Physical layer development in third generation protocol software architecture

Abstract

Diplomityön tavoitteena oli kehittää kolmannen sukupolven fyysistä protokollakerrosta matkapuhelimen ohjelmistoarkkitehtuurille. Kolmannen sukupolven matkapuhelinjärjestelmät ovat aikaisempia järjestelmiä monimutkaisempia. Ohjelmiston koon ja monimutkaisuuden sekä aikataulujen kiireellisyyden vuoksi on tullut tarve ottaa käyttöön formaaleja menetelmiä ohjelmiston kehitystyöhön. Formaalit kuvauskielet mahdollistavat tarkan, yksiselitteisen ja simuloitavissa olevan järjestelmäkuvauksen muodostamisen. Fyysinen protokollakerros tarjoaa tiedon siirtoa ylemmille protokollakerroksille. Tämän tiedonsiirron hallinta vaatii protokollakerrosten välistä viestinvälitystä. Formaaleja kuvauskieliä käyttämällä voidaan viestinvälityksen toteutusta automatisoida ja siinä tarvittavaa logiikkaa havainnollistaa. Työssä suunniteltiin, toteutettiin ja testattiin ylempien protokollakerrosten kanssa kommunikoivaa osaa fyysisestä protokollakerroksesta. Tuloksena saatiin solunvalintatoiminnallisuuden vaatiman kommunikoinnin ja tilakoneen toteutus ohjelmistoarkkitehtuurissa. Ohjelmistonkehityksen alkuvaiheiden havaittiin olevan fyysisen kerroksen suorituskyvyn kannalta merkittävässä asemassa, koska tällöin viestinvälityksen optimointi on helpointa. Formaalit kuvauskielet eivät ole sellaisenaan täysin soveltuvia tarkoin määritellyn ohjelmistoarkkitehtuurin osien kehitykseen.

The object of the thesis was to develop a part of the physical protocol layer for the third generation protocol software architecture. Third generation mobile systems will be more complex than the earlier ones. To master the complexity and the size of the software and time to market demands, formal description techniques have been taken into use. Formal languages provide a possibility to construct a clear and unambiguous system description that can be simulated. Physical protocol layer offers data transport services to the higher layers. Controlling the data transmission requires messaging between the protocol layers. Formal languages can be used to automate the message passing and to visualize the logic used in the messaging. In this work, the part of the physical layer that communicates with the upper layers was designed, implemented and tested. Result of the work was software architecture entity implementation of the communication and the state machine needed for cell selection functionality. Early phases of the software development were found significant for the performance of the physical layer, because the optimization of the messaging is then easiest. Formal languages as such were not found suitable for the development of carefully defined software architecture entities.