藍(lán)牙協(xié)議一致性測試方案

　　1　藍(lán)牙協(xié)議概述

　　藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范（Specification）包括協(xié)議（PRotocol）和應(yīng)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(yīng)用規(guī)范則闡述了為了實現(xiàn)一個特定的應(yīng)用模型（Usage model），各層協(xié)議間和運轉(zhuǎn)協(xié)同機(jī)制。顯然，Protocol是一種橫向體系結(jié)構(gòu)，而Profile是一種縱向體系結(jié)構(gòu)。較典型的Profile有撥號網(wǎng)絡(luò)（Dial-up Networking）、耳機(jī)（Headset）、局域網(wǎng)訪問（LAN access）和文件傳輸（File Transfer）等，它們分別對應(yīng)一種應(yīng)用模型。

　　整個藍(lán)牙協(xié)議體系結(jié)構(gòu)可分為底層硬件模塊、中間協(xié)議層（軟件模塊）和高端應(yīng)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(lán)牙的硬件模塊。RF層通過2.4GHz無需授權(quán)的ISM頻段的微波，實現(xiàn)數(shù)據(jù)位流的過濾和傳輸，它主要定義了藍(lán)牙收發(fā)器在此頻帶正常工作所滿足的要求。BB層負(fù)責(zé)跳頻和藍(lán)牙數(shù)據(jù)及信息幀的傳輸。LM層負(fù)責(zé)連接的建立和拆除以及鏈路的安全機(jī)制。它們?yōu)樯蠈榆浖K提供了不同的訪問人口，但是兩個藍(lán)牙設(shè)備之間的消息和數(shù)據(jù)傳遞必須通過藍(lán)牙主機(jī)控制器接口（HCI）的解釋才能進(jìn)行。也就是說，HCI是藍(lán)牙協(xié)議中軟硬件之間的接口，它提供了一個調(diào)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(jī)上，而HCI以下的功能由藍(lán)牙設(shè)備來完成，二者之間通過一個對兩端透明的傳輸層進(jìn)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(wù)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(jù)拆裝、服務(wù)質(zhì)量控制和協(xié)議復(fù)用等功能，是其他上層協(xié)議實現(xiàn)的基礎(chǔ)，因此也是藍(lán)牙協(xié)議棧的核心部分。SDP為上層應(yīng)用程序提供一種機(jī)制來發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中可用的服務(wù)及其特性。RFCOMM依據(jù)ETSI標(biāo)準(zhǔn)TS07.10在L2CAP上仿真9針RS232串口的功能。TCS提供藍(lán)牙設(shè)備間話音和數(shù)據(jù)的呼叫控制信令。

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

　　2　藍(lán)牙協(xié)議測試背景

　　2.1　藍(lán)牙測試背景

　　藍(lán)牙組織成員為證明自己的產(chǎn)品達(dá)到了藍(lán)牙組織加入?yún)f(xié)定的要求，符合藍(lán)牙規(guī)范，必須通過藍(lán)牙認(rèn)證。藍(lán)牙認(rèn)證設(shè)置的目的在于保護(hù)藍(lán)牙無線互連技術(shù)的一致性，同時盡可能降低對產(chǎn)品開發(fā)商的要求。

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

　　藍(lán)牙設(shè)備測試規(guī)范包括一系列為驗證藍(lán)牙設(shè)備而設(shè)計的測試。藍(lán)牙設(shè)備應(yīng)對藍(lán)牙設(shè)備測試規(guī)范中所有的藍(lán)牙設(shè)備測試案例逐一進(jìn)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(guān)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(jié)果進(jìn)行判斷。例如為測試傳輸層和建鏈（Connection establishment）而設(shè)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(jié)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(lán)牙設(shè)備認(rèn)證測試中，射頻（Radio Frequency）、藍(lán)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(biāo)準(zhǔn)測試設(shè)備和特殊藍(lán)牙測試設(shè)備來執(zhí)行。如果有一個可用的參考測試系統(tǒng)，藍(lán)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(jìn)行。組織成員自由選擇合適的測試設(shè)備來運行所需的測試。

　　*為加強(qiáng)低層互聯(lián)的可靠性，首先應(yīng)進(jìn)行藍(lán)牙協(xié)議互聯(lián)藍(lán)牙協(xié)議互聯(lián)測試。使用設(shè)計好的測試產(chǎn)品（一般稱為藍(lán)牙設(shè)備）來進(jìn)行測試。

　　*Profile一致性測試用來決定藍(lán)牙產(chǎn)品是否符合藍(lán)牙規(guī)范。

　　*Profile互聯(lián)測試幫助確定支持同一Profile的產(chǎn)品是否如預(yù)料那樣支持互聯(lián)。當(dāng)設(shè)備特別是不同廠家設(shè)備之間進(jìn)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(biāo)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(nèi)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(shè)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(yīng)該檢測出設(shè)計上的錯誤。

　　給定一個例如有限狀態(tài)機(jī)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(yīng)用來說，協(xié)議實現(xiàn)實體相當(dāng)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(jié)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(dāng)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(yīng)用在協(xié)議實現(xiàn)實體上進(jìn)行測試。

　　第二個問題看起來比較簡單。IUT可以是協(xié)議棧結(jié)構(gòu)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(dāng)IUT和測試儀在物理上相互隔離時也存在復(fù)雜的影響因素。測試儀可能只能通過遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)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(shè)計要保持一定的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)化中最困難的任務(wù)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(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)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(chǎn)品的實現(xiàn)途徑。一致性測試中心（也稱為測試實驗室）負(fù)責(zé)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(nèi)最為廣泛的軟件測試活動。