（通信与信息系统专业论文）iden系统信令层单元测试的研究和实现.pdf

南京邮电大学硕士研究生学位论文 摘要 摘要 在i d e n 手机的开发过程中，信令层的单元测试是非常重要的一个环节，而如何高效 准确地开发出符合要求的测试用例又是整个测试过程的关键。对于i d e n 信令层来说，在 现有的测试环境中，测试用例的开发工作集中在如何构造发送到m s 的l a y e r 3 消息上。 这些消息结构定义的层次复杂，构成消息的字段类型繁多、长度不一，相同字段取值相近， 含义却大不相同，有些关键字段的取值正确与否直接决定测试用例的成败，如果这些问题 都需要由开发人员独立手动解决，必然会降低测试用例的开发效率和准确性。 本论文中介绍的自动测试用例生成工具p l u t o 就是基于以上问题的考虑。p l u t o 以图形 界面的形式，提供给用户来显示、展开消息的层次结构，用户在编辑框或下拉框中直接编 辑消息字段的值，而且p l u t o 对用户的编辑进行合法性检查，准确无误后，由p l u t o 自动 生成测试用例。p l u t o 结合了消息字段显示、编辑和用例生成的过程，让测试用例的开发不 再依赖对源代码的理解，解决了上面所提出的问题，减少了开发人员的重复性工作，简化 了用例的开发过程，大大提高了用例开发的效率。 本文以p l u t o 的开发为重点，还介绍了i d e n 系统构成，i d e n 信令层单元测试的原 理、测试环境、测试用例的开发过程，在论文的最后，结合具体的r l c h a n d o v e r 测试开 发过程，讨论了p l u t o 在开发中的实际应用。 南京邮电大学硕士研究生学位论文 a b s t r a c t a m o n gt h ed e v e l o p m e n tp r o c e s so fi d e np h o n e ，t h eu tf o rs i g n a l i n gl a y e ri sa l li m p o r t a n t s t e p ，w h i l et h ek e ys t e pt ot h eu ti st h a th o wt od e v e l o pt h ed e s i r a b l et e s t c a s ee f f i c i e n t l ya n d e x a c t l y f o rt h ei d e ns i g n a l i n gt e s ta n dw i t h i nt h ee x i s t i n gt e s te n v i r o n m e n t ，t h ed e v e l o p m e n t o fu tc a s ef o c u so nh o wt oc o n s t r u c tt h el a y e r 3m e s s a g e sd e s t i n e dt om s h o w e v e r , l a y e r 3 m e s s a g ei st y p i c a lo fc o m p l e xh i e r a r c h i c a ls t r u c t u r ed e f i n i t i o n sa n dt h em e s s a g ee l e m e n t sv a r yi n t y p ea n dl e n g t h ，a n de v e nt h ec l o s ev a l u ef o rt h es a m ee l e m e n th a v ed i s t i n c tm e a n i n g s u s u a l l y , t h et e s tr e s u l ti ss e n s i t i v et os o m ek e ye l e m e n tv a l u e s o ，t h ep r o b l e mt h a th o wt ol o c a t et h e e x p e c t e de l e m e n ta n dd e s i g n a t ear i g h tv a l u ec o m e su pt ot h ed e v e l o p e r s i nc o n s i d e r a t i o no ft h ep r o b l e m ，t h i sp a p e rg i v e so u tat e s ts c r i p ta u t og e n e r a t o r , p l u t o ，i n w h i c hm e s s a g es t r u c t u r et r e ei sd i s p l a y e do ng u ia n du s e rc a nd i r e c t l ye d i tt h em e s s a g ev a l u ei n t h ec o r r e s p o n d i n ge d i t o ro rc o m b ob o xa n dt h eu s e r si n p u ti sv e r i f i e df o rt h ef i n a l s c r i p t g e n e r a t i n g p l u t oi n t