無(wú)線(xiàn)通信終端的現(xiàn)狀和軟件結(jié)構(gòu)
http://www.dcyhziu.cn 2007/6/5 源自:中華職工學(xué)習(xí)網(wǎng) 【字體：
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由于計(jì)算機(jī)硬件發(fā)展的超前,為移動(dòng)終端硬件提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持,無(wú)線(xiàn)移動(dòng)終端硬件基礎(chǔ)設(shè)施也因此相對(duì)穩(wěn)定。隨著互聯(lián)網(wǎng)的推動(dòng)以及通信業(yè)的自身發(fā)展,無(wú)線(xiàn)移動(dòng)終端產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)期存在的“壟斷性”將被淡化,從封閉、垂直生產(chǎn)正走向開(kāi)放、合作、橫向集成,各種終端操作系統(tǒng)、運(yùn)行平臺(tái)、應(yīng)用程序琳瑯滿(mǎn)目,各種網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)也正向互相融合的方向發(fā)展,而支撐終端產(chǎn)業(yè)發(fā)展和變化的主要技術(shù)基礎(chǔ)從硬件的演進(jìn)轉(zhuǎn)變成了軟件的發(fā)展。
本文與上一講“無(wú)線(xiàn)移動(dòng)終端的歷史及其硬件結(jié)構(gòu)演進(jìn)”和下一講“通信業(yè)務(wù)引領(lǐng)無(wú)線(xiàn)移動(dòng)終端發(fā)展未來(lái)”合起來(lái),將對(duì)我國(guó)無(wú)線(xiàn)移動(dòng)終端的過(guò)去、現(xiàn)狀和未來(lái)以及無(wú)線(xiàn)移動(dòng)終端上的主要技術(shù)有一個(gè)較詳細(xì)的介紹。
無(wú)線(xiàn)移動(dòng)終端的現(xiàn)狀
針對(duì)不同的用戶(hù)群體,現(xiàn)階段無(wú)線(xiàn)移動(dòng)終端高、中、低端三大類(lèi)并存,而且多功能終端占據(jù)主要市場(chǎng)。多功能終端較傳統(tǒng)話(huà)音手機(jī)功能豐富,它可以攝像、拍照,可以有PDA、MP3甚至計(jì)算機(jī)的處理功能,它也可以看電視,下載視頻節(jié)目,還可以做電子錢(qián)包或成為電子商務(wù)終端。但這種終端由于通信能力和主CPU數(shù)據(jù)處理能力的限制,需要復(fù)雜數(shù)據(jù)處理能力的業(yè)務(wù)的實(shí)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(dòng)網(wǎng)絡(luò)傳輸能力限制而出現(xiàn)不能無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)膯?wèn)題,到了網(wǎng)絡(luò)電視和流媒體,對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸能力的要求就更高了。所以總的來(lái)說(shuō),現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)條件下,業(yè)務(wù)已經(jīng)多種多樣,但還是不能滿(mǎn)足用戶(hù)體驗(yàn)需求,很多業(yè)務(wù)目前只是起步階段,是3G業(yè)務(wù)的一個(gè)雛形,到了3G或者后來(lái)的4G,開(kāi)放的智能終端最終滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)移動(dòng)通信的需求。
傳統(tǒng)意義上的移動(dòng)業(yè)務(wù)局限于話(huà)音業(yè)務(wù),硬件結(jié)構(gòu)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(chǔ)上的軟件比較簡(jiǎn)單,而且多由終端生產(chǎn)廠(chǎng)商自己研究開(kāi)發(fā),軟件和用戶(hù)界面都已經(jīng)固化到終端里,不能修改,或只能通過(guò)廠(chǎng)家修改和升級(jí)。
