六 GSM的关键技术

1. 工作频段的分配
2. 多址方案
   GSM通信系统采用的多址技术：频分多址（FDMA）和时分多址（TDMA）结合，还加上跳频技术。
   GSM在无线路径上传输的一个基本概念是：传输的单位是约一百个调制比特的序列，成为一个burst
   burst在时间窗和频率窗内发送，我们称之为间隙
   间隙的中心频率在系统频带内间隔200khz安排，每隔0.577ms (15/26ms)出现一次。
   对应于相同间隙的时间间隔称为一个时隙，它的持续时间作为一个时间单位，称为BP（突发脉冲周期）
   GSM规定的200khz带宽，成为一个频隙

   间隙在时间/频率图中用一个长15/26ms，宽200khz的小矩阵表示

在GSM系统中，每个载频被定义为一个TDMA帧，相当于一个频道。每帧包括8个时隙。每个TDMA帧有一个帧号。

3. GMSK调制

4. 信道编码和交织

5. 交织和解交织

6. 分集接收

7. 跳频技术

8. 功率控制

9. 非连续发送 DTX

10. 时间提前量

五 信道的概念

1. 基本概念
   GSM是数字化系统，任务就是传输比特流。为了把通信业务和传输方案对应起来，引入了信道（Channel）的概念。
   不同的信道可以同时传输不同的比特流
   信道分为逻辑信道和物理信道
   逻辑信道到物理信道的映射就是指将要发送的信息安排到合适的TDMA帧和时隙的过程。

2. 无线帧结构
GSM的无线帧结构有五个层次：时隙、TDMA帧、复帧、超帧、超高帧
时隙：物理信道的基本单元
TDMA帧：由8个时隙组成，是占据载频的基本单元。每个载频有8个时隙
复帧：有两种类型
      （1）由26个TDMA帧组成的复帧，用于TCH、SACCH、FACCH
      （2）由51个TDMA帧组成的复帧，用于BCCH、CCCH、SDCCH
超帧：一个连贯的51X26＝1326个的TDMA帧，由51个26帧的复帧或者26个51帧的复帧构成
超高帧：由2048个超帧构成，相当于（2048X1326＝2715648）个TDMA帧
分级帧结构的示意图

TDMA帧号以3小时28分53秒760毫秒为周期循环编号

3. 物理信道
TDMA是指在GSM900的每个载频上按时间分为8个时间段，每一个时间段成为一个时隙（Time Slot），这样的时隙叫做物理信道。
一个载频上连续的8个时隙组成一个TDMA帧，即一个载频上可提供8个物理信道。
GSM的工作频段
GSM900： 890～915MHz （MS发、BS收，即为上行链路）
          935～960MHz （BS发、MS收，即为下行链路）
          双工间隔为45MHz，工作带宽为25 MHz，载频间隔为200 kHz。
GSM1800：1710～1785（MS发、BS收，即为上行链路）
          1805～1880（BS发、MS收，即为下行链路）
          双工间隔为95MHz，工作带宽为75 MHz，载频间隔为200 kHz。
上行链路和下行链路中不同频率的同时使用使得通信有发射TX和接收RX两个方向。
无线载波频率总是成对（上行和下行）的安排，两者之间的差别称为双工频率
每个信道占用的带宽为200kHz/8＝25kHz
GSM900的总载波（频道）数为25MHz/200kHz＝125，125－1＝124
GSM1800的总载波（频道）数为 75MHz/200kHz＝375，375－1＝374

4. 逻辑信道
如果吧TDMA帧的每个时隙看作为物理信道，那么在物理信道上所传输的内容就是逻辑信道。
GSM系统在物理信道上传输的信息是由大约100多个调制比特组成的脉冲串，成为Burst，即突发脉冲序列。以不同的Burst信息格式来携带不同的逻辑信道

   逻辑信道的分类图

5.信道组合
在实际应用中，总是将不同类型的逻辑信道映射到同一物理信道上，称为信道组合。
GSM系统中的信道组合类型：？？？？？

6.逻辑信道到物理信道的映射
GSM系统按照下面的方法建立物理信道和逻辑信道间映射对应关系：

   一个基站有N个载频，每个载频有8个时隙。
将载频定义为f0、f1、f2 ...
对于下行链路，从f0的第0个时隙（TS0）起始，TS0只用于映射控制信道
BCH和CCCH在TS0上的复用关系
BCH和CCCH共占用51个TS0时隙，即51个TDMA帧。作为复帧，以每出现一个空闲帧作为此复帧的结束

