JPH05307511A - プロトコル・シミュレーション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プロトコルの動的な検証を特別な実地環境あ
るいは模擬環境を要することなく自動的に行うことを目
的としている。 【構成】 通信プロトコルの動的な検証を行う上で必要
なシミュレーション環境をユーザからの入力を通じて設
定するシミュレーション環境設定部１０と、設定された
シュミレーション環境上で通信プロトコルの動的な検証
を状態遷移図に基づいて実行するシュミレーション実行
部１１と、現在のシュミレーション状況、すなわち現在
シミュレーション中のプロトコルの状態遷移図やシミュ
レーション環境、さらにはプロトコルエラーの発生箇所
およびエラー内容等をユーザに分かりやすく表示するた
めの制御を行う表示制御部１２とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、通信ソフトウェア開発
において設計された通信プロトコルのシミュレーション
を行うプロトコル・シミュレーション装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、通信ソフトウェア開発におけるプ
ロトコル（通信システムの動作実態であるプロセス間の
通信手順）の検証では、デッドロックや受信不能状態等
の障害検出等についてはプロトコル記述の静的な解析に
より可能である。

【０００３】しかしながら、プロセス内でのタスク処理
時間や、チャネルを通じて信号が送られてくる場合等、
伝送時間を考慮したプロトコルの動的な検証について
は、プロトコル設計およびコーディングの完了後、実シ
ステムあるいは模擬システムを構築して実地試験を行う
必要があり、時間的、労力的に多大なコストがこの動的
検証のために費やされていた。また、この場合、プロト
コルに誤りがあった場合にプロトコルを根本的に設計し
直さねばならないこともあり、これが一連のプロトコル
設計作業を複雑にしている要因の一つとなっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように従来、通信
プロトコルの動的な検証つまり時間的な要素を組み込ん
だ検証には様々な障害が伴い、効率良くシミュレーショ
ンを行うことが困難とされていた。

【０００５】本発明はこのような課題を解決するための
もので、プロトコルの動的な検証を特別な実地環境ある
いは模擬環境を要することなく自動的に行うことがで
き、プロトコル検証作業の効率を大幅に向上させること
のできるプロトコル・シミュレーション装置の提供を目
的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のプロトコル・シ
ミュレーション装置は上記した目的を達成するために、
プロセス間の通信手順を示す通信プロトコルの検証を行
うプロトコル・シミュレーション装置において、前記通
信プロトコルに関する各プロセスの状態遷移図を作成す
る状態遷移図作成手段と、少なくとも前記プロセス間の
チャネルの通信容量および前記チャネルの信号伝送時間
を含むシュミレーション環境を設定する設定手段と、前
記状態遷移図作成手段により作成された状態遷移図に基
づき、前記設定手段にて設定されたシュミレーション環
境上で前記通信プロトコルの動作をシュミレーション
し、かつシュミレーション中に発生するエラーを検出す
る検証手段と、前記検証手段の検証結果を表示する表示
手段とを有している。

【０００７】

【作用】本発明では、予め設定手段にて、例えばプロセ
ス間のチャネルの通信容量、チャネル間の信号の伝送時
間、プロセス上のタスク処理時間、タイムアウト時間等
のシュミレーション環境を設定しておく。検証手段はこ
のシュミレーション環境上で、通信プロトコルの動作を
状態遷移図に従ってシュミレーションし、シュミレーシ
ョン中に発生するエラー、例えば非実行遷移状態やチャ
ネルオーバーフロー等を検出し、その検証結果を表示手
段を通して表示する。

【０００８】したがって、本発明によれば、特別な実地
環境あるいは模擬環境を要することなく自動的にプロト
コルの動的な検証を行うことができ、プロトコル検証作
業の効率を大幅に向上させることができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例の詳細を図面に基づい
て説明する。