如今移動(dòng)終端數(shù)據(jù)處理能力不斷增強(qiáng),其應(yīng)用也日益多樣化,對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的軟硬件資源要求不斷提高,移動(dòng)終端已不再是傳統(tǒng)意義上的移動(dòng)電話(huà),除了簡(jiǎn)單的話(huà)音通信功能外,它還具備數(shù)據(jù)通信和數(shù)據(jù)計(jì)算功能。現(xiàn)有的多功能終端能滿(mǎn)足一定的數(shù)據(jù)處理能力,它們多采用ARM9或者ARM11等功能較強(qiáng)的處理器作為控制芯片,而且具有較強(qiáng)的獨(dú)立終端操作系統(tǒng),操作系統(tǒng)或通過(guò)JAVA和BREW等應(yīng)用運(yùn)行平臺(tái)對(duì)外開(kāi)放應(yīng)用程序接口(API),以便第三方應(yīng)用和業(yè)務(wù)客戶(hù)端能通過(guò)下載運(yùn)行于終端之上。
目前市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了很多功能強(qiáng)大的雙處理器(CPU)終端,現(xiàn)階段的智能移動(dòng)終端一般就是指這種具備了兩個(gè)處理器的終端。圍繞這兩個(gè)CPU形成移動(dòng)智能終端中的兩個(gè)子系統(tǒng):通信子系統(tǒng)和應(yīng)用子系統(tǒng)。目前的這種終端由于標(biāo)準(zhǔn)化程度還不夠,不能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的廣泛互通,不能實(shí)現(xiàn)外部功能接口的互通,也不能實(shí)現(xiàn)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(qiáng)大而復(fù)雜的硬件資源需要系統(tǒng)化管理,單獨(dú)的智能移動(dòng)終端操作系統(tǒng)主要用來(lái)完成諸如進(jìn)程、內(nèi)存、外部設(shè)備等系統(tǒng)資源的調(diào)度和管理,并提供或通過(guò)JAVA或BREW等應(yīng)用運(yùn)行平臺(tái)為上層應(yīng)用軟件提供服務(wù)。
現(xiàn)階段存在的移動(dòng)終端,除了傳統(tǒng)的話(huà)音終端外,多功能終端和初期的智能終端都逐漸趨于開(kāi)放,功能組件逐漸模塊化,加上OMA、3GPP、OMTP等標(biāo)準(zhǔn)化組織的推動(dòng),無(wú)線(xiàn)移動(dòng)終端日益具備了規(guī)范的邏輯體系結(jié)構(gòu),如圖1所示。
基于硬件平臺(tái)(ASIC、外部設(shè)備)上的包括操作系統(tǒng)、應(yīng)用平臺(tái)、應(yīng)用程序和業(yè)務(wù)客戶(hù)端程序都是通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn),我們統(tǒng)稱(chēng)之為終端軟件。
終端操作系統(tǒng)
移動(dòng)終端操作系統(tǒng)作為連接軟硬件、承載應(yīng)用的關(guān)鍵平臺(tái),在智能終端中扮演著舉足輕重的角色。目前市場(chǎng)上主流的普通多功能終端操作系統(tǒng)主要有Nucleus PLUS、pSOSystem等,主流的智能終端操作系統(tǒng)有Symbian、Windows CE、Palm OS、Linux等。
Nucleus PLUS 是由Accelerated Technology Inc.(ATI)公司推出的、專(zhuān)為實(shí)時(shí)嵌入式應(yīng)用設(shè)計(jì)的一個(gè)搶先式多任務(wù)操作系統(tǒng)內(nèi)核,其95%的代碼是用ANSI C寫(xiě)成的,因此非常便于移植并能夠支持大多數(shù)類(lèi)型的處理器。從實(shí)現(xiàn)角度來(lái)看,Nucleus PLUS 是一組C函數(shù)庫(kù),應(yīng)用程序代碼與核心函數(shù)庫(kù)連接在一起,生成一個(gè)目標(biāo)代碼,下載到目標(biāo)板的RAM中或直接燒錄到目標(biāo)板的ROM中執(zhí)行。在典型的目標(biāo)環(huán)境中,Nucleus PLUS 核心代碼區(qū)一般不超過(guò)20K字節(jié)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(gè)組件非常易于替換和復(fù)用。
