 集成开发工具简介,通信软件设计基础 ,第7章 电信软件设计举例,第8章 通信协议设计举例,6.1 Telelogic TAU功能简介,6.

5、2 SDL Suite 使用方法简介,信息改变生活 智慧启迪人生,通信软件设计基础 ,第1章 绪论,第2章 协议分析技术,第3章 协议设计技术,第4章 协议描述技术,第5章 规格说明与描述语言SDL,第6章 集成开发工具简介,通信软件设计基础 ,第7章 电信软件设计举例,第8章 通信协议设计举例,7.5 仿真验证,7.4 进程设计,7.3 功能块设计,7.2 系统图设计,7.1 包定义,7.0 设计概要,信息改变生活 智慧启迪人生,通信软件设计基础 ,第1章 绪论,第2章 协议分析技术,第3章 协议设计技术,第4章 协议描述技术,第5章 规格说明与描述语言SDL,第6章 集成开发工具简介,通信

6、软件设计基础 ,第7章 电信软件设计举例,第8章 通信协议设计举例,8.5 协议仿真与验证,8.4 协议描述,8.3 DSRC协议设计,8.2 DSRC协议分析,8.1 DSRC协议简介,信息改变生活 智慧启迪人生,协议机制设计,3.2,3.2.2 重发控制,3.2.1 连接控制管理,协议元素设计,3.3,3.3.2 PDU格式和PDU交换时序,3.3.1 服务原语和服务原语时序,3.3.3 协议状态,3.3.4 协议事件,3.3.5 协议变量,3.3.6 协议动作和谓词,协议结构设计,3.1,协议结构设计：为实现协议功能，从总体上来考虑协议实体的结构框架（结构类型、结构风格）、功能块组成、功

7、能块之间的关系 协议的结构可以从三个方面来考虑：分层，分阶段，分类。,协议结构设计,3.1,概念：将协议实体分成多个子层来实现；目的：通过划分子层可以使复杂协议的结构变得清晰；弊端：分层增加了子层间的通信，协议效率会受到一定影响；协议分层的例子：局域网中的数据链路层分成：链路控制子层（LLC）和介质访问控制子层 （MAC）。,将功能中与硬件相关的部分和与硬件无关的 部分进行区分，降低研究和实现的复杂度。 局域网特点：共享信道(如总线)。需要解决介质访问控制 ( MAC ) 问题。分层可以使帧的传输独立于介质和 MAC 方法。LLC： 与介质、拓扑无关； MAC：与介质、拓扑相关。,按功能划分为

8、两个子层-LLC和MAC的目的,MAC的作用：解决与接入各种传输媒体有关的 问题以及进行无差错的通信。 主要功能为：,(1) MAC子层,将上层交下来的数据封装成帧进行发送、接收； 实现和维护协议； 比特差错检测； 寻址。,与媒体接入无关的部分放在LLC层。主要功能为： 建立和释放数据链路层的逻辑连接 提供高层的接口 差错控制 给帧加上序号,(2) LLC子层,LLC 帧与 MAC 幀的关系,LLC帧：MAC帧：,LLC 幀结构中的 SAP 地址,LLC 幀结构中的 SAP 地址（续）,协议结构设计,3.1,概念：把n层协议分成多个运行阶段，每个阶段只需要部分协议功能在工作 ；依据：协议的运行

9、过程具有明显的阶段性；协议分阶段的例子：传输层协议分成三个阶段：建立连接阶段、数据传输阶段、释放连接阶段。,协议结构设计,3.1,概念：分成不同的类别以满足不同用户要求或适应不同的下层通道时 ；作用：简化协议 。,协议机制设计,3.2,协议机制：实现协议功能所采用的方法、策略、算法等。 设计协议机制时，除了保证实现协议功能外，还需重点关注： 协议运行效率：是否满足实时性要求 资源利用率：主要指存储资源的利用率，这涉及到协议的运行效率和吞吐量 异常处理：正确处理异常情况，才有可能保证协议的可靠运行。,主机1,主机2,建立连接请求,SYN seq=初始序列号1,SYN+ACK,seq=初始序列号2