【００１０】図１は本発明に係る一実施例のプロトコル
・シミュレーション装置のシステム構成を示す図であ
る。

【００１１】同図において、１は装置本体、２はキーボ
ード等の入力装置、３はＣＲＴ等の表示装置、４はフロ
ッピーディスク装置等の外部記憶装置（データベース）
である。また装置本体において、５はプロセス関連図の
作成をユーザからの入力を通じて行うプロセス関連図記
述部である。６は作成されたプロセス関連図に基づくプ
ロトコル設計つまりプロトコル記述の作成をユーザから
の入力を通じて行うプロトコル記述部である。７はプロ
トコル記述に基づく通信プロトコルの静的な検証を自動
的に行う静的プロトコル検証部である。８は設計された
プロトコルに対応する状態遷移図を自動合成する状態遷
移図作成部である。９は合成された状態遷移図からソー
スコードを自動生成するソースコード生成部である。ま
た１０は通信プロトコルの動的な検証を行う上で必要な
シミュレーション環境をユーザからの入力を通じて設定
するシミュレーション環境設定部である。１１は設定さ
れたシュミレーション環境上で通信プロトコルの動的な
検証を状態遷移図に基づいて実行するシュミレーション
実行部である。１２は現在のシュミレーション状況、す
なわち現在シミュレーション中のプロトコルの状態遷移
図やシミュレーション環境、さらにはプロトコルエラー
の発生箇所およびエラー内容等をユーザに分かりやすく
表示するための制御を行う表示制御部である。

【００１２】図２はプロセス関連図記述部５により記述
された通信システムのプロセス関連図の例を示してい
る。このプロセス関連図において、丸印がプロセス、プ
ロセス間に結ばれた矢印がチャネルを表している。

【００１３】図３はこのプロセス関連図に対してシミュ
レーション環境設定部１０で設定したシミュレーション
環境を示す図である。ここでシミュレーション環境とし
ては、チャネルの通信容量（capacity）、チャネル間の
信号伝送時間（timer) 、１タスク処理設定時間Ｔ(=0.
01s)等が設定される。

【００１４】また、これらの環境設定内容と共にこのシ
ミュレーション環境画面には、シミュレーションの全体
タスク処理時間（Ｔａ）が表示され、かつプロセス・マ
ネージャーＰＭとして個々のプロセスのタスク処理時間
（ptime)、イベントの待ち状態（wait) およびタイマー
時間（図示せず）とが表示されるようになっている。こ
れらの内容はシミュレーションの過程でシュミレーショ
ン実行部１１によって更新される。

【００１５】図４および図５はそれぞれ状態遷移図作成
部８により自動合成されたプロセスＰ１およびＰ２の状
態遷移図の例を示している。これらの図において、楕円
形（例えばａ）のシンボルがプロセスの状態、長方形
（例えばｂ）のシンボルがタスク処理をそれぞれ示して
いる。また図中例えばｃの形状のシンボルが信号の受
信、例えばｄの形状のシンボルが信号の送信をそれぞれ
示している。また送受信シンボルの中には「プロセス名
（信号名）」という形式でその内容が記述されており、
プロセス名が省略されているものは外部環境との通信を
意味する。なお、ｇの形状のシンボルは条件分岐状態を
示している。

【００１６】さらに、例えばｂのタスク処理シンボルに
隣接して付加された“1T”は当該タスク処理に費やされ
る時間、例えば図４のｅの受信シンボルに付加された
“T.O＝20T ”はタイムアウト時間をそれぞれ示してお
り、これらタスク処理時間およびタイムアウト時間はシ
ミュレーション環境設定部１０で設定される。

【００１７】以上のシミュレーション環境および状態遷
移図はシミュレーション時に同時に表示される。

【００１８】次に本実施例のプロトコル・シミュレーシ
ョン装置の動作を説明する。

【００１９】図６はシステム全体の処理手順を示すフロ
ーチャートである。まずシミュレーション実行部１１
は、各プロセスの状態遷移図のシンボルを解釈しながら
シンボルに対応したイベント処理を実行する（ステップ
６０２）。但し、シミュレーション実行部１１は、その
前に各プロセスのイベントの待ち状態を調べ（ステップ
６０１）、各プロセスのイベント待ち状態がすべて“初
期状態（IDLE）”あるいは“内部信号の受信待ち
（Ｉ）”でない場合に限ってこれを実行する。

