藍牙協(xié)議一致性測試方案

　　1　藍牙協(xié)議概述

　　藍牙技術規(guī)范（Specification）包括協(xié)議（PRotocol）和應用規(guī)范（Profile）兩個部分。協(xié)議定義了各功能元素（如串口仿真協(xié)議（RFCOMM）、邏輯鏈路控制和適配協(xié)議（L2CAP）等各自的工作方式，而應用規(guī)范則闡述了為了實現(xiàn)一個特定的應用模型（Usage model），各層協(xié)議間和運轉協(xié)同機制。顯然，Protocol是一種橫向體系結構，而Profile是一種縱向體系結構。較典型的Profile有撥號網絡（Dial-up Networking）、耳機（Headset）、局域網訪問（LAN access）和文件傳輸（File Transfer）等，它們分別對應一種應用模型。

　　整個藍牙協(xié)議體系結構可分為底層硬件模塊、中間協(xié)議層（軟件模塊）和高端應用層三大部分。圖1中所示的鏈路管理層（LM）、基帶層（BB）和射頻層（RF）屬于藍牙的硬件模塊。RF層通過2.4GHz無需授權的ISM頻段的微波，實現(xiàn)數(shù)據位流的過濾和傳輸，它主要定義了藍牙收發(fā)器在此頻帶正常工作所滿足的要求。BB層負責跳頻和藍牙數(shù)據及信息幀的傳輸。LM層負責連接的建立和拆除以及鏈路的安全機制。它們?yōu)樯蠈榆浖K提供了不同的訪問人口，但是兩個藍牙設備之間的消息和數(shù)據傳遞必須通過藍牙主機控制器接口（HCI）的解釋才能進行。也就是說，HCI是藍牙協(xié)議中軟硬件之間的接口，它提供了一個調用下層BB、LM狀態(tài)和控制寄存器等硬件的統(tǒng)一命令接口。HCI層以上的協(xié)議實體運行在主機上，而HCI以下的功能由藍牙設備來完成，二者之間通過一個對兩端透明的傳輸層進行交互。

　　中間協(xié)議層包括邏輯鏈路控制和適配協(xié)議（L2CAP,Logical Link Control and Adaptation Protocol）、服務發(fā)現(xiàn)協(xié)議（SDP，Service Discovery Protocol）、串口仿真協(xié)議（RFCOMM）和電信通信協(xié)議（TCS,Telephone control Protocol）。L2CAP完成數(shù)據拆裝、服務質量控制和協(xié)議復用等功能，是其他上層協(xié)議實現(xiàn)的基礎，因此也是藍牙協(xié)議棧的核心部分。SDP為上層應用程序提供一種機制來發(fā)現(xiàn)網絡中可用的服務及其特性。RFCOMM依據ETSI標準TS07.10在L2CAP上仿真9針RS232串口的功能。TCS提供藍牙設備間話音和數(shù)據的呼叫控制信令。

　　在藍牙協(xié)議棧的最上部是高端應用層（applications），它對應于各種應用模型的profile。

　　2　藍牙協(xié)議測試背景

　　2.1　藍牙測試背景

　　藍牙組織成員為證明自己的產品達到了藍牙組織加入協(xié)定的要求，符合藍牙規(guī)范，必須通過藍牙認證。藍牙認證設置的目的在于保護藍牙無線互連技術的一致性，同時盡可能降低對產品開發(fā)商的要求。

　　任何一個生產或銷售藍牙設備的公司必須首先簽署藍牙協(xié)定以成為藍牙組織成員，然后證明自己的產品符合藍牙系統(tǒng)規(guī)范（包括一致性要求）。在成功通過藍牙認證之后，產品方案被列入合格產品目錄。產品必須完全通過藍牙認證，否則不享有藍牙組織協(xié)定所賦予的權利。

　　藍牙設備測試規(guī)范包括一系列為驗證藍牙設備而設計的測試。藍牙設備應對藍牙設備測試規(guī)范中所有的藍牙設備測試案例逐一進行驗證。

　　所謂測試案例是與被測試協(xié)議的一個特定特征相關的一個特定測試單元。每個測試案例都有一個特定的測試目的，運行后都對所得到的測試結果進行判斷。例如為測試傳輸層和建鏈（Connection establishment）而設計一個測試案例，其測試目的為“測試傳輸層建鏈”，執(zhí)行這個測試案例可能得到的結果為成功、失敗或者不確定。

