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由于計算機硬件發展的超前,為移動終端硬件提供了強大的技術支持,無線移動終端硬件基礎設施也因此相對穩定。隨著互聯網的推動以及通信業的自身發展,無線移動終端產業長期存在的“壟斷性”將被淡化,從封閉、垂直生產正走向開放、合作、橫向集成,各種終端操作系統、運行平臺、應用程序琳瑯滿目,各種網絡業務也正向互相融合的方向發展,而支撐終端產業發展和變化的主要技術基礎從硬件的演進轉變成了軟件的發展。
本文與上一講“無線移動終端的歷史及其硬件結構演進”和下一講“通信業務引領無線移動終端發展未來”合起來,將對我國無線移動終端的過去、現狀和未來以及無線移動終端上的主要技術有一個較詳細的介紹。
無線移動終端的現狀
針對不同的用戶群體,現階段無線移動終端高、中、低端三大類并存,而且多功能終端占據主要市場。多功能終端較傳統話音手機功能豐富,它可以攝像、拍照,可以有PDA、MP3甚至計算機的處理功能,它也可以看電視,下載視頻節目,還可以做電子錢包或成為電子商務終端。但這種終端由于通信能力和主CPU數據處理能力的限制,需要復雜數據處理能力的業務的實施不夠完善,例如攝像頭像素可能不夠,如果像素夠了又受移動網絡傳輸能力限制而出現不能無線傳輸的問題,到了網絡電視和流媒體,對網絡傳輸能力的要求就更高了。所以總的來說,現有網絡條件下,業務已經多種多樣,但還是不能滿足用戶體驗需求,很多業務目前只是起步階段,是3G業務的一個雛形,到了3G或者后來的4G,開放的智能終端最終滿足用戶對移動通信的需求。
傳統意義上的移動業務局限于話音業務,硬件結構主要由射頻模塊和基帶處理模塊兩部分組成。在此硬件基礎上的軟件比較簡單,而且多由終端生產廠商自己研究開發,軟件和用戶界面都已經固化到終端里,不能修改,或只能通過廠家修改和升級。
如今移動終端數據處理能力不斷增強,其應用也日益多樣化,對整個系統的軟硬件資源要求不斷提高,移動終端已不再是傳統意義上的移動電話,除了簡單的話音通信功能外,它還具備數據通信和數據計算功能。現有的多功能終端能滿足一定的數據處理能力,它們多采用ARM9或者ARM11等功能較強的處理器作為控制芯片,而且具有較強的獨立終端操作系統,操作系統或通過JAVA和BREW等應用運行平臺對外開放應用程序接口(API),以便第三方應用和業務客戶端能通過下載運行于終端之上。
目前市場上已經出現了很多功能強大的雙處理器(CPU)終端,現階段的智能移動終端一般就是指這種具備了兩個處理器的終端。圍繞這兩個CPU形成移動智能終端中的兩個子系統:通信子系統和應用子系統。目前的這種終端由于標準化程度還不夠,不能實現應用的廣泛互通,不能實現外部功能接口的互通,也不能實現功能組件的相互替換,所以它們還僅僅是智能終端的雛形。但即便如此,這樣強大而復雜的硬件資源需要系統化管理,單獨的智能移動終端操作系統主要用來完成諸如進程、內存、外部設備等系統資源的調度和管理,并提供或通過JAVA或BREW等應用運行平臺為上層應用軟件提供服務。
現階段存在的移動終端,除了傳統的話音終端外,多功能終端和初期的智能終端都逐漸趨于開放,功能組件逐漸模塊化,加上OMA、3GPP、OMTP等標準化組織的推動,無線移動終端日益具備了規范的邏輯體系結構,如圖1所示。
基于硬件平臺(ASIC、外部設備)上的包括操作系統、應用平臺、應用程序和業務客戶端程序都是通過計算機軟件實現,我們統稱之為終端軟件。
終端操作系統
移動終端操作系統作為連接軟硬件、承載應用的關鍵平臺,在智能終端中扮演著舉足輕重的角色。目前市場上主流的普通多功能終端操作系統主要有Nucleus PLUS、pSOSystem等,主流的智能終端操作系統有Symbian、Windows CE、Palm OS、Linux等。
Nucleus PLUS 是由Accelerated Technology Inc.(ATI)公司推出的、專為實時嵌入式應用設計的一個搶先式多任務操作系統內核,其95%的代碼是用ANSI C寫成的,因此非常便于移植并能夠支持大多數類型的處理器。從實現角度來看,Nucleus PLUS 是一組C函數庫,應用程序代碼與核心函數庫連接在一起,生成一個目標代碼,下載到目標板的RAM中或直接燒錄到目標板的ROM中執行。在典型的目標環境中,Nucleus PLUS 核心代碼區一般不超過20K字節大小。Nucleus PLUS 采用了軟件組件的方法,由于采用了軟件組件的方法,Nucleus PLUS 各個組件非常易于替換和復用。
