（计算机应用技术专业论文）基于per规则的智能外设编解码实现研究.pdf

摘要 摘要 a s n 1 作为一种o s i 应用层上使用的办形式语言，主要用于描述开放系统中两 个对等实体为了完成某种特定的消息处理任务而相互交换数据的结构，在o s i 中， 这种数据结构被称为协议数据单元( p d u ) 。尽管不同的机器的数据表示形式不同， 但是使用a s n 1 ，p d u 的表示可以不关心具体的机器细节。因此，为了便于系统间 的互联，方便对应用协议的描述，以及提高应用程序的开发速度和保持对协议的 一致性，使用和研究a s n 1 就显得很重要。 b e r 和p e r 是在电信领域里使用最广泛的a s n 1 编码规则，传统的智能外设( i p ) 信令( i n a p ) 采用b e r 规则进行描述。b e r 简单，编码效率高，但是b e r 的编码结果 存在大量编码开销( 和实际的用户数据相比，大约有5 0 的编码开销) ，这在业务 需求很大以及带宽非常珍贵的情况下，将受到很大限制。相比b e r ，p e r 它采用尽 可能简单的编码规则实现紧缩编码，在带宽受限，服务量大的情况下有非常好的 应用前景。 基于以上分析，本文采用p e r 规则来描述智能外设与其它节点之问交互的信 令( i n a p ) ，并提出了p e r 编解码的实现方案。本文所研究的主要内容涉及以下几 个方面： 1 分析传统采用编译器实现p e r 编解码的方法，针对其代码量过大、效率不 高的缺陷，提出了我们的设计方案。整体设计，复用消息的相同部分而不 是单独对每一个消息进行设计，提供核心函数对基本的a s n 1 句法定义编 解码；在不同层之间采用指针而不是函数调用来处里，提高编解码效率。 2 在上面的分析与设计上，我们给出了p e r 编解码的实现思路和解决方案。 采用模块化的方法进行结构设计，把p e r 编解码器分成两个部分：接口文 件部分和实时库部分，接口文件部分包括一些c + + 文件和a p i 函数，这些 c + + 文件是针对a s n 1 的语法特点，把a s n 1 的数据元素映射到c + + 的结 构而生成；而实时库的功能就是对a s n 1 比特流和a s n 1 的c + + 结构进行 进行转换； 3 具体实现，我们采用核心函数与具体的类相结合实现p e r 编解码，核心函 数基于x 6 9 1 协议定义的规则，在对a s n 1 定义的数据进行编解码时调用 相应的核心函数，因此具有良好的复用特性； 4 对我们实现的p e r 编解码器进行测试。测试结果表明，该编解码器可以参 与实际i n a p 协议的编解码。 5 分析系统性能，采用本文方法实现的p e r 编解码器，代码量不到编译器实 华南理工大学工学硕士学位论文 现的十分之一，而编解码效率提高了将近一个数量级。编码开销上，不到 b e r 的五分之一。 6 对本文实现的p e r 编解码器进行展望，并指出未来的要做的工作。 关键词；智能外设；a s n 1 ；i n a p ；p e r ： a b s t r a c t a b s t r a c t a s n 1i sas e m i - f o r m a t t e dl a n g u a g eu s e db yo s ia p p l i c a t i o nl a y e r i t s m a i n p u r p o s ei st od e s c r i b et h ed a t at y p eb e t w e e nt h ee q u a le n t i t i e so ft h eo p e ns y s t e m t h e d a t as t r u c t u r eo ft h eo s ii sn a m e da s “p d u ”，a l t h o u g ht h ed a t as t r u c t u r e si su s u a l l y d e f i n e di nd i f f e r e n tw a y si nd i f f e r e n tm a c h i n e s ，b yu s i n ga s n 1 ，u s c r sn e e d n tk n o w t h ed e t a i l so ft h ea c t u a lm a c h i n e s ，a n dt h ee x p r e s s i o no ft h ep d uc a nb ei n d e p e n d e n t b e t w e e nd i f f e r e n ts y s t e m s b e r ( b a s i ce n c o d i n gr u l e la n dp e r ( p a c k e te n c o d i n gr u l e ) a r ew i d e l yu s e di n t e l e c o m m u n i c a t i o nf i e l d ，i n a p ( i