e g r a t e sm e s s a g es t r u c t u r ed i s p l a y , m e s s a g ee d i t i n ga n dt h es c r i p tg e n e r a t i n g a n dm a k et h et e s t c a s ed e v e l o p m e n ti n d e p e n d e n to fh o wd e v e l o p e ru n d e r s t a n dt h em e s s a g e d e f i n i t i o n si nt h ec o r el a y e rs o u r c ec o d e ，w h i c hs i m p l i f yt h ed e v e l o p m e n to ft e s t c a s ef o r s i g n a l i n gl a y e ra n dp r o m o t ei t se f f i c i e n c y b e s i d et h ep l u t o ，t h ep a p e r sa l s oh a v ea ni n t r o d u c t i o nt oi d e ns y s t e mc o m p o n e n t s ，b a s i c p r i n c i p l e s o fu ti ns i g n a l i n gl a y e r , t e s te n v i r o n m e n ts e t u pa n dt h ep r o c e s so ft e s t c a s e d e v e l o p m e n t i nt h el a s tc h a p t e r , t h ei m p l e m e n t a t i o no fp l u t oi nt h er l c h a n d o v e ru ti s d i s c u s s e d 南京邮电大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的 地方外，论文中不包含其它人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了 明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：墨丘j 翌五 南京邮电大学学位论文使用授权声明 南京邮电大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留 本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其 他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一 致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布 ( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权 南京邮电大学研究生部办理。 研究生签名：j 逊导师签名： 坳 南京邮电大学 硕士学位论文摘要 学科、专业：工学通信与信息系统 研究方向：整动通信皇玉线撞盔 作者：2 0 0 4 级研究生张四五 指导教师：傅海阳 题目：i d e n 系统信令层单元测试的研究和实现 英文题目：t h er e s e a r c ha n di m p l e m e n t a t i o no fu tf o ri d e ns i g n a l i n g l a y e r 主题词：i d e n 信令层l a y e r 3 单元测试测试用例p l u t o k e y w o r d s ：i d e n si g n a l i n gl a y e r l a y e r 3 u tt e s t c a s ep l u t o 南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章i d e n 系统概述 1 1引言 第一章i d e n 系统概述 i d e n ( i n t e g r a t e dd i g i t a le n h a n c e dn e t w o r k ) 是m o t o r o l a 公司在上世纪九十年代初开 发的数字移动通信解决方案，它除了能提供传统的数字集群调度呼叫业务外，还能提供在 数字公用蜂窝移动通信系统中常见的话音业务，电路数据和分组数据业务以及一些增值业 务，如s m s ，v o i c em a i l 等等。 目前，i d e n 的全球用户数量在l000 万左右，网络遍及亚洲和南北美洲，用户集 中在美国本土。i d e n 也是我国数字集群移动通信体制中推荐的两个标准之一，于1 9 9 6 在福建省建立第一个试验网，以后分别在深圳和上海实现了小规模的商用。 i d e n 系统几乎能提供g s m 中所有的服务，而其在调度和分组数据业务上很具特色。 