　　測試案例一般由三部分組成：初始化部分（Preamble）、測試體（Test Body）和重置部分（Postamble）。

　　在藍牙設備認證測試中，射頻（Radio Frequency）、藍牙協(xié)議一致性、profile一致性和profile互聯(lián)測試所使用的方法是不同的。

　　*射頻測試案例可以混合使用標準測試設備和特殊藍牙測試設備來執(zhí)行。如果有一個可用的參考測試系統(tǒng)，藍牙協(xié)議一致性的測試案例可以使用它來執(zhí)行。否則一致性測試只能通過其他方法進行。組織成員自由選擇合適的測試設備來運行所需的測試。

　　*為加強低層互聯(lián)的可靠性，首先應進行藍牙協(xié)議互聯(lián)藍牙協(xié)議互聯(lián)測試。使用設計好的測試產品（一般稱為藍牙設備）來進行測試。

　　*Profile一致性測試用來決定藍牙產品是否符合藍牙規(guī)范。

　　*Profile互聯(lián)測試幫助確定支持同一Profile的產品是否如預料那樣支持互聯(lián)。當設備特別是不同廠家設備之間進行實際通信的時候，互聯(lián)測試有可能發(fā)現(xiàn)原先不太明顯的問題。

　　2.2一致性測試

　　協(xié)議一致性測試和協(xié)議校驗的目標是很容易混淆的。協(xié)議一致性測試用于檢查給定的一種協(xié)議的實現(xiàn)實體是否與協(xié)議的內在動工規(guī)范要求相一致。協(xié)議校驗用來檢查協(xié)議規(guī)范本身在邏輯上是否可靠的。如果協(xié)議規(guī)范存在設計錯誤，絕對符合規(guī)范要求的協(xié)議實現(xiàn)雖然存在同樣的邏輯錯誤，但能夠通過一致性測試；如果它不存在同樣的錯誤，就無法通過一致性測試。只有實現(xiàn)實體和規(guī)范要求不一致時一致性測試才會失敗。相反，協(xié)議的可靠性驗證應該檢測出設計上的錯誤。

　　給定一個例如有限狀態(tài)機形式的參考協(xié)議規(guī)范和一個未知的實現(xiàn)實體。對所有實際應用來說，協(xié)議實現(xiàn)實體相當于一個具有有限輸入輸出的黑箱。我們只能通過提供一系列的輸入信號（消息），觀察輸出的結果信號來驗證它。處于驗證下的實現(xiàn)實體，通常稱為被校驗對象（IUT），只有當所有觀察到的輸出與形式規(guī)范所描述相一致時方可通過校驗。一組用于按這種方法驗證協(xié)議實現(xiàn)的輸入序列集稱為一致性測試案例包。

　　這里有兩個主要的問題解決：

　?。?）找到一種通用有效的方法為一種給定的協(xié)議實現(xiàn)實體生成一個一致性測試案例包。

　?。?）找到一種方法把測試安全應用在協(xié)議實現(xiàn)實體上進行測試。

　　第二個問題看起來比較簡單。IUT可以是協(xié)議棧結構中單獨的一層，具有與相鄰層間的兩個接口。為了測試它，需要一個高層測試儀和一個低層測試儀和一些系統(tǒng)方法來同步它們之間的流程。當IUT和測試儀在物理上相互隔離時也存在復雜的影響因素。測試儀可能只能通過遠程網絡連接來訪問IUT，并且無法絕對可靠的提供輸入以及從ＩＵＴ獲得輸出。

　　通信系統(tǒng)設計要保持一定的標準后為稱為一致性測試。

　　在ＯＳＩ系統(tǒng)模型定義后幾年中，ＩＳＯ（國際標準化組織）開始著手制定一致性測試的方法和框架。一個專門委員會接手了標準化中最困難的任務之一，發(fā)展出ＩＳＯ用于定義一致性測試框架和方法的一系列標準，以及一種描述抽象測試集的語言。

　　提倡的一種解決方法是為每一種協(xié)議或協(xié)議集（profile）發(fā)展一種抽象的測試集，并使之標準化。發(fā)展商要以一系列稱為ＰＩＣＳ或ＰＩＸＴＴ文檔的形式說明自己產品的實現(xiàn)途徑。一致性測試中心（也稱為測試實驗室）負責被測對象的一致性驗證。中心首先選出刊登特定對象的測試案例，給測試案例賦值，最后得到抽象測試集的一個物理實現(xiàn)。目前，一致性測試是世界范圍內最為廣泛的軟件測試活動。