n t e l l i g e n tn e t w o r ka p p l i c a t i o np r o t o c 0 1 ) u s e di n i p ( i n t e l l i g e n tp e f i p h e r a l ) w a sd e s c r i b e di nb e r b e r i ss i m p l ea n dv e r ye f f i c i e n c yi n e n c o d i n ga n dd e c o d i n g ，b u tt h e r ei s s om u c he x t r ac o s ti nt h ea s n 1b i t se n c o d e db y b e r ( 5 0 e x t r ac o s ti na v e r a g ec o m p a r e dt ot h ea c t u a ld a t at oe n c o d e ) ；a n dp e ri s t h et i d i e s te n c o d i n gr u l ea m o n ga s n 1e n c o d i n gr u l e s c o m p a r i n gt ob e r ，p e rc a n o b t a i n st h em o s tc o m p a c te n c o d i n gu s i n ge n c o d i n gr u l e sa ss i m p l ea s p o s s i b l e ，t h i s a d v a n t a g ec a nm a k ep e r h a v eg o o df u t u r ei na b a n d u n ts e v i c e sd e m a n d i n g ，l i m i t e da n d c o s t f u lb a n d w i d t h b a s e do na b o v ea n a l y s e ，t h i sp a p e rd i s c u s e su s i n gp e rr u l ef o rd e s c r i b i n gt h e s i g n a l i n gt h a tu s e dt ot r a n s m i ti n f o r m a t i o nb e t w e e ns c p ( s e r v i c ec o n t r o lp o i n t ) a n di p a n dp u tf o r w a r dh o wt oi m p l e m e n tt h ep e r e n c o d i n ga n dd e c o d i n gm o d u l e t h em a i n w o r k si ss h o w na sf o l l o w s ： 1 w ea n a l y z e dp e re n c o d e r d e c o d e ri m p l e m e n t e db yc o m p i l e r a c c o r d i n gi t s c o d ea m o u n ti st o ob i g ，a n de f f i c i e n c yi sn o te n o u g h ，w ep u t t e df o r w a r do u r d e s i g n ，r e u s i n gt h es a m ep a r to fd i f f e r e n tm e s s a g eb u tn o td e s i g ne v e r ym e s s a g e a l o n ea n dp r o v i d i n gk e r n e l f u n c t i o n st oe n c o d i n ga n dd e c o d i n ga s n 1s y n t a x d e f i n i t i o n ；u s i n gp o i n t e rb u tn o tf u n c t i o ni nl a y e r st oe n h a n c et h ee f f i c i e n c y 2 b a s e do na b o v ea n a l y s e ，w ep r o v i d e dam o r ee f f i c i e n t i m p l e m e n t a t i o n m e c h a n i s ma n dt h e c o n c e p t i o no fd e s i g n ，w cd e s g n e dt h ep e re n c o d e r d e c o d e rm o d u l em o d u l a r i z a t i o nw a y t h em o d u l ec a nb ed i v i d e di n