调度业务中除了组呼外，还有下面这些i d e n 特色服务： p r i v a t ec a l l 一对一的半双工通话 c a l la l e r t 呼叫提醒功能 s d g c ( s e l e c t i v ed y n a m i cg r o u pc a l l ) 动态组呼，组的大小可变，用户可以临时加 入组，最多有2 1 个用户 m s t g ( m u l t i p l es i m u l t a n e o u st a l k g r o u p s ) 用户能够监听多个调度组，决定加入任 意组的通话过程 e m e r g e n c yg r o u pc a l l 供用户在紧急情况下用的组呼功能 i s o ( i s o l a t e ds i t eo p e r a t i o n ) 在基站失去同网络侧的通信时，此功能提供另一种组 呼方式 i d e n 能提供给用户的分组数据能力在1 3 k b p s ( 上下行) 左右，如果用户需要，可以申请 w i d e n 服务，最高可到5 0 k b p s ( 上下行) 的数据速率。 1 2 i d e n 系统主要参数 i d e n 系统的前身是模拟数字集群系统s m r ( s p e c i a lm o b i l er a d i o ) ，后随着数字通信 的兴起，特别是g s m 技术的兴盛，i d e n 在业务上结合了数字集群和g s m 这两项技术， 由此逐渐发展而来，它兼有这两种系统的技术特点，系统主要参数如下： 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章i d e n 系统概述 双工方式：f d d ，支持半双工和全双工 多址方式：t d m a 工作频段： s t a n d a r d8 0 0 m h z e x t e n d e d8 0 0 m h z 9 0 0 m h z 1 5 g h z 收发频率间隔：以上频段时分别为4 5 m h z ，4 5 m h z ，3 9 m h z ，4 8 m h z 相邻频道间隔：1 2 5 k h z 或者2 5k h z 时隙划分：6 个t d m a 时隙，每时隙1 5 m s 调制方式：m 1 6q a m ( 分组数据时可以用6 4 q a m 或者q p s k ) 语音编码： 调度业务( 6 ：l 交织) 4 2 k b p sv s e l p 4 4k b p sa m b e + + 普通话音业务 令4 2 k b p s ( 6 ：l 交织时) 或者8 0 k b p sv s e l p ( 3 ：1 交织时) 令4 4 k b p sa m b e + + ( s p l i t3 ：1 交织时) 小区复用模式：1 2 小区( 全向小区) ，7x3 ( - - 扇区小区) 开环功率控制 其中s t a n d a r d8 0 0 m h z 的频率范围就是我国规定的用于数字集群通信的频段，而9 0 0 m h z 正是当前g s m 系统所用频段。 1 3i d e n 系统结构 i d e n 系统可以分为两大部分：互联子系统和调度子系统，互联子系统完全参照g s m 网络的体系结构，大体相同，除了对个别网络设备作了功能上的修改以适应调度业务的需 要。系统结构如下图1 1 所示 2 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章i d e n 系统概述 e b t s ：增强基站收发信机a c g ：接入控制网关b r c 基站射频控制器 d a c s - d i g i t a la c c e s sc r o s sc o n n e c ts w i t c h 数字接入交叉连接交换 m p s ：地铁分组交换m d g ：移动数据网关d a p ：调度应用处理机 a p d - 高级分组 复制器s m s s c ：短消息中心 o m c r ：射频运行维护中心 图l - 1i d e n 系统结构 1 e b t s ：增强基站收发信机 除了需要负责一般b t s 需要完成的逻辑信道分配，建立下行射频链路，下行数据 的编码，定时，差错控制，以及形成数据帧，同步，链路射频信号测量等基本任 务外，还需要区分调度业务呼叫、互联呼叫、分组数据业务呼叫，选取不同的路 由，这是由e b t s 的a c g 部分完成的，一般e b t s 含两个a c g ，其中一个作为 应急备份。 2 a c g 接入控制网关 为不同业务选择路由和对2 5 k h z 基本射频链路的定时控制。 3 d a c s ：数字接入交叉连接交换 e b t s 出来的多路6 4 k b p s 的d s 0 制式数据，经过d a c s 多路复用后，转化成e l t 1 的制式，送到m p s 或者b s c ，当然，d a c s 也需要完成e l t 1 到d s 0 的分接过 程，其主要任务有： 把从e b t s 过来的调度或者分组数据包转发给m p s 而互联业务或者控制信令数据路由到b s c 系统的o m c 数据传送到o m c r 3 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章i d e n 系统概述 需要连接到i d e n 的一些外部传输实体也可以通过d a c s 接入i d e n 网络 4 m p s 地铁分组交换中心 在m p s 中交换的是帧中继数据包，调度语音数据、分组数据、调度控制信息都是 以帧中继的形式在各网络设备间传输的。