6572_Telephony

1 術語和前言：

2 TelePhony：

2.1 Telephony框架

Android手機作業系統是一個基於Linux Kernel的分層智慧手機作業系統，其共分為4層,從上到下分別是：

Ø  應用層（Java Application）,包括了Android各種應用程式

Ø  應用框架層（Java Frameworks），是Google釋出的核心應用所使用的API框架

Ø  系統執行庫層（User Libraries），包含了手機系統平臺必須的C/C++核心庫、Dalvik

Ø  核心層(Linux Kernel)，Android 4.0 基於Linux Kernel 3.0.8 提供核心系統服務，例如檔案管理、記憶體管理、程序管理、網路堆疊、驅動模型等作業系統的基本服務能力

Telephony為手機提供通訊功能，其通訊邏輯關係如下，

Android Telephony採用了分層結構，共跨越了4層：

Ø  Telephony應用，包括了Phone、MMS和STK等應用程式

Ø  Telephony框架，提供TelephonyManager，包含資料連線、通話、資訊和SIM相關的API

Ø  無線通訊介面層（RIL

Ø  Modem，位於BP，主要負責實際的無線通訊能力處理

其中，Telephony框架層是以Phone例項為核心的，Phone介面及其子類管理整個整個手機的Telephony功能。Phone相關資訊在後面介紹。

Telephony框架層為應用層和框架層的其它服務提供Telephony服務，如下：

PhoneInterfaceManager服務，是ITelephony介面的實現，PhoneInterfaceManage

通過PhoneApp、CallManager、Phone物件實現相應功能。

IccSmsInterfaceManager短訊息服務，是Isms介面的實現；IccPhoneBookInterfaceManager電話本服務，是IIccPhoneBook介面的實現；PhoneSubInfo提供使用者資訊讀取服務，是IPhoneSubInfo介面的實現；

TelephonyRegistry提供應用層的訊息登記服務，是ITelephonyRegistry介面的實現。

應用程式通過以下幾個客戶端物件使用Telephony框架提供的服務。

  通過在SmsManager物件例項（通過SmsManager類的getDefault函式返回SmsManager物件）中訪問IccSmsInterfaceManager服務,用來收發簡訊。

  通過IccProvider一個內容提供物件提供對IccPhoneBookInterfaceManager服務的訪問，讀取和管理電話本。 

  通過TelephonyManager物件提供對PhoneSubInfo、PhoneInterfaceManager、TelephonyRegistry服務的訪問，TelephonyManager物件通過getSubscriberInfo函式獲得PhoneSubInfo服務的遠端訪問代理物件。

通過getITelephony函式獲得PhoneInterfaceManager的遠端訪問代理物件。提供一個物件全域性sRegistry（指向TelephonyRegistry服務的遠端訪問代理物件）訪問TelephonyRegistry服務。

Android中關於telephony相關的java程式碼主要在下列目錄中：
1. frameworks/base/telephony/java/android/telephony 
   提供Android telephony的公開介面，任何具有許可權的第三方應用都可使用，如介面類TelephonyManager。
2. frameworks/base/telephony/java/com/android/internal/telephony
3. frameworks/base/services/java/com/android/server/TelephonyRegistry.java
   提供一系列內部介面，目前第三方應用還不能使用。當前似乎只有packages/apps/Phone能夠使用

4. frameworks/opt/telephony  
5. packages/apps/Phone
   一個特殊應用，或者理解為一個平臺內部程序。其他應用通過intent方式呼叫這個程序的服務。

1.1 Phone介紹

Phone相關類的關係圖：

Phone描述了對電話的所有操作介面。PhoneBase直接從Phone 派生而來， GSMPhone又從PhoneBase派生而來，代表GSM手機的通訊功能。PhoneProxy也從Phone直接派生而來，完成和ril互動的介面，手機的Phone例項就是一個PhoneProxy例項。

介面類Phone定義了一套API，這套API用於使用RIL傳送AT命令請求，也還有一套register和unregister函式；當呼叫者對一些內部狀態感興趣時，可以呼叫對應的register函式，當狀態變化時可以得到及時通知。

PhoneBase實現了Phone介面中定義的部分函式，還有一部分由其子類GSMPhone和CDMAPhone實現。PhoneBase通過CommandsInterface介面與RIL daemon層互動，實現短訊息提交、資料連線控制、ICC 資訊讀取等Telephony基類功能。PhoneBase包含SMSDispatcher、DataConnectionTracker、IccFileHandler、IccRecords、IccCard等幾個抽象類成員，並通過這些抽象類成員提供某一方面功能的基類實現。