t ot w o p a r t s ：i n t e r f a c ef i l e sp a r ta n dr u n t i m el i b a r a r yp a r t t h ei n t e r f a c ef i l e si n c l u d e s o m ec + + f i l e sa n da p if u n c t i o n s t h e s ec + + f i l e sa r eb u i l d e dt h r o u g hm a p i n g t h ea s n 1d a t ae l m e n t st oc + + d a t as t r u c t u r e a c c o r d i n gt h ec h a r a c t e r so f a s n 1s y n t a x ；a n dt h ef u n c t i o no fr u n t i m el i b a r a r yp a r ti su s e dt ot r a n s f e r m 华南理工大学工学硕士学位论文 b e t w e e na s n 1b i t sa n dt h o s ec + + d a t es t r u c t u r e 3 w jd e s i g n e ds o m ek e r n e l f u n c t i o n s ；t h e s ek e r n e l - f u n c t i o n sa r eb a s e do nx 6 9 l p r o t o c o la n dh a v eg o o dr e u s a b l i t y u s i n gt h e s ef u n c t i o n sa n dt h ec + + c l a s s p r o v i d eb yc + + f i l e s w ec a ne n c o d e d e c o d et h ea s n 1 d a t ae l e m e n t s d e s c r i b e di np e r 4 w et e s t e do u rp e re n c o d e ra n dd e c o d e ra c c o r d i n gt o t e s t i n gr e g u l a t i o n so f c h i n e si n t e l l i g e n tp e r i p h e r a l ) ) ，t h er e s u l ts h o w e di tc a nb eu s e dt oe n c o d ea n d d e o c d ei n a pp r o t o c o ld a t a 5 w ja n a l y s e dt h es y s t e mc a p a b i l i t y , c o d ea m o u n to fp e re n c o d e r a n dd e c o d e r p r o v i d e db yt h i sp a p e ri s l e s st h a nt h et e n t ho fc o m p i l e r s ，e n c o d i n ga n d d e c o d i n ge f f i c i e n c yi sa l m o s td e c u p l eo fc o m p i l e r s ：a n dp e re n c o d i n g sc o s t i sl e s st h a nf i f t ho fb e r ； 6 w ea n a l y s e dt h ef u t u r ea n ds o m ea p p l i c a t i o nf i e l do fo u rp e re n c o d e ra n d d e c o d e r , a n dp o i n t e do u tt h en e x tw o r k i n g k e y w o r d s ：i n t e l l i g e n tp e r i p h e r a l ；i n a p ；a s n 1 ：p e r ； i v 华南理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究 所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包 含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出 重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到 本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：即亏砉， 日期：尹盯年6 月；日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许 论文被查阅和借阅。