   示意图：BCCH＋CCCH/TS0/下行/51帧

   对于上行链路，f0上的TS0不包括上述信道，只用于移动台的接入，即用于上行链路作为RACH信道。
 示意图：RACH/TS0/上行/51帧

小结:BCCH、FCCH、SCH、PCH、AGCH、RACH均映射到TS0。其中RACH映射到上行链路，其余映射到下行链路

专用控制信道DCCH映射到下行链路f0的TS1时隙上。由于呼叫建立和登记时的比特率相当的低，可在一个时隙上放8个DCCH以提高时隙的复用率
（在一个时隙上传输一连串脉冲串Burst，即比特流，因为此时比特率低，所以可以传输多个DCCH）
SDCCH和SACCH共有102个时隙，即102个TDMA帧
示意图： SDCCH＋SACCH/TS1/下行/102帧

上行链路f0上的TS1与下行链路f0上的TS1有相同的结构，只是在时间上有一个偏移

示意图：SDCCH＋SACCH/TS1/下行/102帧

小结：载频f0上的上行、下行的TS0和TS1供逻辑控制信道使用，而其余6个物理信道TS2～TS7由TCH使用

TCH到物理信道的映射如图示：


T是TCH，用于传送语音和数据
A是SACCH，用于传送控制命令，如命令改变输出功率等
I是空闲，不含任何信息，用于配合测量

上行链路和下行链路的TCH结构完全一样，只是有一个时间的偏移，时间偏移为3个TS，即上行TS2和下行TS2不同时出现，表明移动台的收发不必同时进行
上下行偏移示意图

小结：在载频f0上
TS0：逻辑控制信道，重复周期为51个TS
TS1：逻辑控制信道，重复周期为102个TS
TS2：逻辑业务信道，重复周期为26个TS
TS3～TS7：逻辑业务信道，重复周期为26个TS
其它f1到fn个载频的TS0～TS7全是业务信道

一 信令的概念
   除了通信时的用户信息（包括语音信息和非话务信息）以外的控制交换机动作的信号，就是信令
   信令就是一种用于控制的信号

二 GSM移动通信系统框图

MS: 移动台，即手机，包括移动设备ME和客户识别码SIM两部分
BSS：无线基站子系统，包括BTS和BSC。负责无线信道的控制
NSS: 交换网络子系统，包括MSC、VLR、HLR、AUC、EIR。负责交换功能、客户数据和移动性管理、安全性管理所需的数据库功能

MS和BSS之间是Um接口
BTS和BSC之间是Abis接口
BSC和MSC之间是A接口

从下面的一个典型的呼叫流程中，可以基本看出各个功能实体的作用是什么。
GSM呼叫流程

（1）MS  Mobile Station  移动台
由ME（移动终端）和SIM（客户识别卡）两部分组成

ME可完成话音编码、信道编码、信息加密、信息的调制和解调、信息发射和接收等功能

SIM存有认证客户所需的说有信息，用户的识别号码，申请的业务目录，和适用的网络，并能执行一些与安全保密有关的重要信息（即鉴权和加密所需的信息），防止非法客户入网。

（2）BSS 无线基站子系统
在一定的无线覆盖区中由MSC控制，与MS进行通信的系统设备。主要负责完成无线发送接收机和无线资源RR管理等功能。功能实体分为BSC， BTS，和TC

BTS：完全由BSC控制，负责无线传输，完成无线与有线的转换，无线分集，无线信道加密，调频等

BSC：对一个或多个BTS进行控制，负责无线网络资源的管理，小区配置数据管理，功率控制，定位和切换

TC：码率转换，无线网中速率为13kbps（全速率）或6.5（半速率），固话网为64kbps，所以需要进行速率转换

（3）NSS  交换网络子系统
MSC：GSM系统核心，对位于它所覆盖区域重的MS进行控制和完成话路（TCH）交换

VLR：数据库，存储MSC所管辖区域中的MS（拜访客户）的来话，去话呼叫所需检索的信息，如客户号码，所处位置区域（LA）的识别等参数。通常与MSC集成在一起。用户数据是暂时存储，用户移动到另一个VLR/MSC中时，用户数据从旧的VLR删除，存储到新的VLR中