m p s 主要负责维护e b t s 和d a p 间( 非 组呼调度时) 、e b t s 和m d g 间( 分组数据) 、e b t s 和a p d 间( 组呼调度时) 的 路由链路。 5 d a p 调度应用处理机 相当于互联子系统中的m s c 的位置，负责对调度和分组呼叫的协调和控制，它能 提供： 对调度和分组数据的控制功能。在上述呼叫建立和呼叫进行过程中，d a p 检 查m s 是否合法以及请求的服务是否有效，并提供给m p s 或者p d 通话双方 的位置和路由信息 用户丌机注册验证。m s 在开机时需要发i m s i 给d a p ，由d a p 去在d h l r 中检查i m s i 的合法性，接受或拒绝注册服务 维护和跟踪m s 最新的地址信息，为调度或分组数据业务提供路由 向o m c 提供系统告警和系统性能统计数据，为系统优化和计费做准备 维护调度业务用户的个人数据。d a p 可以从d h l r ( 对于c o n d i t i o n a l 调度呼 叫用户) 、i h l r ( 对于c o n d i t i o n a l 分组数据用户) 、d v l r ( 所有访问该v l r 的调度和分组用户) 这三个寄存器中获得用户的个人i d ( 只用于调度业务) 、 位置信息、鉴权参数。 6 a p d 高级分组复制器 顾名思义，它主要是在组呼时，完成主叫话音数据的复制，并通过m p s 把复制好 的话音数据分发给同组的其他m s 。另外，每半小时a p d 向o m c r 报告其状态 4 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章i d e n 系统概述 和告警信息，o m c - r 根据这些来控制a p d 的运行。 7 o m c r 射频运行维护中心 故障管理 收集和保存网络设备的告警、故障等数据，以不同优先级报告出来 性能管理 收集和保存与系统性能相关的统计数据，如呼叫处理的种类、数量、持续时间、 呼叫质量等 配置管理 o m c r 保存各网络设备的软件版本，在需要向网络中增加设备或者系统软件 需要升级的时候，可由o m c r 来完成此工作。各设备的运行状态和系统配置 参数也可从o m c r 获得 8 m d g 移动数据网关 移动数据网关是i d e n 系统和外部i n t e m e t 网之间的接口设备，实现网间的路由、 交换。此外，m d g 还具有移动代理功能，完成家乡代理( 或者家乡m d g ) 和外 地代理间( 或者外地m d g ) 的i p 地址交换和路由转发。 图1 1 中的m s c ，b s c ，s m s s c ，这些部分与g s m 系统中对应部分的功能类似，在 这里就不详细描述。 1 4 信道划分 1 4 1 物理信道一时隙和帧结构 i d e n 系统把每个2 5 k h z 带宽分为6 个时隙，每个时隙持续1 5 m s ，3 0 2 4 0 个时隙构成一 帧，帧周期为7 5 3 6 秒，2 5 6 个帧还可以再构成一超帧。 5 南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章i d e n 系统概述 e p = 0 ie p = 1 i e p = 2ie p = 3ie p = 4 li e p = 6 5 ，5 3 5 l 打a y p ) 、一、二二 f n = oif n = 1if n = 2i “f n = 3 l f n = 4 ii f n = 2 5 5 l _ 、 r a c i , i ( 随机接入信道) 上行，m s 通过r a c h 向基站发送随机接入请求。在i d e n 中把随机接入时隙分 为两个子时隙，加快随机接入的速度。 b c c h ( 广播控制信道) 下行，基站在b c c h 上广播系统信息和系统参数，比如其中的s y s t e mi n f o r m a t i o n t y p e l 是周期性的广播信息，包括小区的接入参数、地址位置信息、当地时间、 相邻小区列表等。m s 在进入新的小区或者小区的b c c h 信息有更新( 或者说 b c c h 版本更新) 时，需要从b c c h 重新读取这些小区参数，一次完整的读取过 程大约需要4 s 的时间。 c c c f i ( 公共控制信道) 下行，基站在c c c h 上给m s 发送服务请求接受和寻呼消息。m s 在空闲时监听 特定的寻呼子信道，这个特定的子信道由m s 根据i m s i 等参数计算出来。 3 s c c h ( 辅助公共控制信道) 和p c c h 类似，除了没有b c c h 信道外。对于小区来说，s c c h 是可选的，只是 在小区用户数量大，单个p c c h 信道不足以传输所有的公共控制信息时，才需要 配置s c c h 。在i d e n 中，小区最多可有4 个s c c h 4 d c c h ( 专用控制信道) 双向，有些控制消息是不需要在p c c h 上广播的，这时需要建立d c c h 来传送诸 如注册、位置更新、鉴权等信息，s m s 也可在d c c h 上传送 5 t c c h ( 临时控制信道) 双向，下行主要是发送相邻小区列表等系统消息。