本人授权华南理工大学可以将本学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制 手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密口。 ( 请在以上相应方框内打“4 ”) 作者签名：那荡惹、 导师张孑按雪 日期：o - , f f - 年6 月弓日 日期：弛肄多月；日 第一章绪论 1 1 课题的背景、意义 第一章绪论 从智能网概念模型的演进过程，我们知道，智能外设越来越作为一个独立的 实体而存在，同时它将支持更加丰富的服务，提供更多的资源，因此，在未来的 应用中智能外设与其它节点之间的交互将更加频繁。这就带来两个问题，首先， 数据量非常多；其次，需要更大的带宽，尽管现在通信带宽有很大的改善，但是 对于中小型的运营商来说，租用大量的带宽来满足这种需求，成本很高。传统的 智能外设使用的i n a p 协议采用的是b e r ( 基本编码规则) 规则，采用这种规则生 成的a s n 1 比特流的额外开销很大( “对于b e r 编码方式批评集中于在对于一个协 议的描述平均需要5 0 的额外开销”【2 1 ) ，不适宜数据在高速率信道上和恶劣环境 下的传送，也不适宜具有复杂结构的数据传送。 因此，采用更加紧缩的编码规则描述i n a p 协议具有现实意义，在已有的规则 里，有几种编码规则具有很好的紧缩性，s i p 协议就是其中的一种，它的主要目的 是为了解决i p 网中的信令控制，以及同s o f t s w i t c h 的通信，s i p 的消息定义完全 基于文本的格式。由于没有繁琐的信令编码，s i p 比较灵活，且易于实现1 3 ；但是 它也有如下一些不足之处： ( 1 ) s i p 信令p d u 的比较大。虽然在现代网络通信中信令p d u 的大小并不是 一个严重的问题，但是在移动领域，信令p d u 的大小也是一个很关键的因素。 ( 2 ) 由于s i p 采用单纯的文本编码，使得s i p 在不同电信设备问的互通性不 是很好。 a s n i 的p e r ( 紧缩编码规则) 规则具有紧缩编码特性，尽管现在并没有很多 公司在p e r 编码规则上开发产品，在一些重要领域正被建议采用，例如： ( 1 ) i p 语音，在电信领域中的另一个重要应用是通过包传输网络( 如因特网) 传递语音数据。多媒体数据编解码器( c o d e c ) 标准( h 3 2 3 等) 基于a s n 1 并且使 用p e r 规则来获取理想的数据传输速率。h 3 2 3 协议已成为i p 电话目前公认的国际 标准。在h 3 2 3 协议中，除了媒体流打包消息外，其它各类消息的传送都遵循a s n 1 中的p e r 编解码规则，如r a s 通道消息、呼叫信令消息( q 9 3 1 ) 消息和h 2 4 5 控制通 道消息等。这些消息都是在网关、端点等不同的网络环境中传输的。因此只有采 用a s n 1 编码将这些不同网络环境中消息的传送格式统一起来，才能和其它厂家的 h 3 2 3 协议栈进行互通。【4 1 华南理工大学工学硕士学位论文 ( 2 ) 3 g 移动系统。第三代移动通信网络使用a s n 1 数据交换标准。系统基于u m t s ( 通用移动通信系统) 标准，使用a s n 1 和p e r 规则，利用p e r 编码的紧缩性来节约 宝贵的无线带宽资源，比如n b a p 协议，r a n a p 等接入网的应用层协议就是使用p e r 来描述的。嘲 ( 3 ) 空间应用，美国国家宇航局( n a s a ) 在其航空通信网规范中，正将a s n 1 和p e r 规则用于空对地或地对空协议。在这里采用p e r 编码的规则同3 g 移动系统 采用p e r 的目的是一样的，为了节约无线带宽资源。 实现a s n 1 编解码的工作有软件和硬件两种实现方案。硬件编解码器虽然处理 速度快，但是维护、升级等都很困难。软件编解码虽然可以找到已经实现了的通 用的工具，但是由于其通用性而导致占用资源增多。而采用软件实现的方法，有 基于编译器方式的，也有基于具体协议实现设计的编解码器。本文讨论采用软件 实现的方法。 目前国外有一些厂商( 如o b j e c t i v es y s t e m s ，o s sn o k a l v a ，d s e t ，a t o s 等) ， 在实现a s n 1 的编码规则时，提供s d k 或编译器来完成这一工作，例如a t o s 公司 在这方面做的非常好，它提供的编译器，被摩托罗拉，北电网络等大公司采用。 用户可以购买这些工具将a s n 1 句法文件编译生成接口文件。采用编译器的优点 是很明显的，首先是可以很方便的生成各类消息的接口文件，其次是层次结构非 常清楚，源码可读性很好。但是根据我们的分析，发现采用编译器的方法一般都 有如下缺点：开发难度大，代码量大，编解码效率不高，这在后来试用a d r e n d a 公司的a s n 4 c 编译器可以证实。