pSOSystem(簡(jiǎn)稱(chēng)pSOS)是集成系統(tǒng)有限公司(Integrated Systems)研發(fā)的產(chǎn)品,它是一個(gè)由標(biāo)準(zhǔn)組件組成的、可擴(kuò)展可裁減的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),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(dú)立,開(kāi)發(fā)者可根據(jù)應(yīng)用要求擴(kuò)展系統(tǒng)功能和存儲(chǔ)容量。pSOS在中國(guó)市場(chǎng)占有率較高,主要應(yīng)用領(lǐng)域包括通訊、航天、信息家電以及工業(yè)控制。pSOSystem的主要缺點(diǎn)在于其上下文切換時(shí)間長(zhǎng),實(shí)時(shí)性不強(qiáng),采用的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境Sniff Plus與產(chǎn)品兼容性不好,部分關(guān)鍵功能無(wú)法使用。
Symbian公司是由諾基亞與松下、愛(ài)立信、Psion等公司聯(lián)合注資的,它的成立就是要防堵微軟的移動(dòng)終端市場(chǎng)的進(jìn)入和稱(chēng)霸企圖,為未來(lái)智能無(wú)線(xiàn)移動(dòng)終端提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)平臺(tái)。Symbian OS是一個(gè)實(shí)時(shí)性、多任務(wù)、多線(xiàn)程的純32位的操作系統(tǒng)。其前身是Psion Software公司的Epoc操作系統(tǒng)。它的特點(diǎn)是功耗低,內(nèi)存占用少,適合硬件受限的移動(dòng)終端。再加上它的技術(shù)支持上都是一些老牌的具有豐富經(jīng)驗(yàn)的手機(jī)制造商,所以它們與2G、2.5G、3G有平滑接口,而適應(yīng)手機(jī)范圍跨GSM/GPRS/WCDMA和CDMA2000兩大系列。對(duì)原有的通信協(xié)議,外設(shè)支持全部繼承,因此受到了占世界產(chǎn)量75%以上的終端制造商的歡迎。
最早微軟推出了用于手機(jī)的Windows CE 1.0和Windows CE 2.0,后來(lái)又于2000年推出了Windows CE 3.0,曾以Pocket PC和Smartphone命名該針對(duì)移動(dòng)終端的操作系統(tǒng),目前用于移動(dòng)通信終端的Windows CE 3.0統(tǒng)稱(chēng)為Windows Mobile。Windows CE 3.0專(zhuān)門(mén)用于為包括移動(dòng)與低能耗設(shè)備在內(nèi)的大量產(chǎn)品建立動(dòng)態(tài)應(yīng)用程序及服務(wù)。此外,Windows CE 3.0的擴(kuò)展平臺(tái)特性集實(shí)現(xiàn)了模塊化,因此,開(kāi)發(fā)人員可以?xún)H從200多個(gè)成熟的前沿操作系統(tǒng)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(jié)構(gòu)、180余種CPU上,可以用于許多種不同的設(shè)備,包括工業(yè)自動(dòng)化、手持便攜式PC、高速數(shù)據(jù)獲取設(shè)備以及一些用戶(hù)應(yīng)用程序如游戲控制臺(tái)和機(jī)頂盒。目前主要被一些新興或有IT基礎(chǔ)的廠(chǎng)商所采用,并與PC應(yīng)用聯(lián)系緊密。
Palm OS是一種32位的嵌入式操作系統(tǒng)。此系統(tǒng)是3Com公司的Palm Computing 部開(kāi)發(fā)的。Palm OS最初是定位于掌上電腦的操作系統(tǒng),但是隨著手機(jī)和掌上電腦的不斷融合,Palm OS已經(jīng)在通信方面作出了努力。Handspring已經(jīng)推出了支持GSM和CDMA等不同制式移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)的掌上電腦,使用的就是Palm OS操作系統(tǒng)。