【００２０】図７は各プロセスでのイベント処理の手順
を示すフローチャートである。各プロセスでのイベント
処理は、個々のプロセスのタスク処理時間（ptime)がシ
ミュレーションの全体タスク処理時間（Ｔａ）と等しい
場合に実行される（ステップ７０１）。

【００２１】まずイベントの種類を調べる（ステップ７
０２）。ここで“外部信号の受信”または“内部条件判
断（状態遷移先の分岐）”のイベントを判定した場合、
シミュレーション実行部１１はユーザに分岐可能なすべ
ての状態を表示して処理の選択を要求する（ステップ７
０３）。この後、イベントを次に進め（ステップ７０
４）、ステップ７０２に戻る。

【００２２】またステップ７０２にて“内部信号の受
信”のイベントを判定した場合、シミュレーション実行
部１１は現在のＦＩＦＯキューの状態を調べ（ステップ
７０５）、ＦＩＦＯキューに正しい信号が保持されてこ
とを判定すると、ＦＩＦＯキューから当該信号を取り出
す（ステップ７０６）。そしてイベントの待ち状態を
“その他（else）”に設定する（ステップ７０７）。こ
の後、イベントを次に進め（ステップ７０８）、ステッ
プ７０１に戻る。また、ＦＩＦＯキューが空であること
を判定すると、シミュレーション実行部１１はイベント
の待ち状態を“内部信号の受信待ち（Ｉ）”に設定し
（ステップ７０９）、正常終了とする（ステップ７１
０）。さらにＦＩＦＯキューに受信待ち信号とは異なる
信号が入っていることを判断すると、シミュレーション
実行部１１は未定義受信状態であることをユーザに知ら
せ（ステップ７１１）、異常終了とする（ステップ７１
２）。

【００２３】またステップ７０２にて“外部・内部信号
の送信”のイベントを判定した場合、シミュレーション
実行部１１は送信先のプロセスに接続しているチャネル
に当該信号を送り（ステップ７１３）、イベントを次に
進め（ステップ７０８）、ステップ７０１に戻る。

【００２４】ここで、チャネルに送信された信号は、図
８に示すように、シミュレーション環境設定において当
該チャネルに設定された信号伝送時間が経過するまでこ
のチャネルに格納され、設定時間の経過後（ステップ８
０１）、チャネルから信号を取り出してＦＩＦＯキュー
に渡す（ステップ８０２）。

【００２５】またＦＩＦＯキューは、図９に示すよう
に、シミュレーション環境設定において設定されたチャ
ネルの通信容量までの数量の信号を受信可能であり、信
号の数が通信容量を越えた場合（ステップ９０１）、チ
ャネルオーバーフローが発生したものと見なしてこの旨
をユーザに知らせる（ステップ９０２）。

【００２６】さらにステップ７０２で“タイマーのＯ
Ｎ”のイベントを判定した場合、シミュレーション実行
部１１はプロセス・マネージャーＰＭのタイマー属性を
起動してタイマー設定を行い（ステップ７１４）、イベ
ントを次に進めた後（ステップ７０８）、ステップ７０
１に戻る。

【００２７】またさらにステップ７０２で“タイマーの
ＯＦＦ”のイベントを判定した場合、シミュレーション
実行部１１は前記のタイマー設定を解除し（ステップ７
１５）、イベントを次に進めた後（ステップ７０８）、
ステップ７０１に戻る。