另外购买这些公司提供的采用编译器方式的编解 码器，成本非常高。 国内我们还没有发现有公司实现了a s n 1 编译器。而在具体的协议上开发b e r 或p e r 编解码器，有一部分人做过研究与实现。例如h 3 2 3 的实现嘲，采用c 语言实 现a s n 1 编解码过程，虽然他的实现效率比编译器要高，代码也进行了优化，然后 结构不清晰，数据结构的设计过于依赖具体的协议了。而在i n a p 协议上使用p e r 规 则进行编解码还没有人进行研究，考虑到智能网的发展，业务的扩大，以及在带 宽非常珍贵的情况下，p e r 可以达到节约带宽的效果，因此我们提出了采用p e r 的 规则来实现i n a p 的描述。 我们借鉴了编译器实现对接口文件的设计以及针对具体协议开发编解码器的 方法。本文采用一种不同于采用编译器实现的方法，相比更精简，更高效，同时 它的层次结构非常清楚，源码可读性很好。采用核心函数与针对i n a p 协议相结合 实现编解码器，使它具有良好的扩展性和灵活性，使它更易于扩展到其它的领域， 比如无线接入网，i p 电话的编解码实现上。 2 第一章绪论 1 2 课题的来源 课题来源于广州华南理工大学计算机应用工程研究所支持的研究项目。 1 3 论文的结构主要内容 本文结构安排： 第一章绪论，简要介绍采用p e r 编解码的背景，以及它现实意义：第二章p e r 规则与智能外设信令结构，介绍了a s n 1 语法的基本内容，智能外设的信令结构， 详细分析不同编码规则的优缺点以及讨论编解码实现的现状；第三章p e r 编解器 的实现，这是本文的核心，讨论i n a p 协议的p e r 描述，p e r 编解码器的设计思 路，p e r 编解码具体实现，包括接口设计和实时库的实现；第四章系统测试和性 能分析；第五章展望，分析它的应用前景以及未来的工作；最后总结全文。 华南理工大学工学硕士学位论文 第二章p e r 规则与智能外设信令结构 本章主要介绍一些a s n i 的基本知识，并对b e r 和p e r 的两种编码规则做详 细比较，讨论智能外设的信令结构和组网方式，提出采用p e r 规则实现i n a p 协议， 并分析了p e r 编解码器在设计上应该注意的问题以及采用编译器实现的优缺点。 2 1a s n 1 语法 2 1 1a s n 1 背景知识 为了更好的理解p e r 编码规则，在这里先介绍一些有关a s n 1 的背景知识，它 的特点以及应用范围。 a s n 1 全称就是抽象语法表示法1 ，在0 s i 参考模型里，表示层有三个重要的 功能，即：必须确保正在交换数据信息的表示服务使用者具有相同的语义，负责 确定被传送的信息正确地传递了双方同意的端到端的语义，负责为每一个应用连 接选择最合适的传送语法。表示层中实现上述功能的两个关键内容是表示协议和 a s n 1 语言。表示协议为通信双方协商抽象语法和传送语法提供通信通道。抽象语 法是一种描述复杂数据结构的方法，用于说明应用信息。传送语法是一种格式， 用于通过会话层传送应用数据。特定的抽象语法和传送语法构成表示上下文。 a s n 1 它具有如下特点 1 ) 可以描述复杂数据类型， 2 ) 可以精确的说明这些数据类型的值， 3 ) 为了适应不同的需求，提出了多种编码规则，而这些编码规则可以确切的 知道会话层将以何种比特模式来表示应用层的数据。 a s n 1 定义的编码标准( 如b e r ，p e r ) 就相当于从局部语法到传送语法之间的转 换规则。 a s n 1 有着非常广泛的应用，尤其是在电信领域，目前在多媒体通信领域，音 频i 视频和多媒体系统( i t u t ，h 2 0 0 系列) ，窄带可视电话系统及终端设备( i t u t ， h 3 2 0 系列) ，互联网实时多媒体通信( i t u t ，h 。2 2 5 ，h 2 4 5 ，h ，3 2 3 建议等) ， 互联网传真( i t u t ，t 3 8 建议) ，视频会议应用的t 1 2 0 协议，m h e g ( 多媒体 和组媒体编码专家组) ，无线通信的应用层协议描述如( 3 g p p ，2 5 4 3 3 ) 等等。 a s n i 在其它领域的应用也不少，如简单网络管理协议s n m p ；电子邮件系 4 第二章p e r 规则与智能外设信令结构 统( x 4 0 0 ) ；电子数据交换协议( e d i ) ；电子商务的s e t 标准等。 在上述的这些协议和标准中，其消息格式都是用a s n 1 句法描述的，并指明了 采用何种编码规则。在协议的具体实现时，必须在发送方设置一个a s n 1 编码器， 将发送方所要传送的消息经a s n 1 编码后再发送出去，然后在接收方设置一个 a s n 1 解码器，将接收到的经a s n 1 编码的消息解码为符合接收方局部语法的消 息格式、由于a s n 1 已经成为国际化的标准，这样，经a s n 1 处理的信息独立 于任何应用环境，不会因为应用环境不同引起二义性的解释伫1 由上面的介绍可以看出，a s n 1 属于表示层的概念，是用来描述应用层p d u 及其它数据结构的文法。