基于分层思想的基本通信系统CPN建模

论文摘要

对于通信系统的建模存在很多种方法,其中以面向对象方法建模和Petri网建模为主要建模方法。面向对象建模广泛采用UML建模,作为一种半结构半形式化的建模语言,不能提供严谨的形式化推理和模型检验,不能驱动仿真执行,不能用于保证系统的质量。Petri网适合于具有并发性以及分布式系统进行建模,它的强大的数学理论基础,能有效地对模型进行严格的分析和验证,但伴随着系统的不断复杂化带来的是模型的“状态空间爆炸”、可重用性和可维护性差的问题。为了解决以往建模方法的不足之处,需要寻找一种新的方法来构建通信系统的模型。本文首先介绍了基于面向对象方法和Petri网对基本通信系统建模的优缺点以及存在的问题；其次,将面向对象中的概念引入Petri网中,并在Petri网中增加了颜色集的概念,根据基本通信系统本身的结构特点,引入了分层的思想,提出了基本通信系统的一种形式化定义,并给出了基本通信系统的分层和建模方法；最后通过一个基本通信系统的实例对该建模方法进行了验证。该方法综合了面向对象与着色Petri网两种建模方法的优点。着色Petri网与基本Petri网相比,引入了颜色集以及弧表达式的概念,有效地解决“状态空间爆炸”的问题,同时它保留了基本Petri网的分析验证方法。由于面向对象具有封装性、模块化等特点,面向对象方法构建的模型具有良好的重用性和可维护性。另外,利用分层的方法,也降低了大型的基本通信系统模型的复杂度,从而有效降低了Petri网模型对系统依赖的强度。因此,基于分层的,利用着色Petri网构建基本通信系统模型的方法,结合面向对象技术,能够降低建模的复杂度,增强模型的可验证性、可重用性和可维护性,是一个有价值的建模方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 问题提出的背景与意义
• 1.2 系统建模的研究现状
• 1.2.1 面向对象建模方法
• 1.2.2 形式化建模方法
• 1.3 本文的主要工作和创新点
• 1.4 本文组织结构
• 第二章 相关研究与分析
• 2.1 基本通信系统的概念
• 2.2 基本通信系统的传统建模方法
• 2.2.1 面向对象UML模型
• 2.2.2 Petri网模型
• 2.3 传统建模方法的比较
• 2.3.1 基本Petri网
• 2.3.2 面向对象方法
• 2.4 面向对象与Petri网结合的建模方法
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于分层思想的基本通信系统CPN建模方法
• 3.1 着色Petri网
• 3.1.1 着色Petri网的基本定义
• 3.1.2 着色Petri网的触发规则
• 3.2 基本通信系统的分层原则
• 3.3 符号的引入及使用
• 3.4 CPN构建基本通信系统模型方法
• 3.5 本章小结
• 第四章 实例分析
• 4.1 实例描述
• 4.2 模型构建
• 4.3 实例的扩展
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于模型的性能分析
• 5.1 可达性分析
• 5.2 有界性与安全性分析
• 5.3 活性分析
• 5.4 可逆性
• 5.5 基于可达图和覆盖树的基本通信系统性能分析方法
• 5.6 本章小结
• 第六章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的主要学术论文目录
• 学位论文评阅及答辩情况表