【００２８】またステップ７０２で“タスクの処理”の
イベントを判定した場合、シミュレーション実行部１１
はシミュレーション環境設定において設定されたタスク
処理時間を消費して、プロセス・マネージャーＰＭの管
理しているプロセスのタスク処理時間（ptime)をイベン
ト処理時間分進める（ステップ７１６）。そしてイベン
トを次に進め（ステップ７１７）、正常終了とする（ス
テップ７１８）。

【００２９】一方、図６のステップ６０１において、各
プロセスの全ての待ち状態が“内部信号の受信待ち
（Ｉ）”の場合は次のような処理を行う。

【００３０】まず全てのチャネルとＦＩＦＯキューの状
態を調べると共にタイマー設定の有無を調べる（ステッ
プ６０４）。この結果、全てのチャネルとＦＩＦＯキュ
ーが空でしかもタイマーが未設定の場合は、デッドロッ
ク状態が発生しているものとしてユーザにこの旨を表示
する（ステップ６０５）。そして異常終了とする（ステ
ップ６０６）。

【００３１】またその他の場合、つまり全ての待ち状態
が“内部信号の受信待ち（Ｉ）”でしかもチャネルある
いはＦＩＦＯキューに一つでも信号が存在する場合、あ
るいは全てのチャネルとＦＩＦＯキューが空でもタイマ
ーが設定されている場合は、全体のタスク処理時間Ｔａ
およびプロセスのタスク処理時間（ptime)をそれぞれ１
タスク処理設定時間更新し（ステップ６０７、６０
８）、さらにタイマーが設定されているプロセスについ
てはそのタイマー時間も１タスク処理設定時間更新する
（ステップ６０９）。

【００３２】この後、タイマー時間とタイムアウト時間
とを比較して（ステップ６１０）、タイマー時間かタイ
ムアウト時間を越えている場合は、非実行状態遷移の可
能性をユーザに知らせる（ステップ６１１）。またタイ
マー時間かタイムアウト時間を越えていなければステッ
プ６０１に戻る。

【００３３】以上の手順で各プロセスの状態遷移図に従
ってシミュレーションを実行し、各プロセスの状態が全
て“初期状態（IDLE）”になったことをステップ６０１
にて判定すると、シミュレーションを終了する（ステッ
プ６１２）。

【００３４】次にチャネルオーバーフロー発生に関する
動作について図１０乃至図１２を用いて説明する。図１
０はこの場合の表示例を示している。

【００３５】チャネルオーバーフローは、前述したよう
に、チャネルに送信された信号の数がチャネルの通信容
量を越えることで検出される。図１０の例はチャネルに
“２”の通信容量が設定された前提において、当該チャ
ネルに接続されたＦＩＦＯキューに既に２つの信号が保
持されているのにも関わらず、次の信号がチャネルから
ＦＩＦＯキューに到達したため、チャネルオーバーフロ
ーとなった例である。図１１はこのチャネルオーバーフ
ローを引き起こす原因となった状態遷移図を示してい
る。ここで、斜線により塗り潰されたシンボルが現在検
証中であることを示している。この状態遷移図では、プ
ロセスＰ２に“データを４Ｔの時間セーブする（save d
ata ）”という処理が存在し、これに起因してチャネル
オーバーフローが発生している。これをさらに分かりや
すくしたものが図１２である。この図から分かるよう
に、全体のタスク処理時間の“４Ｔ”の時刻で、チャネ
ルの通信容量を越えた３つ目の信号がＦＩＦＯキューに
到着してしまっている。

【００３６】次に非実行遷移状態発生の発生に関する動
作について図１３乃至図１５を用いて説明する。図１３
はこの場合の表示例を示している。

【００３７】非実行遷移状態の発生は、前述したよう
に、プロセスのタイマー時間が設定タイムアウト時間を
越えることで検出される。図１４はこの非実行遷移状態
を引き起こす原因となる状態遷移図、図１５はこの状態
遷移図に基づくプロセス間の処理手順を示している。こ
こで、プロセスＰ１には設定タイムアウト時間として
“４Ｔ”が定義されている。ところが、プロセスＰ１と
プロセスＰ２との間の各チャネルＰ１２、Ｐ２１の信号
伝送に“２Ｔ”、プロセスＰ２の処理に“１Ｔ”すなわ
ち合計“５Ｔ”の時間がかかることから、プロセスＰ１
では状態１においてタイムアウトとなり“+P2(ack)”や
“+P2(nck)”は実行されない。