a s n 1 吸收了许多高级程序语言的说明功能和结构，具 有很强的说明能力。严格的说，a s n 1 是一种形式语言，其精确的和形式的记法 使它在表示和含义中去掉了任何可能的二义性、它提供了用嵌套和递归来对复杂 数据结构进行统一表示的能力。 表示层也有其它的表示法，如s g m l ( 标准通用标识性语言) 也是一种很通 用的表示法，例如：h t m l 就是s g m l 的一种应用。s g m l 是一种很直观的表示 法，我们可以很直接从用s g m l 写的文件中了解其全部内容及表达方式，但编码 效率低。而a s n 1 句法的编码效率高，当然，编码结果是二迸制比特流，并不直 观。 2 。1 。2a s n 1 的概念及编码规则 i t u t 有一系列的协议来描述a s n 1 ，像x 。6 8 0 x 。6 9 9 ，此外还不包括较老的 x 2 0 8 ，x 2 0 9 和x 4 0 9 ，内容非常丰富。t 7 】【8 】9 h 1 0 1 1 1 1 本节将介绍a s n 1 句法定义中的数据类型，语句定义和一些名词解释，以及一 些基本的编码规则。 2 1 2 1 数据类型 a s n 1 定义了很多数据结构类型，包括简单类型和复合类型，这些数据类型和 有关词的解释在x 2 0 s x 6 8 0 中有详细的介绍。 ( 1 ) 简单类型( b a s i ct y p e ) ： 简单类型是构成复合类型以及更复杂的数据类型基础。a s n 1 中定义的简单类 型包括n u l l 、b 0 0 l 、t n t e g e r 、r e a l 、b i t s t r i n g 、o c t e ts t r t n g 、e n u m e r a t e d 、 o b j e c ti d e n t i f i e r 。这些类型与c 语言中的数据类型非常相似，可以对应起来， 这个实际编成带来很大的方便 对这些类型的简单说明： 华南理工大学工学硕士学位论文 n u l l ：元值符号， b o o l ：布尔量， i n t e g e r ：整数值的集合， r e a l ：实数值的集合， b i ts t r i n g ：以比特为单位的二迸制字符串， o c t e ts t r i n g ：以字节为单位的字符串， e u m e r a t e d ：定义变量值的一个集合，变量的值只在列举出来的范围内， o b j e c ti d e n t i f i e r ：标识i s o 和i t u t 定义的标准对象信息， 值得注意的是：n u l l 类型一般只出现在c h o i c e 项中或s e q u e n c e 和s e t 项的 o p t i o n a l 项中，n u l l 项本身并没有任何意义，不需要编码，但它仍然算一项，例 如，在c h o i c e 类型中的n u l l 项仍然要分配索引号的。 另外，需要指出的是o b j e c ti d e n t i f i e r 是一个比较特殊的类型，它用来表示 i s o 和i t u t 定义的标准对象信息。原则上，每一个正式标准中定义的对象都能够 被唯一标识。使用的机制是定义一棵标准树( 如图i - i ) ，将每一个标准的每个对 象放在树上一个唯一的位置。树上的每条枝都有一个标签和一个代码，所以使用 标签号或代码就能够用每个分枝来标识节点。 a ( 0 l 2 2 4 5 2 5 5 图2 - ia s n 1 对象命名树 f i g u r e2 - 1o b j e c ti n d e n t i f i e rt r e e 例如，在h 3 2 3 协议的消息中，经常要用到p r o t o c 0 1 l d e n t i f i e r 参数就是 o b j e c t i d e n t i f i e r 类型。如h 2 2 5 v 2 的p r o t o c o u d e n t i f i e r 2 值为： 6 4 k 时，对长度段应 采用的编码方式。共分6 种情况。令r a n q e = 上界一下界+ l ，有： 1 ) 若r a n g e = 1 2 7 ，则长度段编码为1 个字节的字节对齐比特段，后跟数据 的编码。该字节的最高位( 第8 位) 为0 ，第7 位到第1 位为n 的值的编码。 即；o x x x x x x x + 数据的编码。 2 ) 若1 2 7 r a n g e = 1 6 k ，则长度段编码为2 个字节的字节对齐比特段，后跟 数据的编码。这2 个字节中的第一个字节的最高两位( 第8 、7 位) 分别 l o 第二章p e r 规则与智能外设信令结构 是1 和0 ，从第一个字节的第6 位到第二个字节的最后1 位( 最低位) 即 为n 的编码。 即：i o x x x x x xx x x x x x x x 十数据的编码。 3 ) 若1 6 k r a n g e = 3 2 k ，则长度编码为1 1 0 0 0 0 0 1 的字节对齐比特段，后跟 1 6 k 个数据项的编码，在对剩下的数据项按上述的几条规则进行编码。 