嵌入式設(shè)備非常適合像Linux這樣的操作系統(tǒng),因?yàn)長(zhǎng)inux本身是開(kāi)放源代碼的,而從源代碼級(jí)來(lái)對(duì)個(gè)性化的產(chǎn)品進(jìn)行定制是最根本和最深入的。開(kāi)發(fā)人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了諸如互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、工業(yè)控制系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)獲取設(shè)備的相關(guān)產(chǎn)品。隨著嵌入式Linux技術(shù)的不斷成熟,它已能夠滿(mǎn)足更加靈活的體積要求,并支持越來(lái)越多的不同體系結(jié)構(gòu)的處理器產(chǎn)品,開(kāi)始逐步進(jìn)入主流的嵌入式市場(chǎng)。然而,嵌入式Linux在發(fā)展過(guò)程中也遇到了一些制約瓶頸。首先,嵌入式Linux系統(tǒng)在這個(gè)領(lǐng)域的產(chǎn)品發(fā)展比較晚,開(kāi)發(fā)的時(shí)間比較短,在某些方面還有待成熟;其次,嵌入式設(shè)備個(gè)性化比較強(qiáng),導(dǎo)致從事嵌入式Linux開(kāi)發(fā)的廠(chǎng)商所開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品現(xiàn)在互不兼容。在眾多Linux開(kāi)發(fā)人員的共同努力下,它正在不斷地完善以滿(mǎn)足新一代消費(fèi)產(chǎn)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(tǒng)的手機(jī)——A760。
操作系統(tǒng)的優(yōu)劣決定了手機(jī)的品位和性能,操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)得越好,不僅用戶(hù)使用方便,而且可以為用戶(hù)提供眾多的新功能和應(yīng)用。從技術(shù)發(fā)展角度看,操作系統(tǒng)將為終端加快更新?lián)Q代提供必要和充分的條件。
應(yīng)用運(yùn)行平臺(tái)
應(yīng)用運(yùn)行平臺(tái)的引入使終端更加開(kāi)放,允許終端從移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商的移動(dòng)門(mén)戶(hù)上或互聯(lián)網(wǎng)上下載各種應(yīng)用程序,并在手機(jī)創(chuàng)造可執(zhí)行環(huán)境,然后以在線(xiàn)或離線(xiàn)的方式運(yùn)行這些程序,從而得到所需的服務(wù)。由于定義了可執(zhí)行程序下載的標(biāo)準(zhǔn),并在手機(jī)上創(chuàng)立了可執(zhí)行環(huán)境,由此,在移動(dòng)通信業(yè)第一次為軟件開(kāi)發(fā)商創(chuàng)造了巨大的商業(yè)機(jī)會(huì),手機(jī)用戶(hù)在得到豐富應(yīng)用體驗(yàn)的同時(shí),也大大提高了運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)流量。Java是目前最主流的應(yīng)用平臺(tái),BREW在CDMA終端中應(yīng)用廣泛,Microsoft.NET也隨著Windows Mobile的推廣日益興盛。
Java由于它簡(jiǎn)便易行、跨平臺(tái)、開(kāi)放等特點(diǎn)受到了廣泛的歡迎。它可以做到與平臺(tái)無(wú)關(guān)“一次編寫(xiě),到處運(yùn)行”。J2ME(Java 2 Micro Edition)作為Java 2平臺(tái)的一部分,與J2SE、J2EE一道,為無(wú)線(xiàn)應(yīng)用的客戶(hù)端和服務(wù)器端建立了完整的開(kāi)發(fā)和部署環(huán)境。由于專(zhuān)門(mén)針對(duì)多樣化的嵌入設(shè)備和消費(fèi)電子設(shè)備,J2ME的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的編程序語(yǔ)言和規(guī)范有一些不同,它是由配置(Configuration)、簡(jiǎn)表(Profile)和可選包(Optional Package)三要素構(gòu)成。J2ME技術(shù)由一個(gè)虛擬機(jī)和一組API組成,這組API適合于為消費(fèi)和嵌入式電子設(shè)備提供經(jīng)過(guò)剪裁的運(yùn)行環(huán)境。Java的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)是它能同時(shí)為多種連網(wǎng)的便攜機(jī)、臺(tái)式機(jī)或其它工作站和服務(wù)器提供服務(wù),無(wú)論運(yùn)行在這些客戶(hù)機(jī)上的軟件是Java applets 、獨(dú)立的Java程序、HTML瀏覽器還是本地的應(yīng)用程序,它都可以同時(shí)支持。利用J2ME,這些企業(yè)系統(tǒng)也可以直接與各種電子設(shè)備進(jìn)行通信。