pSOSystem(簡稱pSOS)是集成系統有限公司(Integrated Systems)研發的產品,它是一個由標準組件組成的、可擴展可裁減的嵌入式實時操作系統,包含單處理器支持模塊(pSOS+),多處理器支持模塊(pSOS+m),文件管理器模塊(pHILE),TCP/IP通訊包(pNA),圖形界面,JAVA,HTTP等。pSOSystem功能模塊完全獨立,開發者可根據應用要求擴展系統功能和存儲容量。pSOS在中國市場占有率較高,主要應用領域包括通訊、航天、信息家電以及工業控制。pSOSystem的主要缺點在于其上下文切換時間長,實時性不強,采用的集成開發環境Sniff Plus與產品兼容性不好,部分關鍵功能無法使用。
Symbian公司是由諾基亞與松下、愛立信、Psion等公司聯合注資的,它的成立就是要防堵微軟的移動終端市場的進入和稱霸企圖,為未來智能無線移動終端提供一個標準作業平臺。Symbian OS是一個實時性、多任務、多線程的純32位的操作系統。其前身是Psion Software公司的Epoc操作系統。它的特點是功耗低,內存占用少,適合硬件受限的移動終端。再加上它的技術支持上都是一些老牌的具有豐富經驗的手機制造商,所以它們與2G、2.5G、3G有平滑接口,而適應手機范圍跨GSM/GPRS/WCDMA和CDMA2000兩大系列。對原有的通信協議,外設支持全部繼承,因此受到了占世界產量75%以上的終端制造商的歡迎。
最早微軟推出了用于手機的Windows CE 1.0和Windows CE 2.0,后來又于2000年推出了Windows CE 3.0,曾以Pocket PC和Smartphone命名該針對移動終端的操作系統,目前用于移動通信終端的Windows CE 3.0統稱為Windows Mobile。Windows CE 3.0專門用于為包括移動與低能耗設備在內的大量產品建立動態應用程序及服務。此外,Windows CE 3.0的擴展平臺特性集實現了模塊化,因此,開發人員可以僅從200多個成熟的前沿操作系統組件中選擇自己所需的組件。Windows CE 3.0可以工作在12種不同的處理器體系結構、180余種CPU上,可以用于許多種不同的設備,包括工業自動化、手持便攜式PC、高速數據獲取設備以及一些用戶應用程序如游戲控制臺和機頂盒。目前主要被一些新興或有IT基礎的廠商所采用,并與PC應用聯系緊密。
Palm OS是一種32位的嵌入式操作系統。此系統是3Com公司的Palm Computing 部開發的。Palm OS最初是定位于掌上電腦的操作系統,但是隨著手機和掌上電腦的不斷融合,Palm OS已經在通信方面作出了努力。Handspring已經推出了支持GSM和CDMA等不同制式移動通訊網絡的掌上電腦,使用的就是Palm OS操作系統。
嵌入式設備非常適合像Linux這樣的操作系統,因為Linux本身是開放源代碼的,而從源代碼級來對個性化的產品進行定制是最根本和最深入的。開發人員已經開發出了諸如互聯網應用、工業控制系統以及數據獲取設備的相關產品。隨著嵌入式Linux技術的不斷成熟,它已能夠滿足更加靈活的體積要求,并支持越來越多的不同體系結構的處理器產品,開始逐步進入主流的嵌入式市場。然而,嵌入式Linux在發展過程中也遇到了一些制約瓶頸。首先,嵌入式Linux系統在這個領域的產品發展比較晚,開發的時間比較短,在某些方面還有待成熟;其次,嵌入式設備個性化比較強,導致從事嵌入式Linux開發的廠商所開發的產品現在互不兼容。在眾多Linux開發人員的共同努力下,它正在不斷地完善以滿足新一代消費產品的需求,在2003年,摩托羅拉推出了全球第一款采用Linux 操作系統的手機——A760。
操作系統的優劣決定了手機的品位和性能,操作系統設計得越好,不僅用戶使用方便,而且可以為用戶提供眾多的新功能和應用。從技術發展角度看,操作系統將為終端加快更新換代提供必要和充分的條件。
應用運行平臺