4 ) 若3 2 k r a n g e = 4 8 k ，刚长度编码为1 1 0 0 0 0 1 l 的字节对齐比特段，后跟 4 8 k 个数据项的编码，在对剩下的数据项按上述的几条规则进行编码。 5 ) 若4 8 k 1 2 7 时，采用长格式( 图2 - 9 ) ，由头字节后跟若干字节组成。 头字节的第8 位为1 ，其余7 位指明后跟8 位位组的个数。 b i t s 17 互 二匝玉重堕墅婴亟 8 二二= 至壁 二 8 二二二至囵 二 图2 - 9 长度字段的长格式 f i g u r e2 - 9l o n gf o r m a to fl e n g t hf i e l d c 不定格式。不定格式的长度段内容为8 0 h ，内容的结束在内容段里用e o c 表 示。如图2 一l o 。 图2 - 1 0 长度字段的不定格式 f i g u r e2 - 1 0v a r i a b l ef o r m a to f1 e n g t hf i e l d ( 3 ) 内容段( c o n t e n t so c t e t s ) 内容段包含了实际要通信的信息。其值可以是原子的( 如整数，布尔量1 ) ，或 是复合的( 如f p d u ) 2 2p e r 规则 a s n 1 定义的编码规则也有很多种，这些编码规则都是根据不同的应用而设定 的。本节比较a s n 1 的各种编码方式及其应用，然后集中讨论p e r 规则，因为在本 论文研究的主要内容就是使用p e r 规则来实现智能外设的中的i n a p 协议。 在这些编码方式中，目前用得最多，影响也最大的是b e r ( b a s i ce n c o d i n g r u l e s ) 和p e r ( p a c k e de n c o d i n qr u l e s ) 这两种方案。它们分别在i t u t 的 x 2 0 9 x 6 9 0 和x 6 9 1 中有着具体的描述。 华南理工大学工学硕士学位论文 需要指出的是，不管网络协议采用的是哪种编码规则，在具体实现编解码模 块的时候都必须严格按照相应协议来实行，否则即使是一个字节甚至比特的差错， 也将使得网络无法实现互通。 表2 - 1 列出了a s n 1 的一些编码规则及其应用领域。【1 5 1 表2 - 1a s n 1 编码规则及其应用领域 t a b l e2 - la s n 1e n c o d i n gr u l e sa n dt h e i ra p p l i c a t i o n s 编码规则 相关协议 应用领域各注 b e r x 6 9 0 s n m p , i n a p ( b a s i ce n c o d i n gr u l e s ) 多媒体通信的信令p 琊编码结果在所有编码 ! p e r ( p a c k e te n c o d i n gr u l e s ) x 6 9 1 编码，可视电话，i p 可方式中最为精简，但 视电话编码规则非常复杂 b e r 的派生类型，编码 c e r x 6 9 0 风格与雎r 相近，比b e ( c o n i c a le n c o d i n gr u l e s ) r 更严格 b e r 的派生类型，编码 d e r x 6 9 0 风格与b e r 相近，比b e l ( d i s t i n g u i s h e de n c o d i n gr u l e s ) r 更严格 ! l w e r ( l i g mw e i g h te n c o d i n g 用于在相近结构的计 r u l e s ) 算机间更快更高效的是b e r 的一种可选方式 速率传递数据。 ) 匹r 对x 札的编码 提t - 供了比目前网络上 ( x m le n c o d i n gr u l e s ) 默认的编码压缩率更 高的编码方式 o e 只 具编码复杂程度和编 ( o c t e te n c o d i n gr u l e s ) 码结果的大小都介于b e r 和p e r 之间 实用于专用网络的数 b a c n e t 据传输( 如建筑自动 化和控制网络等) s e r 圭摹用于信令领域， ( s i g n a le n c o d i n gr u l e s ) 如七号信令 由表2 - 1 可以看出，在网络通信，移动通信，生物工程，工业控制等诸多领 域，a s n 。l 都获得了很广泛的应用。下面将介绍其中最广泛的两材编码方式：b e r 和p e r 。 b e r 解决了不同终端系统之间的表示问题，但也带来了大量的冗余信息。增加 了通信量的开销。对应用而言，增加的开销包括两部分：协议开销和编码开销。 “对于b e r 编码方式批评集中于在对于一个协议的描述平均需要5 0 的额外开销， 从而导致p e r 的出现，在对同一个协议的描述，p e r 和b e r 相比可以获得4 0 到6 0 的 增益， 因此p e r t 常适合于要求高速的领域，例如i n t e r n e t 上的电话。