J2ME體系的一般結(jié)構(gòu)是:由Configuration定義的Java虛擬機(jī)運(yùn)行于設(shè)備的宿主操作系統(tǒng)之上,構(gòu)成整個(gè)平臺(tái)的基礎(chǔ)。Configuration提供了基本的語(yǔ)言特性,Profile提供針對(duì)設(shè)備的特殊功能API和擴(kuò)展類(lèi)庫(kù)。應(yīng)用程序的運(yùn)行環(huán)境需要一個(gè)Configuration和至少一個(gè)Profile,多個(gè)Profile可以共存,也可以疊加。
BREW是高通2001年1月推出的無(wú)線(xiàn)移動(dòng)終端應(yīng)用軟件的運(yùn)行平臺(tái),它擴(kuò)展了Rex操作系統(tǒng)的功能,而又扮演開(kāi)發(fā)平臺(tái)的角色。BREW平臺(tái)為無(wú)線(xiàn)設(shè)備提供開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)的應(yīng)用程序執(zhí)行環(huán)境,是無(wú)線(xiàn)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)、設(shè)備配置、應(yīng)用程序發(fā)布以及計(jì)費(fèi)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(kāi)發(fā)者的BREW SDK (軟件開(kāi)發(fā)包)、面向設(shè)備制造商的BREW應(yīng)用程序平臺(tái)和移植工具以及由運(yùn)營(yíng)商控制和管理的BREW分發(fā)系統(tǒng)(BDS)。利用該系統(tǒng),開(kāi)發(fā)者開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序可以輕松投入市場(chǎng)并協(xié)調(diào)計(jì)費(fèi)和支付過(guò)程。
Microsoft.NET 是Microsoft XML Web services平臺(tái)。XML Web services允許應(yīng)用程序通過(guò)Internet進(jìn)行通訊和共享數(shù)據(jù),而不管所采用的是哪種操作系統(tǒng)、設(shè)備或編程語(yǔ)言。 Microsoft.NET平臺(tái)提供創(chuàng)建XML Web services 并將這些服務(wù)集成在一起之所需。對(duì)個(gè)人用戶(hù)的好處是無(wú)縫的、吸引人的體驗(yàn)。
本講小結(jié)
目前市場(chǎng)上高、中、低端無(wú)線(xiàn)移動(dòng)終端并存,分別滿(mǎn)足不同用戶(hù)群體的需要,但在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)具備獨(dú)立操作系統(tǒng)和一定開(kāi)放接口的多功能終端將繼續(xù)占據(jù)主導(dǎo)地位,在這段時(shí)間內(nèi),終端硬件平臺(tái)由TI、Qualcomm等公司提供核心Modem芯片和解決方案,協(xié)處理器和雙處理器結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定,所以終端上的操作系統(tǒng)、運(yùn)行平臺(tái)、游戲、客戶(hù)端等應(yīng)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(yīng)用軟件之間兼容性和互通性差,因此終端上的軟件開(kāi)發(fā)也就成為終端生產(chǎn)廠(chǎng)商研發(fā)的重點(diǎn)。隨著終端技術(shù)發(fā)展和標(biāo)準(zhǔn)化工作的推進(jìn),移動(dòng)終端必然更加開(kāi)放和功能標(biāo)準(zhǔn)化,到時(shí),終端成本降低,成為用戶(hù)使用全業(yè)務(wù)的載體,到時(shí)終端的發(fā)展受限于通信業(yè)務(wù)發(fā)展。