10、,ack=初始序列号1,建立连接证实,ACK ack=初始序列号2,建立连接指示,连接控制管理,3.2.1,TCP协议建立连接的实现机制：,建立连接的三次握手过程,主机2,主机1,建立连接请求,SYN seq=初始序列号1,建立连接证实,ACK ack=初始序列号2,SYN seq=初始序列号2,ACK ack=初始序列号1,建立连接证实,建立连接请求,连接控制管理,3.2.1,TCP协议建立连接的实现机制：,同时进行的建立连接的过程,主机1,释放请求,FIN+ACK seq=x,ack=y,释放证实,ACK ack=x,释放指示,主机2,FIN seq=y+i,释放响应,ACK ack=y+

11、i,超时,连接控制管理,3.2.1,TCP协议释放连接的实现机制：,连接释放过程,重发控制,3.2.2,作用：保证PDU不丢失 方法：在发出一个PDU后，设定一个定时器，在定时器超时之前如果没有收到证实报文，就重发该PDU。 TCP采用自适应方式来确定定时长度 (1) 测量RTT(2) 计算RTT平均值(3) 计算RTT变化量定时时长平均值变化量,服务原语和服务原语时序,3.3.1,定义：协议与用户的接口（即服务访问点SAP） 作用：用户通过服务原语得到协议提供的服务，协议实体通过服务原语得到用户的服务要求和返回结果。 类型：请求、指示、响应和证实。 不同的服务动作决定了不同的服务要求,传输层

12、业务用户,传输层业务用户,传输层,建立连接响应,建立连接证实,传输层协议正常通信时的服务原语及时序,服务原语和服务原语时序,3.3.1,PDU格式和PDU交换时序,3.3.2,对等协议实体之间交换信息均以PDU为单位，PDU格式严格定义了信息的内容和含义。 协议中存在两种PDU，即数据PDU和控制PDU。 PDU格式设计：定义每个PDU的数据结构、字段格式和信息含义等。 PDU交换时序设计： 规定PDU的交互情况； 应包括正常情况和各种异常情况,协议状态,3.3.3,定义：协议在运行过程中等待输入事件时所处的状态 分类： 局部状态：只涉及单个协议实体，反映单个协议实体所处的状态； 全局状态：参

13、与执行某个协议功能的所有协议实体（包括下层通道）的状态之和 设计原则： 当协议实体向对方发送不同的PDU，等待对方响应时，应设置新的状态。 当协议实体占用资源情况发生变化时，应设置新的状态 。 当下层通道状态发生变化时，协议状态也应改变。,协议事件,3.3.4,协议事件：指的是协议的输入或激励。 协议的输入包括以下三个部分： 来自本方用户的服务原语 来自对方协议实体的PDU 来自内部的定时器信号（超时） 协议事件设计就是列出所有的协议输入事件 由于服务原语和PDU已经设计好，这里只需要设计定时器及定时时长，定时时长可以根据RTT来确定。,协议变量,3.3.5,协议中用到的各种变量都可以称为协议

14、变量 类型：全局变量、局部变量和临时变量,协议动作和谓词,3.3.6,协议动作：协议在状态转换（迁移）过程中执行的操作。这些操作包括： 输出信息（SDU和PDU） 设置定时器 （开始计时） 复位定时器（停止计时） 修改协议变量 执行一系列动作（操作）的过程（函数） 其它操作（如读、写文件等） 谓词：描述协议动作执行时的条件语句。用布尔表达式来 表示 。,协议状态机,3.4,描述协议状态的迁移情况，可以用事件状态表或有限状态机来 描述 。事件状态表：用表格形式详细说明协议状态与协议事件和协议 动作的关系 有限状态机：用状态迁移图来描述协议状态与协议事件和协议 动作的关系 协议状态机反映了协议元素

15、之间的关系:协议状态与输入事件和协议过程之间的关系；协议的过程与协议动作之间的关系；协议过程的执行结果与状态机转入的状态之间的关系。,协议事件状态表一般格式,协议状态机,3.4,协议状态机,3.4,扩展有限状态机（EFSM），EFSM可以定义成一个四元系统，其中：S： 系统状态集，状态数是有限的。i： 系统初始状态，iS；一个系统有且仅有一个初始状态。E: 输入事件集。T: 转移函数集，是从SE到S的映射。,协议状态机,3.4,转移函数定义为： Si Sj T, Si,Sj S“t”代表转移函数，有以下四种形式： （1） t = e/p:a； （2） t = e/p:a； （3） t = e/a； （4） t = e。 其中，e代表输入事件，eE； p为谓词，表示条件；a表示动作。,