PhoneProxy是GSMPhone和CDMAPhone的代理，讓使用者不用關注手機到底是GSM還是CDMA，它遵守Phone定義的API介面，因此繼承Phone。PhoneFactory在建立Phone物件時，擁有的是PhoneProxy物件，PhoneProxy根據實際的網路型別建立對應的GSMPhone或CDMAPhone。PhoneProxy代理物件實現了Phone介面，使應用能夠使用統一的PhoneProxy物件控制操作具體型別的Phone物件，而不用關心它們之間的差異（代理模式的採用），應用程式通過PhoneFactory的getDefaultPhone函式返回統一的PhoneProxy代理物件來訪問不同的Phone物件。 因為Telephony框架層支援不同的網路型別的Telephony實現（CDMA、GSM），因此Telephony框架層普遍使用代理模式來對應用提供統一的服務介面。如PhoneProxy代理物件內部還封裝了IccSmsInterfaceManager、IccPhoneBookInterfaceManager、PhoneSubInfo三個服務的代理物件，通過代理物件提供對這三個服務的操作控制。

Phone物件是整個Telephony服務的核心，主要的Telephony服務（IccSmsInterfaceManager、IccPhoneBookInterfaceManager、PhoneSubInfo）及資料連線功能都通過具體的Phone物件提供，具體的Phone物件包括CDMAPhone、CDMALTEPhone、GSMPhone及SipPhone。PhoneBase抽象類是這些具體Phone物件的共同的基類，本身一個Handler類，用來提供Phone介面的基實現。

SMSDispatcher 、DataConnectionTracker 、IccFileHandler、IccRecords、IccCard等抽象類對應GSMPhone物件中的派生類分別為GsmSMSDispatcher（提供GSM模式的短訊息傳送和接收提交功能）、GsmDataConnectionTracker（提供GSM模式的資料連線管理功能）、SIMFileHandler（提供SIM File處理）、SIMRecords（提供SIM資訊記錄功能）、SimCard（提供SIM CARD功能）； IccSmsInterfaceManager、IccPhoneBookInterfaceManager、PhoneSubInfo服務在GSMPhone物件中實現的具體的服務類為SimSmsInterfaceManager、    SimPhoneBookInterfaceManager及PhoneSubInfo。

另外GSMPhone物件在例項化時還例項化GsmCallTracker（提供GSM模式的CALL管理）、GsmServiceStateTracker（提供GSM模式的服務狀態管理）、CatService物件（提供STK服務）。

1.1 Message

Message在telephony主要通過GsmSMSDispatcher提供GSM模式的短訊息傳送和接收提交功能，通過smsMessage實現短訊息的編解碼。

1.2 Call

GSMCallTracker是Android的通話管理層，GsmCallTracker派生自Handler的虛擬類CallTracker；

GsmCallTracke物件提供Call狀態(共有IDLE, ACTIVE, HOLDING, DIALING, ALERTING, INCOMING, WAITING, DISCONNECTED, DISCONNECTING九種狀態)的跟蹤和管理，能夠提供向RIL層傳送請求，接收和處理RIL層發來的命令響應事件及其它主動通知事件，如振鈴等CALL相關事件及Service狀態事件。

 GsmCallTracker物件中還提供有三個GsmCall物件（派生自抽象類Call）：ringingCall（用來管理處於INCOMING和WAITING狀態的通話）、foregroundCall（用來管理處於DAILING、ALERTING、ACTIVE狀態的通話）、backgroundCall（用來管理HOLD的通話）。

1.3 Network States

GsmServiceStateTracker派生自Handler的虛擬類ServiceStateTracker。

GsmServiceStateTracker物件提供ServiceState（共有STATE_IN_SERVICE、STATE_OUT_OF_SERVICE、STATE_EMERGENCY_ONLY、STATE_POWER_OFF四種狀態）的跟蹤和管理

GsmServiceStateTracker物件中除了包括ServiceState狀態資訊外，還包括SignalStrength訊號強度等資訊。

GsmServiceStateTracker物件還維護GSM CELL位置資訊,因此包含兩個GsmCellLocation物件成員cellLoc(當前位置) , newCellLoc( 新位置 )。