HLR：数据库，每个移动客户在其所属的HLR中注册登记，主要存储两类信息：a有关客户的参数 b有关客户目前所处位置的信息，以便建立呼叫路由，如该客户目前所处的MSC、VLR地址等。用户数据是永久的。唯一变化的是用户的当前位置——VLR的地址

AUC： 产生三参数（RAND，SRES，Kc）的功能实体，这三参数用于确定移动客户身份和对呼叫保密进行的鉴权和加密

EIR：数据库。对移动设备的识别、监视和闭锁。我国未启动这项功能服务

三 GSM的各种号码规则

1. MSISDN （移动客户国际ISDN码）
   通常意义上的手机号码，主叫客户为呼叫PLMN中客户所需拨的号码，用于查询HLR
   MSISDN = CC + NDC + SN
            CC：国家代码，我国为86
            NDC： 网络接入号，如中国移动的139， 中国联通的130
            SN:用户号码，指向该号码所属的HLR

2. IMSI （国际移动客户识别码）
   用于GSM移动通信网所有信令中，存储在SIM、HLR、VLR中
   IMSI = MCC + MNC + MSIN    15位
          MCC：移动网国家代码，我国为460
          MNC：运营商代码，中国移动为00，中国联通为01
          MSIN：移动用户识别码

3. TMSI （临时移动客户识别码）
    为了对IMSI保密，MSC/VLR给来访的移动客户分配一个唯一的TMSI号码。4bytes BCD编码，仅限在本MSC业务区内使用

4. MSRN （移动客户漫游号码）
   被叫客户所属的HLR知道该客户目前所处的MSC/VLR业务区，于是请求该MSC/VLR给该被叫客户分配一个临时的MSRN，并将此号码送至HLR，HLR收到后，将其发给呼叫客户所属的MSC/VLR，这个MSC/VLR根据这个号码选择正确的路由，将呼叫接至被叫客户目前所在的MSC/VLR，路由一旦建立，此号码就释放。
    MSRN = CC + NDC + SN
            SN: 是一临时与IMSI相关的内部号码，指向VLR中的数据库项

5. LAI （位置区识别码）
用于移动客户的位置更新，具有全球唯一性
LAI = MCC + MNC + LAC
       LAC: 位置区代码，2bytesBCD编码。在一个GSM PLMN中可定义65536个不同的位置区

6. HON （切换号码）

7. HLR号码
代表HLR的地址

8. MSC/VLR 号码

9. CGI （全球小区识别码）
用于识别一个位置区（LA） 内的小区
CGI = MCC + MNC + LAC +CI = LAI + CI
       CI: 小区识别码

10. BSIC （基站识别码）
 用于识别相邻国家的相邻基站，为6bit编码
 BSIC = NCC + BCC

11. IMEI （国际移动台设备识别码）

四 GSM的协议栈结构

整个协议栈分为三层：
L1： Physical Layer 物理层
L2： Data Link layer 数据链路层
L3： 网络层，包括MM，RR，CM三个功能实体

我们主要来看以下MS端的L3协议结构

从这张图中可以看出以下内容

1.     L2和L3之间有两个业务接入点标识

a.     SAPI 0： 支持信令信息的传输

b.     SAPI 3： 支持用户短消息的传输

2.     层和层之间，以及子层和子层之间 PD？

3.     路由功能要用到PD，PD是消息头的一部分？

4.     如果出现具有相同功能块的并行实体，CM子层还定以了TI？
a. RR根据message中的PD，把上一层传来的消息分配到实际的信道配置中或合适的SAP
b. 根据PD，RR把不同SAP处的message发送到各个子层（RR、MM、CM），发送到上层MM、CM要通过RR-SAP
c. MM根据PD或TI，把message发送到MM或CM，发送到CM要通过MM-SAP
d. RR和MM的路由功能在把message传输到最近的SAP之前，不会对message作任何改变

5.     通过利用下（子）层所提供的服务，MS和网络通过统一层中的对等实体根据相应层的协议相互交互信息

6.     RR、MM子层各有一个协议，CM子层的每一个功能实体（CC，SS，SMS）各有一个协议

     这个题目更应该是个疑问句，而不是陈述句。要想成为一名Senior Mobile SW testing engineer,不谈软性的方面，诸如管理能力，沟通技巧等等，单纯从技术层面上来说，在广度和深度上到底需要具备那些专业知识，到目前为止，我仍然没有一个确定的答案。