【００３８】次にデッドロック状態発生に関する動作に
ついて図１６乃至図１８を用いて説明する。図１６はこ
の場合の表示例を示している。

【００３９】デッドロック状態の発生は、前述したよう
に、各プロセスが“内部信号の待ち状態“にあり、かつ
プロセス間のチャネルとＦＩＦＯキューが空でしかもタ
イマーが未設定の場合に判定される。図１７はこのデッ
ドロック状態を引き起こす原因となる状態遷移図、図１
８はこの状態遷移図に基づくプロセス間の処理手順を示
している。この例では各プロセスＰ１、Ｐ２それぞれの
“状態１”にてデッドロック状態が起きている。

【００４０】最後に未定義受信状態発生に関する動作に
ついて図１９乃至図２１を用いて説明する。図１９はこ
の場合の表示例を示している。

【００４１】未定義受信状態の発生は、前述したよう
に、ＦＩＦＯキューに受信待ち信号とは異なる種類の信
号が入っている場合に判定される。図２０はこの未定義
受信状態を引き起こす基となる状態遷移図、図２１はこ
の状態遷移図に基づくプロセス間の処理手順を示してい
る。この例では、プロセスＰ１では“+P2(ack)”、プロ
セスＰ２では“+P1(ack)”の信号を受信待ちしているも
のの、それぞれ送られてきた信号は“-P1(call) ”“-P
2(call) ”であり、種類が異なるため、未定義受信状態
と判定される。

【００４２】したがって、本実施例のプロトコル・シミ
ュレーション装置によれば、プロトコル設計を行う環境
上でプロトコルの動作を確認しながらプロトコル設計を
行うことができる。この結果、特にプロトコル設計の重
要な問題の一つであるタイムアウト処理を含む場合のプ
ロトコルを正確に設計することができ、プロトコルの設
計・検証作業を効率良く行うことができる。

【００４３】また本実施例によれば、特別な実地環境や
模擬環境を要することなく、プロトコルの動的な検証を
自動的にかつプロトコル設計者と対話的に進めることが
でき、通信システムの開発期間の大幅短縮、開発コスト
の低減化が達成される。

【００４４】さらに本実施例によれば、チャネルオーバ
ーフロー状態、非実行遷移状態、デッドロック状態、未
定義受信状態等のエラー表示をユーザに分かりやすく表
示することができ、しかも現在検証中の状態遷移図も併
せて表示することで、エラー発生原因の解明も容易にな
ると言う利点を有している。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明のプロトコル
・シミュレーション装置によれば、特別な実地環境ある
いは模擬環境を要することなく、通信プロトコルの動的
なシミュレーションを自動的に行うことができ、プロト
コル検証作業の大幅な効率向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例のプロトコル・シミュレ
ーション装置のシステム構成を示すブロック図である。

