A Modular Specification of a

Department of Computer Systems
A Modular Speci cation of a Telephone System
Lars Kempe
Master of Science Thesis DoCS 94/51
October 1994 ISSN 0283-0574
Abstract
Acknowledgments
I would like to thank my advisor, professor Bengt Jonsson, for the opportunity to conclude my M. Sc. education with this project. I would also like to thank him for helping me with di erent theoretical and practical matters whenever needed, and for many fruitful discussions (hopefully also fruitful to him). Finally I would like to thank my supervisor at Ellemtel Research AB, JanOlof Nordenstam, for his support of this project, and the rest of section SU at Ellemtel for listening patiently to my work progress reports. This project was carried out at the Department of Computer Systems, Uppsala University, Sweden, and was nancially supported by Ellemtel Research AB (for which I am mtroduction 2 Introduction to Temporal Logic
2.1 Formal Methods : : : : : : : : : : : : : : : : : : 2.1.1 Declarative vs. Procedural Speci cations 2.1.2 Di erent Formal Methods : : : : : : : : : 2.1.3 Ingredients of a Speci cation : : : : : : : 2.2 The Language for the Temporal Logic : : : : : : 2.2.1 Terms : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 2.2.2 FORM0 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 2.2.3 FORM1 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 2.2.4 FORM : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 2.3 The Semantics of TL : : : : : : : : : : : : : : : : 2.4 Using Temporal Logic for Specifying Programs : 2.5 Transformations of TL Formulae : : : : : : : : : 2.5.1 Modularization of Speci cations : : : : : 2.5.2 The Composition of Speci cations : : : : 2.5.3 Interference of Actions : : : : : : : : : : : 3.1 Introduction to STT : : : : : : : : : : : : : : 3.2 The Language for STT : : : : : : : : : : : : : 3.3 The Semantics of STT : : : : : : : : : : : : : 3.3.1 The Semantics of FSTT : : : : : : : : 3.3.2 The Semantics of STT : : : : : : : : : 3.3.3 The Semantics of an Example System : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 7 7 8 8 9 9 10 10 11 11 13 13 14 14 15
This report describes a modular speci cation of a telephone service, consisting of a basic service and several additional services. The speci cation language used is an instance of linear-time temporal logic. This instance is based on the Temporal Logic of Actions (TLA) Lam91] but the semantics is in parts di erent and an event predicate that models the interaction between a system and its external environment. In the case of telephone systems this external environment may be users, system administrators, etc. and the interaction could be a user dialling a number or the adding of a new subscriber by the system administrator. This temporal logic has been equipped with a special syntax called a Syntax for Temporal logic Transformations (STT) which imposes a structuring of the temporal formulae which makes the language more suitable for simulation or execution, and also contains constructs that can be used to specify transformations of speci cations such that new services can be speci ed on top of existing speci cations. All but one construct can be expressed in temporal logic as well, but the new constructs are easier to use than the corresponding construction in temporal logic. The only construct which is not de nable in temporal logic is used to specify certain useful behaviours often wanted in telephone systems. The speci cation of the service is divided into modules describing the basic telephone service and additional services such as short number, redirection of calls, etc. The modules are designed to refer only to themselves and the basic service, not to other services. This is important when several di erent designers develop services independently. The related problem of feature interaction is presented and discussed in general, and some related work on the subject is described brie y. The feature interaction problem is also discussed brie y in terms of STT. The STT-speci cation of the telephony service has been translated to the speci cation language LOTOS BB89] and the translation has been simulated using the LOTOSsimulator SMILE.