视频电话， 多媒体业务等”。协议开销是指为向应用提供服务而增加的任何需传送的协议信 息；编码开销则出现在编码格式p l c 三个字段的每个部分。紧缩编码规则( p a c k e d 1 4 第二章p e r 规则与智能外设信令结构 e n c o d i n gr u l e s ，p e r ) 就是在b e r 的基础上，以减少编码开销为目的的而设计的 编码规则。使用p e r 的一个重要前提是：用户数据是单个a s n 1 类别( s i n g l ea s n 1 t y p e ) 且接收方也有一个相同的a s n 1 描述。基于此，p e r 可以摒弃b e r 按部就班的 编码规则，省略对数据结构的编码。p e r 由一新的传送语法目的标识符标识。p e r 编码仍然采用p l c 格式，尽管类型和长度字段经常可以省略。下表2 2 是b e r 与p e r 两者具体编解码结果的一些比较： 表2 2p e r 与b e r 对比n 6 3 t a b l e2 - 2c o m p a r i s o nb e t w e e np e ra n db e r j噶n1s y n t a x b e rd e f i n i t el e n g t hp e ra l i g n m e n t ；vi n t e g erf 1 2 3 4 5 6 7 8 9 。1 2 3 4 5 6 7 9 2 ) ：= 1 2 3 4 5 6 7 9 0 6 0 c t e t s2 b i t s _ vi n t e g e rf 1 2 3 4 5 6 7 8 9 m a x ) ：= 1 2 3 4 5 6 7 9 0 6 0 c t e t s2o c t e t s vi n l - e g e r ：= 1 2 3 4 5 6 7 9 06 0 c t e t s 5 0 c t e t s vi a 5 s t r i n g ( s i z e ( 4 ) “f r o m ( 。a c g t ) ) ：= = r g a c 。 6 0 c t e t e1o c t e t vi a 5 s t r i n g ( f r o m ( 。a c g t ) ) ：- - 。t g a c 。 6 0 c t e t s 2 0 c t e t s vt a 5 s t r i n g s i z e ( 4 ) ) ：- t g a c 6 0 c t e t s4o c t e t s vi a 5 s t r i n g ：= t g a c 。 6 0 c t e t s 5o c t e 协 ；vs e q u e n c eo fb o o l e a n ：- ( - - 6 4 项- 一) 1 9 5o c t e t e9o c t e t s l vs e q u e n c es i z e ( 6 4 ) o fb o o l e a n ：= l ( 一6 4 项- - 1 9 5o c t e t s8o c t e t s l vs e q u e n c e o fi n t e g e r ( o 6 5 5 3 5 ) ：= ；t 一6 4 项一) 1 9 5o c t e t s 1 2 9o c t e t s l vs e q u e n c e 毫l 肝e g e rf o 7 ) ， lb b o o l e a n 1ci n t e g e r o 一3 ) ， i ds e o u e n c e ( d 1b o o l e a n d 2b o o l e a n ：_ 1 9o c t e t s 1o c t e t fa5 。 b t r u e 。 c1 dfd 1t r 睢 d2tru日) 表2 2 表o b p e r 可以大大的缩短编解码的结果。 p e r 编码主要在三个方面减小编码结果长度：省略类型标识符，省略长度码 和精简子类型约束编码。 华南理工大学工学硕士学位论文 ( 1 ) 省略类型标识符 类型标识符在编码中似乎是一个重要部分，实际上它们经常是不必要的。由 于网络的通信双方都遵循统一的网络协议，发送方和接收方都清楚正在使用的用 抽象语法描述的数据结构，大多数情况下它们可以从数据结构中推导出特定元素 的类型和标识。这样，就可以在编码中省略类型标识符。但在下面这些情况中必 须使用标识符： a s e t 类型，终端系统的发送方可以用各种次序发送s e t 中的元素，如果省 略了类型标识符，接收方就无法从s e t 中推导出实际传送对象的元素的次序，需 要在p r e a m b l e 中包含相应的比特来表示元素的次序。 b c h o i c e 类型，传送的类型可以是若干个不同类型中的任何一个，接收方 也无法从编码中推导出元素的当前类型，这需要在p r e a m b l e 中放入选中元素的索 引值。 c o p t i o n a l 和d e f a u l t 类型，它们会引起元素是否