上行时，是作为临时分配的随 机接入信道，供组呼或者正在切换的m s 使用，它占用t c h 或者d c c h 的物理信 道资源。 6 a c c h ( 辅助控制信道) 7 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章i d e n 系统概述 双向，下行时发送信号测量查询消息( m e 龇e m e mi n q u i r i e s ) 、切换命令( h a n d o v e r c o m m a n d ) 、说话者身份( t a l k e ri d ) 、s d g c 成员列表( s d g cp a r t i c i p a n t sl i s t s ) ，在 上行时主要发送测量报告( m e a s u r e m e n tr e p o r t ) ，它的信道带宽是动态地从t c h 信 道获得。s m s 也可在a c c h 上传送。 7 t c h ( 业务信道) 双向，传送语音或者数据业务。有两种t c h ： m u l t i p l e - u s e rt c h 在组呼时，把t c h 分配给一组t c h ，在同一时段内，组中只有一个用户可在此 t c h 上发送数据( 讲话) ，其他用户在此t c h 上接受数据( 接听) 。 s i n g l e - u s e rt c h 这种t c h 常见在互连呼叫或这传真呼叫等通话中，直到呼叫结束，才释放t c h 信道资源。 8 p c h ( 分组信道) p b c h ( 分组广播信道) 下行，传输与分组业务有关的系统参数、来自l a y e r 3 的控制信息和s y s t e m i n f o r m a t i o nt y p e 6 p r c h ( 分组随机接入信道) 上行，发送p d c h 信道请求 p d c h ( 分组数据信道) 双向，传输用户分组数据 下面简单举个逻辑信道组合的例子： 一 b c c h + c c c h + r a c h + s i c h ( 也可称之为p c c h ) 一c c c h + r a c h + s i c h ( 称之为s c c h ) t c c h + r a c h + s i c h t c h + a c c h + s i c h d c c h + s i c h p c h + s i c h 1 5 无线接口信令 i d e n 系统无线接口信令的o s i 参考模型实现如图1 3 所示，主要给出了数据链路和 8 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章i d e n 系统概述 网络层的层次结构关系，物理层和层三以上不是本文所讨论的范围。d a t al i n k 中的m a c 层逻辑信道在前一节已作过详细介绍。 翳，。锄”? 7 “* x 够 逖鉴盥 貉益。笾迸镌巍l 叠丝 d a t al i n k ( 2 ) l o q i c a ll i n kc o n t r o l 鼍雾渤 强鼍彬o 横垆i 鼽。嘞锄斑“，譬毽+ r t 一m l 3c o n t r o l 隧，赢厶z 锄! 磊么。& 歉么j 苏。么巍么：磊搋：。二么 s i plr a p l a c p 删d a t a ，a 燃c 叭m 懈c ，i s l c hl 黜删d c c h 掣t c h 图1 - 3i d e n 信令系统的o s i 实现 1 5 1 逻辑链路控制( l l c ) l l c 为l 3 提供可靠链路控制功能，有c r c ，f e c ，s c r a m b l i n g 等容错过程，其主要 链路协议有： 1 s i p ( s l o ti n f o r m a t i o np r o t o c 0 1 ) 在下行的时隙中插入s d b 的内容，完成逻辑信道的分配 2 r a p ( r a n d o m a c c e s sp r o c e d u r e ) 在r a c h 或者t c c h 上传输固定长度( 上下行都是“个字节) 的随机接入控制信息， 面向无连接，提供不可靠的传输能力。m s 注册时，s y s t e mi n f o r m a t i o nt y p e 0 和s y s t e m i n f o r m a t i o nt y p e l 就是通过r a p 送到m s 的 3 a c p ( a s s o c i a t e dc o n t r o lp r o c e d u r e ) 和r a p 对应，提供面向连接、可靠的传输能力，支持大p t u 的分片，同时它也支持 不可靠的连接方式，这种情况主要用在m s 向b s 发送信道质量报告( m e a s u r e m e n t r e p o a ) 消息中 4 v c p ( v o i c ec o n t r o lp r o c e d u r e ) 传输语音数据，帧大小也是固定，提供不可靠传输，上下行相同 5 d c p ( d a t ac h a n n e lp r o c e d u r e ) 向r l p 帧插入f e c ，提供点到点的不可靠传输 6 d p p ( d a t