1.4 Data Connection

Telephony框架的資料連線模組負責資料連線通道的建立，使電話能夠提供資料服務，如上網等。

DataConnectionTracker是資料連線功能的核心，GsmDataConnectionTracker、CdmaDataConnectionTracker是DataConnectionTracker的兩個派生類，實現具體網路的資料連線的建立和管理。

每一個數據連線用一個DataConnection物件表示，DataConnection對應的具體網路的派生類為GsmDataConnection和CdmaDataConnection。DataConnectionTracker中用一個HashMap型別的變數mDataConnections維護每一個數據連線。CDMA同時只能建立一路資料連線，GSM網路則沒有限制。

DataConnection物件是一個是一個狀態機物件，維護連線的狀態,並提供資料連線的LinkProperties和LinkCapabilities等屬性。DataConnection物件的狀態包括DcDefaultState、DcInactiveState、DcActivatingState、DcActiveState、DcDisconnectingState、DcDisconnectionErrorCreatingConnection六種狀態。

對於GsmDataConnectionTracker物件，ApnContext物件提供資料連線的APN上下文，每一個APN型別都對應一個ApnContext物件，ApnContext物件維護對應的APN設定、DataConnectionTracker的狀態、對應的DataConnection和DataConnectionAc等。

資料連線通道的建立過程：

    1、 資料連線的建立最終都通過GsmDataConnectionTracker和CdmaDataConnectionTracker的trySetupData函式啟動資料連線；

    2、 trySetupData函式呼叫setupData函式，設定資料連線引數（如採用的Apn設定引數，連線建立成功響應訊息）；

    3、 然後呼叫對應的DataConnection物件的bringUp函式傳送資料連線訊息（EVENT_CONNECT）。

    4、 EVENT_CONNECT訊息由DataConnection物件的狀態機的相應狀態物件接收處理，對於開始尚未建立資料連線時，DataConnection物件處於DcInactiveState狀態，因此DcInactiveState狀態物件接收處理EVENT_CONNECT事件，呼叫onConnect函式，並轉變為DcActivatingState狀態。

    5、 在具體DataConnection物件的onConnect函式中呼叫RIL介面setupDataCall函式啟動資料連線；

    6、 連線建立後RIL層迴應EVENT_SETUP_DATA_CONNECTION_DONE請求應答事件，由DataConnection物件的DcActivatingState狀態物件接收處理EVENT_SETUP_DATA_CONNECTION_DONE事件，呼叫onSetupConnectionCompleted函式，並過渡到DcActiveState狀態，連線建立成功。

 DataConnectionTracker物件採用DataConnectionAc物件（派生自AsyncChannel）與DataConnection物件通訊。

 GsmDataConnectionTracker物件在setupData函式呼叫createDataConnection函式建立時GsmDataConnection物件和DataConnectionAc物件，並通過DataConnectionAc物件與GsmDataConnection物件建立非同步通訊連線。GsmDataConnectionTracker物件對於每類ApnContext都可以建立一個GsmDataConnection物件和一個DataConnectionAc物件。

  CdmaDataConnectionTracker物件在例項化時呼叫createAllDataConnectionList函式建立需要的資料連線物件CdmaDataConnection和DataConnectionAc物件。CdmaDataConnectionTracker物件只支援建立一個CdmaDataConnection物件和DataConnectionAc物件。

        boolean trySetupData(String reason) 

嘗試建立資料連線。它只是檢查當前手機狀態是具備建立資料連線的條件，當符合條件時，就去建立連線。這些條件包括當前是否處在正常的非連線狀態、phone是否處在空閒狀態、SIM卡是否就緒、是否允許資料連線、資料連線是否受限、以及電源狀態也允許的情況下。接著呼叫buildWaitingApns去構建一個可供使用的APN列表（使用者設定的preferred 

APN，若沒設定則APN的型別匹配亦可，詳見buildWaitingApns說明），若列表不為空，若就呼叫setupData建立資料連線。

        boolean setupData(String 

reason)使用PdpConnection的connect函式（最終呼叫到RIL的setupDataCall函式），從備選APN列表waitingApns中，選擇第一個APN作為配置去建立資料連線，詳見buildWaitingApns函式