【図２】プロセス関連図記述部により記述された通信シ
ステムのプロセス関連図の例を示す図である。

【図３】図２のプロセス関連図に対してシミュレーショ
ン環境設定部で設定したシミュレーション環境を示す図
である。

【図４】状態遷移図作成部により合成されたプロセスＰ
１の状態遷移図の例を示す図である。

【図５】状態遷移図作成部により合成されたプロセスＰ
２の状態遷移図の例を示す図である。

【図６】図１のプロトコル・シミュレーション装置にお
けるシステム全体の処理手順を示すフローチャートであ
る。

【図７】図６における各プロセスでのイベント処理の手
順を示すフローチャートである。

【図８】チャネルの処理手順を示すフローチャートであ
る。

【図９】ＦＩＦＯキューの処理手順を示すフローチャー
トである。

【図１０】チャネルオーバーフローが発生したときの検
証結果表示を示す図である。

【図１１】図１０のチャネルオーバーフローを引き起こ
す状態遷移図を示す図である。

【図１２】図１１の状態遷移図に基づくプロセス間の処
理手順を示す図である。

【図１３】非実行遷移状態が発生したときの検証結果表
示を示す図である。

【図１４】図１３の非実行遷移状態を引き起こす状態遷
移図を示す図である。

【図１５】図１４の状態遷移図に基づくプロセス間の処
理手順を示す図である。

【図１６】デッドロック状態が発生したときの検証結果
表示を示す図である。

【図１７】図１６のデッドロック状態を引き起こす状態
遷移図を示す図である。

【図１８】図１７の状態遷移図に基づくプロセス間の処
理手順を示す図である。

【図１９】未定義受信状態が発生したときの検証結果表
示を示す図である。

【図２０】図１９の未定義受信状態を引き起こす状態遷
移図を示す図である。

【図２１】図２０の状態遷移図に基づくプロセス間の処
理手順を示す図である。

【符号の説明】

１…装置本体、２…入力装置、３…表示装置、４…外部
記憶装置、５…プロセス関連図記述部、６…プロトコル
記述部、７…静的プロトコル検証部、８…状態遷移図作
成部、９…ソースコード生成部、１０…シミュレーショ
ン環境設定部、１１…シュミレーション実行部、１２…
表示制御部。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プロセス間の通信手順を示す通信プロト
   コルの検証を行うプロトコル・シミュレーション装置に
   おいて、 前記通信プロトコルに関する各プロセスの状態遷移図を
   作成する状態遷移図作成手段と、 少なくとも前記プロセス間のチャネルの通信容量および
   前記チャネルの信号伝送時間を含むシュミレーション環
   境を設定する設定手段と、 前記状態遷移図作成手段により作成された状態遷移図に
   基づき、前記設定手段にて設定されたシュミレーション
   環境上で前記通信プロトコルの動作をシュミレーション
   し、かつシュミレーション中に発生するエラーを検出す
   る検証手段と、 前記検証手段の検証結果を表示する表示手段とを有する
   ことを特徴とするプロトコル・シミュレーション装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のプロトコル・シミュレー
   ション装置において、 前記設定手段は、少なくとも前記プロセス間のチャネル
   の通信容量、前記チャネルの信号伝送時間、前記プロセ
   ス上のタスク処理時間、および前記プロセスを永続的な
   待ち状態から保護するためのタイムアウト時間を含むシ
   ュミレーション環境を設定することを特徴とするプロト
   コル・シミュレーション装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のプロトコル・シ
   ミュレーション装置において、 前記状態遷移図は少なくともプロセス上の状態、信号受
   信、信号送信およびタスク処理をそれぞれ固有のシンボ
   ルを用いて表現して構成され、前記検証手段はこの状態
   遷移図のシンボルを解釈しつつこのシンボルに対応する
   イベントの処理を実行することによりシミュレーション
   を実行することを特徴とするプロトコル・シミュレーシ
   ョン装置。
4. 【請求項４】 請求項２または３記載のプロトコル・シ
   ミュレーション装置において、 前記検証手段は、前記状態遷移図に基づくタイマー設定
   の発生を検出して起動されるタイマー手段を有し、この
   タイマー手段のタイマー時間が前記シュミレーション環
   境上で設定されたタイムアウト時間を越えたとき非実行
   遷移状態としてエラーを判定することを特徴とするプロ
   トコル・シミュレーション装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至３記載のいずれかのプロト
   コル・シミュレーション装置において、 前記検証手段は、前記チャネルに送信された信号の数が
   前記チャネルの通信容量を越えたときチャネルオーバー
   フローとしてエラーを判定することを特徴とするプロト
   コル・シミュレーション装置。