ap a c k e tp r o c e d u r e ) 提供面向连接的可靠的分组数据传输能力，为上层的u s e rd a t as t a c k 提供服务 9 一 a 南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章i d e n 系统概述 1 5 2l 3c o n t r o l 路由功能是由b s c 、m s c 、d a p 等网络设备完成的，这里l 3c o n t r o l 包括r r ( r a d i o r e s o u r c e ) ，m m ( m o b i l i t ym a n a g e m e n t ) ，c m ( c a l lm a n a g e m e n t ) ，如图1 3 所示： c o n n e c t i o n m a n a g e m e n t m o b i l i t y m a n g e m e n t r a d i o r c s o u r c , e m a n a g e m e n t 图1 3 l a y e r3 的层次结构 r a d i or e s o u r c em a n a g e m e n t r r 在公共信道上的信令过程有：寻呼、随机接入、d c c h 的分配、系统信息广播，在d c c h 信道上的信令过程有：信道分配和释放、无线链路测量、 切换等 m o b i l i t ym a n a g e m e n t m m 提供的控制功能有t m s i 重行分配、用户鉴权、位置登记等 c o n n e c t i o nm a n a g e m e n t c m 包括几个独立的协议实体：c c 、s s 、s m s 、d c c ，其中的 d c c 负责调度呼叫的建立、维护和释放 1 6 本章小结 这一章简单介绍了i d e n 系统的服务内容、网络结构、系统参数，详细讲述了信道划 分和无线接口各层的信令功能，突出i d e n 系统与当前g s m 系统由于调度业务而形成的 在以上各个方面的差异，为后续章节提供了一些关于i d e n 系统的基本概念和基本认识。 1 0 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章无线接口l a y e r 3 单元铡试 第二章无线接口l a y e r3 单元测试 单元测试的目的就是验证模块的功能是否和期望一致，及早的发现被测试模块中的功 能性错误和逻辑结构上的错误。模块可以小到一个类、一个函数，也可以是具有上千行代 码量的软件功能实体。本章结合i d e ns a m b ap h o n e 在l a y e r 3 的单元测试过程，着重介 绍s a m b ap h o n e 测试环境的搭建和测试方法以及测试用例的开发。 2 1 单元测试的概念 单元测试是相对于集成测试而言的。集成测试是将模块组装起来同时进行测试，发现 的问题大多与模块接口有关，如字节序( e n d i a n ) 造成的接收错误，误差累积造成的错误， 全程数据结构造成的错误等等；单元测试对象功能相对单一，逻辑简单，可以根据模块的 逻辑结构和程序流程来设计测试用例( 即白盒测试) ，再辅之以功能测试( 即黑盒测试) ， 达到测试的完整性。图2 - 1 给出了这两种测试类型在测试模型v 中的位置。 需求分析 概要设计 i 详细设计 验收测试 产 系统测试 产 集成测试 夕 编码单元测试 夕 图2 - 1v 模型示意图 单元测试和开发人员联系最紧密。为保证开发的每个函数、类、模块的正确性和稳定 性，几乎都要开发相应的单元测试用例，一般说来，单元测试的测试计划或者测试用例由 开发人员编写，提交代码时，应要求将测试用例同时提交给测试人员。像w i n d o w sx p 的 开发过程，人们称之为t d d ，也就是所谓的测试驱动开发，是先完成测试用例的开发，再 进行具体的开发过程。测试的基本过程如图2 2 所示： 图2 - 2 测试的基本过程 i l 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章无线接口l a y e r 3 单元测试 测试需求分析是从软件概要设计说明和详细的规格说明出发，结合软件需求分析，定 制合理测试计划书。测试用例的好坏直接决定了整个测试的质量，而测试用例中最关键的 是输入数据的设计，好的数据可以让软件测试达到事半功倍的效果，一般来说，需要考虑 的是具有代表性的典型数据和在边界条件上的数据。在执行测试阶段，搭建合适的测试环 境是测试的首要工作，根据本次测试的输入输出方式特点，准备好需要的软硬件环境。最 后，对测试结果进行分析，写入符合规范的测试报告。 2 2s a m b ap h o n e 内部模块介绍 s a m b a 是m o t o r o l a 下一代i d e n 手机的名字，它是一款真正的双核手机，整个手机的 结构可大体分为两个部分：a p ( 应用处理) 和b p ( 基带处理) 。在b p 部分使用s t a r c o r e 的s c l 4 0v 3 的内核，而其应用处理器核心是a m r l l 处理器，这样，基带部分不再需要 负责和外部设备的连接互通以及和用户的交互过程，这些都移到了a p 部分，a p 也由于采 用了o p e nl i n u x 的操作系统，增强了系统的应用处理能力和对第三方应用软件的兼容能 力，图2 3 给出了内部功能模块的划分。 