APN相關API

 createAllApnList：用當前SIM卡對應的運營商查詢系統的所有APN，並呼叫createApnList建立APN列表，並找到使用者設定的preferred APN
     createApnList：用查詢得到的資料集，建立APN列表
     onApnChanged：當APN被使用者更改時，將呼叫到此函式，重新建立資料連線
     buildWaitingApns：使用使用者設定的preferred APN構建一個可用於資料連線的備選APN列表，即waitingApns列表（當有preferred APN，該列表就只有一個）。若使用者沒有設定preferred APN，則將所有型別匹配的APN新增到waitingApns列表（如default型別）。當trySetupData函式檢查有waitingApns列表中有可用的APN時，就會去嘗試建立連線。
     getNextApn()：當PdpConnection需要用到APN建立資料連線時，將呼叫該函式從waitingApns備選列表中獲取第一個APN，直至成功建立資料連線為止。
     setPreferredApn：當用戶沒有設定preferred APN時，將當前資料連線成功的那個APN設定為preferred APN。詳見onDataSetupComplete。
     getPreferredApn：使用者獲取使用者設定的preferred APN

1.5 Simcard

CatService物件實現STK服務,也是一個Handler物件,並實現AppInterface介面。CatService物件能夠與RIL和STK應用互動：可以實現向RIL傳送Envelop命令，以及從RIL接收STK事件,解析事件流（包括Proactive Command），從STK應用接收命令執行結果編碼後發給RIL。CatService物件採用一個RilMessageDecoder狀態機解析RIL發來的STK事件流。

1.6 PhoneNotifier

整個Telephony事件通知框架包括三層: RIL訊息層、框架事件處理層、應用層。

整個框架層以PhoneBase為中心，向上通過PhoneNotifier介面嚮應用層傳送框架層產生的的事件，應用層通過TelephonyRegistry介面提供對特定事件的監聽，由PhoneNotifier介面的預設實現DefaultPhoneNotifier通過TelephonyRegistry物件嚮應用層傳送事件通知。

1.7 TelephonyManager

TelephonyManager主要提供Phone模組各種資訊的查詢和監聽服務。這些資訊既包括裝置的狀態，也包括SIM卡的狀態，還包括網路的狀態。

TelephonyManager主要使用兩個服務來訪問telephony功能：
1. ITelephony，提供與telephony進行操作，互動的介面

在packages/apps/Phone中由PhoneInterfaceManager.java實現。
2. ITelephonyRegistry, 提供登記telephony事件的介面    

在frameworks/base/services/java/com/android/server/TelephonyRegistry.java實現。

TelephonyManager並不是一個標準的服務（Service），因為他沒有繼承自任何其他的Service，，他只是一個普通的類，沒有繼承任何父類或介面。那麼他是如何實現telephony功能的呢，它通過三個介面類ITelephonyRegistry，IPhoneSubInfo，ITelephony，獲取系統服務，從而實現通訊功能。

1.7.1.1 ITelephonyRegistry服務

        這個服務是在TelephonyManager建構函式中得到的，他的主要作用就是對訊號、來電轉駁、位置改變、資料連線狀態等資訊的監聽。

是一個系統服務，主要完成兩方面的通知任務：
        1、監聽Phone狀態，當有新的狀態時，對註冊該服務的客戶端進行通知。比如：
                notifyCallState：通知通話狀態的改變。
                notifySignalStrength：通知訊號的改變。
                notifyCallForwardingChanged：通知來電轉駁狀態的改變。
                notifyDataConnection：通知資料連線的改變。
        2、監聽Phone狀態，當有新的狀態時，傳送相應的廣播到系統中。比如：
                broadcastServiceStateChanged:廣播服務狀態的改變。
                broadcastSignalStrengthChanged：廣播訊號的改變。
                broadcastDataConnectionStateChanged：廣播資料連線狀態的改變。

        客戶端在得到這個服務後，可以通過統一的listen方法將自己註冊為狀態的監聽器，如果Phone狀態發生了改變，系統就會遍歷所有的監聽器，主動向他們發訊息，呼叫相應的回撥函式。

1.7.1.2 IPhoneSubInfo服務

        這個服務是在getSubscriberInfo介面中得到的，通過這個服務可以得到軟體版本、裝置ID、SIM卡串號、語音信箱等資訊。

1.7.1.3 ITelephony服務

        這個服務很特殊，是在Phone模組中註冊給系統的（其他服務都是在framework中註冊的），主要功能是Phone模組相關狀態的查詢和處理，包括位置服務、小區註冊資訊、當前網路狀態、是否有SIM卡插入、以及SIM卡狀態等資訊。在TelephonyManager中是通過getITelephony介面得到的這個服務。