     有个插曲可以说一说，倒是可以给这个问题带来一点点提示。在韩国出差的时候，曾经和一位开发的同事闲聊，问他为什么不是Senior SW engineer, 因为据我所知，和他差不多同样水平的工程师大部分都是Senior的级别。他说当初应聘我们公司的时候没有想到要申请Senior，进来才发现原来成为Senior很容易。然后他反过来问我，我说我不是，但是我们组刚来的几个从SE跳过来的同事都是Senior。这位开发工程师一脸诧异的表情，你们这测MMI的不久是啪啪的按手机吗？还有什么Senior啊！难道Senior看的就是比谁手按的快吗？一时之间，我哑然了，因为我实在无法解释作为手机MMI层的测试工程师，Senior与Junior的区别到底在哪里？在我们项目里，Senior和Junior工程师所从事的工作是完全一致的，Senior的价值又体现在哪里呢？开发的同事接着说，Senior的测试工程师应该可以自己开发测试工具啊，这样才够Senior啊。

     能够自己开发测试工具，无疑是一个Senior testing engineer应该具备的素质之一

     但是我觉的这只是一个方面，在我理解中，一个合格的高级手机软件测试工程师应该具有以下几个方面的知识

*****  深入理解及掌握

****   一般理解

***    了解

**     基本概念

1. 手机软件Feature的学习 *****
   Basic Function: Call control, PIM, ......
   相对比较高级的Feature:
      MMS
      WAP
      BlueTooth
      ......

2. 移动通信原理和网络结构 ****

   移动通信的原理和网络结构，专业性很强，而一般的MMI测试工程师很难掌握，而且也有专门的协议测试工程师来负责协议栈一致性测试。但是我认为作为一个手机软件测试工程师还是应该学习和理解一些在协议层level上的知识，对于信道，信令等还是要有一些概念性的理解。对于一些典型的手机流程，比如开机，关机，主呼，被呼，发送/接受短信等典型流程，应该有信令级的理解，对于一些常用的网络参数，要理解其含义，发现问题的时候，通过trace或log信息能够基本确定网络问题还是手机的defect。（其实要想看懂的手机的Trace，就一定要对协议栈有一定的理解）。 题外话，我们测试部门的director曾经对我们软件测试team的表现很不满意，认为我们不应该只是单纯的发现bug，而应该从更深层次的去探究这个bug的原因，甚至可以定位bug，所以对我们做了很么网络，协议层的培训，但是效果很不好，而且team manager和director的分歧也很大，在我们team manager看来，定位defect应该是开发的任务，对于这一点我想另外写文说说自己的观点

3. 手机软件的架构 ***

   手机软件的Architecture,从底层驱动到上层应用，是一个什么样的结构，应该有一定的认识。在我的理解中，基本上现在的手机研发，都是由第三方如TI提供一个整体的平台，整合了所有协议栈的内容，然后在之上是手机的操作系统，如Symbian, Linux, or Palm等等，或者如我所在的公司，由Openplug or SKY提供开发的framework, 然后在这之上进行MMI的开发

4. 软件测试理论知识 *****

   这个不用多说，软件测试工程师必须要掌握的，软件测试如何融入整个开发的流程，什么时候介入，什么时候结束，如何搭建测试环境，如何设计Test Case （包括设计Case的等价类划分，边界值法等等），还有测试领域专用的一些术语等等。

5. 开发技能 ***

   合格的软件测试工程师，编程技能不可缺少。在手机测试中，比如AT command，完全可以开发工具来实现自动化测试。所以掌握一门扎实的编程语言，C或者C++还是非常重要的

6. 手机的工作原理 *

   这里涉及到手机的一些硬件知识，这部分知识在手机软件测试中有没有作用，我也没有什么认识。暂且列在此处。但是我觉的一些手机的专业术语还是应该知道的。

   我能想到的就是这些了，一个合格的手机软件测试工程师，要掌握的东西是很多很多的。

   生无涯，而学也无涯，看来学习要走的路还是很长的，加油啦

   新浪的博客写了好久了，偶而也写过自己一些工作上的心得体会，不过只是零星的几篇，而且也缺少一些技术含量。最近公司的项目被cancel了，于是有了大把的时间可以来学习一些自己曾经比较感兴趣的技术资料，只是看完之后，就感觉这些内容在脑海里只能留下少许的印象，而且不能条理化，系统化。所以我计划把自己对于专业知识的学习内容，取其精华部分，记录以此，更兼多谈一些自己对于手机软件测试这一行业的理解。开卷第一篇，记此为你念。