也正因?yàn)橐苿?dòng)終端和業(yè)務(wù)現(xiàn)階段的多樣性以及技術(shù)產(chǎn)品的非嚴(yán)格規(guī)范性,在將來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)另外一個(gè)發(fā)展動(dòng)向也值得注意,即運(yùn)營(yíng)商將向終端制造商直接定制某些特殊要求的終端,這對(duì)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)是競(jìng)爭(zhēng)所需。另外,由于終端的多業(yè)務(wù)、多服務(wù)也不可能制造出萬(wàn)能的全標(biāo)準(zhǔn)化終端,未來(lái)無(wú)線(xiàn)移動(dòng)終端發(fā)展將會(huì)根據(jù)用戶(hù)需要和各方利益在定制和標(biāo)準(zhǔn)化之間取得平衡。
本文與上一講“無(wú)線(xiàn)移動(dòng)終端的歷史及其硬件結(jié)構(gòu)演進(jìn)”和下一講“通信業(yè)務(wù)引領(lǐng)無(wú)線(xiàn)移動(dòng)終端發(fā)展未來(lái)”合起來(lái),將對(duì)我國(guó)無(wú)線(xiàn)移動(dòng)終端的過(guò)去、現(xiàn)狀和未來(lái)以及無(wú)線(xiàn)移動(dòng)終端上的主要技術(shù)有一個(gè)較詳細(xì)的介紹。
無(wú)線(xiàn)移動(dòng)終端的現(xiàn)狀
針對(duì)不同的用戶(hù)群體,現(xiàn)階段無(wú)線(xiàn)移動(dòng)終端高、中、低端三大類(lèi)并存,而且多功能終端占據(jù)主要市場(chǎng)。多功能終端較傳統(tǒng)話(huà)音手機(jī)功能豐富,它可以攝像、拍照,可以有PDA、MP3甚至計(jì)算機(jī)的處理功能,它也可以看電視,下載視頻節(jié)目,還可以做電子錢(qián)包或成為電子商務(wù)終端。但這種終端由于通信能力和主CPU數(shù)據(jù)處理能力的限制,需要復(fù)雜數(shù)據(jù)處理能力的業(yè)務(wù)的實(shí)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(dòng)網(wǎng)絡(luò)傳輸能力限制而出現(xiàn)不能無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)膯?wèn)題,到了網(wǎng)絡(luò)電視和流媒體,對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸能力的要求就更高了。所以總的來(lái)說(shuō),現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)條件下,業(yè)務(wù)已經(jīng)多種多樣,但還是不能滿(mǎn)足用戶(hù)體驗(yàn)需求,很多業(yè)務(wù)目前只是起步階段,是3G業(yè)務(wù)的一個(gè)雛形,到了3G或者后來(lái)的4G,開(kāi)放的智能終端最終滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)移動(dòng)通信的需求。
傳統(tǒng)意義上的移動(dòng)業(yè)務(wù)局限于話(huà)音業(yè)務(wù),硬件結(jié)構(gòu)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(chǔ)上的軟件比較簡(jiǎn)單,而且多由終端生產(chǎn)廠(chǎng)商自己研究開(kāi)發(fā),軟件和用戶(hù)界面都已經(jīng)固化到終端里,不能修改,或只能通過(guò)廠(chǎng)家修改和升級(jí)。
如今移動(dòng)終端數(shù)據(jù)處理能力不斷增強(qiáng),其應(yīng)用也日益多樣化,對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的軟硬件資源要求不斷提高,移動(dòng)終端已不再是傳統(tǒng)意義上的移動(dòng)電話(huà),除了簡(jiǎn)單的話(huà)音通信功能外,它還具備數(shù)據(jù)通信和數(shù)據(jù)計(jì)算功能。現(xiàn)有的多功能終端能滿(mǎn)足一定的數(shù)據(jù)處理能力,它們多采用ARM9或者ARM11等功能較強(qiáng)的處理器作為控制芯片,而且具有較強(qiáng)的獨(dú)立終端操作系統(tǒng),操作系統(tǒng)或通過(guò)JAVA和BREW等應(yīng)用運(yùn)行平臺(tái)對(duì)外開(kāi)放應(yīng)用程序接口(API),以便第三方應(yīng)用和業(yè)務(wù)客戶(hù)端能通過(guò)下載運(yùn)行于終端之上。