應用運行平臺的引入使終端更加開放,允許終端從移動通信運營商的移動門戶上或互聯網上下載各種應用程序,并在手機創造可執行環境,然后以在線或離線的方式運行這些程序,從而得到所需的服務。由于定義了可執行程序下載的標準,并在手機上創立了可執行環境,由此,在移動通信業第一次為軟件開發商創造了巨大的商業機會,手機用戶在得到豐富應用體驗的同時,也大大提高了運營商的網絡流量。Java是目前最主流的應用平臺,BREW在CDMA終端中應用廣泛,Microsoft.NET也隨著Windows Mobile的推廣日益興盛。
Java由于它簡便易行、跨平臺、開放等特點受到了廣泛的歡迎。它可以做到與平臺無關“一次編寫,到處運行”。J2ME(Java 2 Micro Edition)作為Java 2平臺的一部分,與J2SE、J2EE一道,為無線應用的客戶端和服務器端建立了完整的開發和部署環境。由于專門針對多樣化的嵌入設備和消費電子設備,J2ME的結構與傳統的編程序語言和規范有一些不同,它是由配置(Configuration)、簡表(Profile)和可選包(Optional Package)三要素構成。J2ME技術由一個虛擬機和一組API組成,這組API適合于為消費和嵌入式電子設備提供經過剪裁的運行環境。Java的一個關鍵優點是它能同時為多種連網的便攜機、臺式機或其它工作站和服務器提供服務,無論運行在這些客戶機上的軟件是Java applets 、獨立的Java程序、HTML瀏覽器還是本地的應用程序,它都可以同時支持。利用J2ME,這些企業系統也可以直接與各種電子設備進行通信。
J2ME體系的一般結構是:由Configuration定義的Java虛擬機運行于設備的宿主操作系統之上,構成整個平臺的基礎。Configuration提供了基本的語言特性,Profile提供針對設備的特殊功能API和擴展類庫。應用程序的運行環境需要一個Configuration和至少一個Profile,多個Profile可以共存,也可以疊加。
BREW是高通2001年1月推出的無線移動終端應用軟件的運行平臺,它擴展了Rex操作系統的功能,而又扮演開發平臺的角色。BREW平臺為無線設備提供開放式標準平臺的應用程序執行環境,是無線應用程序開發、設備配置、應用程序發布以及計費和支付的完整端到端解決方案的一部分。完整的BREW解決方案包括面向開發者的BREW SDK (軟件開發包)、面向設備制造商的BREW應用程序平臺和移植工具以及由運營商控制和管理的BREW分發系統(BDS)。利用該系統,開發者開發的應用程序可以輕松投入市場并協調計費和支付過程。
Microsoft.NET 是Microsoft XML Web services平臺。XML Web services允許應用程序通過Internet進行通訊和共享數據,而不管所采用的是哪種操作系統、設備或編程語言。 Microsoft.NET平臺提供創建XML Web services 并將這些服務集成在一起之所需。對個人用戶的好處是無縫的、吸引人的體驗。
本講小結
目前市場上高、中、低端無線移動終端并存,分別滿足不同用戶群體的需要,但在未來相當長一段時間內具備獨立操作系統和一定開放接口的多功能終端將繼續占據主導地位,在這段時間內,終端硬件平臺由TI、Qualcomm等公司提供核心Modem芯片和解決方案,協處理器和雙處理器結構相對穩定,所以終端上的操作系統、運行平臺、游戲、客戶端等應用程序成為決定終端功能的主要因素,而且由于功能軟件和應用軟件之間兼容性和互通性差,因此終端上的軟件開發也就成為終端生產廠商研發的重點。隨著終端技術發展和標準化工作的推進,移動終端必然更加開放和功能標準化,到時,終端成本降低,成為用戶使用全業務的載體,到時終端的發展受限于通信業務發展。
也正因為移動終端和業務現階段的多樣性以及技術產品的非嚴格規范性,在將來很長一段時間內另外一個發展動向也值得注意,即運營商將向終端制造商直接定制某些特殊要求的終端,這對運營商來說是競爭所需。另外,由于終端的多業務、多服務也不可能制造出萬能的全標準化終端,未來無線移動終端發展將會根據用戶需要和各方利益在定制和標準化之間取得平衡。 |
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