a r m l1 i d e na p p l i c a t i o n s i d e ns u p p o r t l i n u xs i p c j s t a r c o r e r g a s s i p c c o r el a y e r ( s i g n a l i n g ) i d e nv r i s l a y e r1 图2 3i d e n 手机内部功能模块 首先，在a p 部分，l i n u x 模块包括l i n u xk e r n e l 和一些额外的z e u s 开发平台驱动模 1 2 妻室墅皇奎兰堡主望塑竺兰垡堕茎蔓三里重垡堡! 兰型! 璺望歪塑苎 块，多媒体编解码模块也包括在其中。i d e ns u p p o r tl a y e r 包含的模块比较多，功能也比 较杂，概括起来就是向i d e na p p l i c a t i o n s 提供i d e n 网络接口服务，也包括向b p 提供的 日志服务功能。i d e n a p p l i c a t i o n s 常见的有j a v a 应用，浏览器，e m a i l ，多媒体应用，游 戏软件等等。 在b p 这一侧，l a y e r1 处于无线接口的物理层，直接跟d s p 、g p s 、r ft r a n s c e i v e r 、 v o i c ee n d e c o d e r 等硬件设备打交道，也就是说它是整个p h o n e 的调制解调器。i d e nv r i s 为 上层提供l a y e rl 层的a p i ，g p s 、c o d e p l u g 、s i mm a n a g e m e n t 、出厂测试( b e r b u gf a c t o r y t e s t ) 功能也是在这一层实现的。c o r el a y e r 也就是信令层，完成r r 、m m 、c m 管理功 能，处于中间层位置，需要和上下的层次交互，这种交互可以是t a s k s 间发消息，也可以 是直接调用相应层中的接口a p i ，该层是本论文讨论的重点范围，后面单元测试也是针对 该层的测试。g a s ( g s m a ts e r v i c e ) 层的存在是由于向后兼容的要求，大部分功能都已经 转移到a p 去了。 a p 和b p 之问的通信是由s i p c ( s m a r ti p c ) 协议栈完成的。s i p c 在i d e np h o n e 中物 理层是通过共享内存技术( s h a r em e m o r y ) 实现的，省去了原i p c ( i n t e rp r o c e s s o r c o m m u n i c a t i o n ) 方式中的复制操作，这样减少了c p u 开销和内存开销，大大提高了通信 效率。s i p c 还有个显著的优势就是，不论通信各方的物理层实现，是s h a r em e m o r y 也好， 还是普通的串口线或者u s b 连接，还是r j 4 5 接口网线，甚至是在程序的线程之间，都能 进行建立通信。s i p c 提供的接口和普通的t c p i p 中的s o c k e t 接口非常类似，两者编程模 式也非常接近，这为程序员提供了方便。s i p c 能够提供两种s o c k e t ，一种是面向连接 ( c o n n e c t i o no r i e n t e d ，简称为c o ) ，和t c p 连接类似，提供一对一的通信，另外一种是面 向无连接的s o c k e t ( c o n n e c t i o n l e s s ，简称为c l ) ，用于多播和广播，这两种在s a m b ap h o n e 中都有应用。 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章无线接口l a y e r 3 单元测试 创建套节字 建立连接 通信 关闭套节字 1 l 关闭 服务器 接受连接请求连接请求 图2 4 s i p cc o 套节字的一般通信过程 s i p c 中用到的地址结构i p c s o c ka d d r 定义如下： i p c s o c k a d d r s t m c ti p c s o c k a d d r u n s i g n e ds h o r ti p c _ s e r v i c e ； u n s i g n e dl o n gi p c _ n o d e ； i p c _ s e r v i c e 指定服务类型，不同的服务，使用不同的s e r v i c ei d i p c _ n o d e 指定该服务所在的节点i d 2 3l a y e r3 测试方法 根据上一节中介绍的i d e np h o n e 的功能模块框图，可见c o r el a y e r ，主要是l a y e r3 层，是处于中间层，要对它进行单元测试，必须保证上下及所有与之交互的各层次的正确 1 4 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章无线接口l a y e r 3 单元测试 性，这在开发过程中可以通过仿真技术实现，它的基本思想就是要什么，给什么的原则。 