目前市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了很多功能強(qiáng)大的雙處理器(CPU)終端,現(xiàn)階段的智能移動(dòng)終端一般就是指這種具備了兩個(gè)處理器的終端。圍繞這兩個(gè)CPU形成移動(dòng)智能終端中的兩個(gè)子系統(tǒng):通信子系統(tǒng)和應(yīng)用子系統(tǒng)。目前的這種終端由于標(biāo)準(zhǔn)化程度還不夠,不能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的廣泛互通,不能實(shí)現(xiàn)外部功能接口的互通,也不能實(shí)現(xiàn)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(qiáng)大而復(fù)雜的硬件資源需要系統(tǒng)化管理,單獨(dú)的智能移動(dòng)終端操作系統(tǒng)主要用來(lái)完成諸如進(jìn)程、內(nèi)存、外部設(shè)備等系統(tǒng)資源的調(diào)度和管理,并提供或通過(guò)JAVA或BREW等應(yīng)用運(yùn)行平臺(tái)為上層應(yīng)用軟件提供服務(wù)。
現(xiàn)階段存在的移動(dòng)終端,除了傳統(tǒng)的話(huà)音終端外,多功能終端和初期的智能終端都逐漸趨于開(kāi)放,功能組件逐漸模塊化,加上OMA、3GPP、OMTP等標(biāo)準(zhǔn)化組織的推動(dòng),無(wú)線(xiàn)移動(dòng)終端日益具備了規(guī)范的邏輯體系結(jié)構(gòu),如圖1所示。
基于硬件平臺(tái)(ASIC、外部設(shè)備)上的包括操作系統(tǒng)、應(yīng)用平臺(tái)、應(yīng)用程序和業(yè)務(wù)客戶(hù)端程序都是通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn),我們統(tǒng)稱(chēng)之為終端軟件。
終端操作系統(tǒng)
移動(dòng)終端操作系統(tǒng)作為連接軟硬件、承載應(yīng)用的關(guān)鍵平臺(tái),在智能終端中扮演著舉足輕重的角色。目前市場(chǎng)上主流的普通多功能終端操作系統(tǒng)主要有Nucleus PLUS、pSOSystem等,主流的智能終端操作系統(tǒng)有Symbian、Windows CE、Palm OS、Linux等。
Nucleus PLUS 是由Accelerated Technology Inc.(ATI)公司推出的、專(zhuān)為實(shí)時(shí)嵌入式應(yīng)用設(shè)計(jì)的一個(gè)搶先式多任務(wù)操作系統(tǒng)內(nèi)核,其95%的代碼是用ANSI C寫(xiě)成的,因此非常便于移植并能夠支持大多數(shù)類(lèi)型的處理器。從實(shí)現(xiàn)角度來(lái)看,Nucleus PLUS 是一組C函數(shù)庫(kù),應(yīng)用程序代碼與核心函數(shù)庫(kù)連接在一起,生成一個(gè)目標(biāo)代碼,下載到目標(biāo)板的RAM中或直接燒錄到目標(biāo)板的ROM中執(zhí)行。在典型的目標(biāo)環(huán)境中,Nucleus PLUS 核心代碼區(qū)一般不超過(guò)20K字節(jié)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(gè)組件非常易于替換和復(fù)用。
pSOSystem(簡(jiǎn)稱(chēng)pSOS)是集成系統(tǒng)有限公司(Integrated Systems)研發(fā)的產(chǎn)品,它是一個(gè)由標(biāo)準(zhǔn)組件組成的、可擴(kuò)展可裁減的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),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(dú)立,開(kāi)發(fā)者可根據(jù)應(yīng)用要求擴(kuò)展系統(tǒng)功能和存儲(chǔ)容量。pSOS在中國(guó)市場(chǎng)占有率較高,主要應(yīng)用領(lǐng)域包括通訊、航天、信息家電以及工業(yè)控制。pSOSystem的主要缺點(diǎn)在于其上下文切換時(shí)間長(zhǎng),實(shí)時(shí)性不強(qiáng),采用的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境Sniff Plus與產(chǎn)品兼容性不好,部分關(guān)鍵功能無(wú)法使用。