对于l a y e r3 信令层测试，即在设计测试用例时，假设发给l a y e r3 的消息在内容和时序 上都是正确，这样就屏蔽了其他各层中可能隐藏的错误对l a y e r3 的影响，在i d e n p h o n e 的单元测试中，完成此功能的是c o r es i m u l a t o r 模块。除这些消息之外，还有些必需的静 态数据，比如一些手机在注册网络是用到的频谱列表，放在c o d e p l u g 或者c s d ( c u s t o m e r s t a t i cd a t a ，在这里可以把它们理解成小型文件系统) 之中，s i m 卡所需提供的数据等等， 这些数据在单元测试之前也必须准备好。 从上面的讨论我们知道，l a y e r3 的单元测试的测试驱动应该就是发给l a y e r3 的各种 消息。在协议的实际软件实现中，l a y e r 3 的各层次都对应着同名的t a s k ，通常说的r rt a s k 其实就是r r 层的协议实现，在运行时和进程类似，有自己的内存空间和消息队列，消息 循环不断的从队列中取消息，然后作相应的处理，或者转发给别的t a s k ，接受或发送消息 的同时，r r 的状态也随着发生改变，所以，也可把r r t a s k 看成一状态机。i d e np h o n e 还 有其它的一些t a s k ，比如d s c ，它负责翻译a t 命令，常见的还有r c s ，g a s 等。测试用 例代码开发就是要找出需要那些消息来完成一次信令过程，并把这些消息按合理次序从上 而下排列，指明它的目的地，也就是发往哪个t a s k ，这样就完成了一个测试用例的开发， 一条可能的消息如下： 7 50 2 9 3 4 3 2 3 0 f 3 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 数字7 5 表示i d e n 中r rt a s k 的i d ，后面紧跟一个空格作为分割符号，和消息内容 部分分开。 2 3 1 单元测试的环境 s a m b a 的开发工作是在原l e g a c yp h o n e 的基础上进行的，这决定了该c o r el a y e r 层的 协议开发特点，测试的工作量是所有开发环节中比较大的，有时候代码的改动会很小，但 测试所占的时间会很多。在这些代码改动量小的地方，针对该层的单元测试，就是时间效 率最高的测试方式。 s a m b a 的开发和其他大多的p h o n e 的开发一样，硬件的开发几乎和软件的开发调试并 行展开，正常情况下，在单元测试阶段，是没有真正的手机给测试人员使用的，这样，单 元测试的测试环境可大体分为两种，初期在开发板上的测试和后期在手机上的测试，后一 种，多用在维护阶段的回归测试上，也可用在开发过程中，验证c o r el a y e r 运行在真正手 机环境和在开发板上的不同。下面介绍s a m b a 测试中用到的c o d ew a r r i o ri d e 仿真环境。 1 5 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章无线接口l a y e r 3 单元测试 c o d e w a r f i o r 是f r e e s c a l es e m i c o n d u c t o r 系列i d e 产品，针对的不同的硬件平台，有 不同的版本，这里用的是c o d e w a r r i o rd e v e l o p m e n ts t u d i of o rs t a r c o r ea n ds c d m a 版本， 它提供了s c l 4 0d s p 的仿真环境，所以可以在缺少实际硬件( 主要是指b p 部分) 的情况 下，对l a y e r3 进行单元测试。c o d e w a r r i o r 的d e b u g 功能也是非常强大的，基本的 d o w n l o a d 和s t e pb ys t e p 跟踪调试，还有e o n c e 、d p uc o u n t e r 、n e x u st r a c i n g 等等高 级调试功能。板上测试环境各模块的连接关系如图2 5 所示： t e s te n v i r o n m e n tt e s td r i v e r 图2 - 5c p l d p l 的测试机制 图中的i c r a n e 是运行在p c 机上的日志工具，可以通过串口或者普通s o c k e t 与外部 发生交互。t c la g e n t 负责c p l & d p l 和i c r a n e 间消息的转发工作，通过普通s o c k e t 和 两边进行通信。i c r a n et a s k 是c p l d p l 中加入的提供日志功能的模块，负责把测试用例 中的消息发给指定的t a s k ，而且能够把各个t a s k 间的交互消息保存下来，放在缓存中， 在其他t a s k 都空闲的时候再送回给i c r a n e 工具。具体的消息传递步骤有： 1 ) 启动t c la g e n t 的s o c k e ts e r v e