Symbian公司是由諾基亞與松下、愛(ài)立信、Psion等公司聯(lián)合注資的,它的成立就是要防堵微軟的移動(dòng)終端市場(chǎng)的進(jìn)入和稱(chēng)霸企圖,為未來(lái)智能無(wú)線(xiàn)移動(dòng)終端提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)平臺(tái)。Symbian OS是一個(gè)實(shí)時(shí)性、多任務(wù)、多線(xiàn)程的純32位的操作系統(tǒng)。其前身是Psion Software公司的Epoc操作系統(tǒng)。它的特點(diǎn)是功耗低,內(nèi)存占用少,適合硬件受限的移動(dòng)終端。再加上它的技術(shù)支持上都是一些老牌的具有豐富經(jīng)驗(yàn)的手機(jī)制造商,所以它們與2G、2.5G、3G有平滑接口,而適應(yīng)手機(jī)范圍跨GSM/GPRS/WCDMA和CDMA2000兩大系列。對(duì)原有的通信協(xié)議,外設(shè)支持全部繼承,因此受到了占世界產(chǎn)量75%以上的終端制造商的歡迎。
最早微軟推出了用于手機(jī)的Windows CE 1.0和Windows CE 2.0,后來(lái)又于2000年推出了Windows CE 3.0,曾以Pocket PC和Smartphone命名該針對(duì)移動(dòng)終端的操作系統(tǒng),目前用于移動(dòng)通信終端的Windows CE 3.0統(tǒng)稱(chēng)為Windows Mobile。Windows CE 3.0專(zhuān)門(mén)用于為包括移動(dòng)與低能耗設(shè)備在內(nèi)的大量產(chǎn)品建立動(dòng)態(tài)應(yīng)用程序及服務(wù)。此外,Windows CE 3.0的擴(kuò)展平臺(tái)特性集實(shí)現(xiàn)了模塊化,因此,開(kāi)發(fā)人員可以?xún)H從200多個(gè)成熟的前沿操作系統(tǒng)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(jié)構(gòu)、180余種CPU上,可以用于許多種不同的設(shè)備,包括工業(yè)自動(dòng)化、手持便攜式PC、高速數(shù)據(jù)獲取設(shè)備以及一些用戶(hù)應(yīng)用程序如游戲控制臺(tái)和機(jī)頂盒。目前主要被一些新興或有IT基礎(chǔ)的廠(chǎng)商所采用,并與PC應(yīng)用聯(lián)系緊密。
Palm OS是一種32位的嵌入式操作系統(tǒng)。此系統(tǒng)是3Com公司的Palm Computing 部開(kāi)發(fā)的。Palm OS最初是定位于掌上電腦的操作系統(tǒng),但是隨著手機(jī)和掌上電腦的不斷融合,Palm OS已經(jīng)在通信方面作出了努力。Handspring已經(jīng)推出了支持GSM和CDMA等不同制式移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)的掌上電腦,使用的就是Palm OS操作系統(tǒng)。
嵌入式設(shè)備非常適合像Linux這樣的操作系統(tǒng),因?yàn)長(zhǎng)inux本身是開(kāi)放源代碼的,而從源代碼級(jí)來(lái)對(duì)個(gè)性化的產(chǎn)品進(jìn)行定制是最根本和最深入的。開(kāi)發(fā)人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了諸如互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、工業(yè)控制系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)獲取設(shè)備的相關(guān)產(chǎn)品。隨著嵌入式Linux技術(shù)的不斷成熟,它已能夠滿(mǎn)足更加靈活的體積要求,并支持越來(lái)越多的不同體系結(jié)構(gòu)的處理器產(chǎn)品,開(kāi)始逐步進(jìn)入主流的嵌入式市場(chǎng)。然而,嵌入式Linux在發(fā)展過(guò)程中也遇到了一些制約瓶頸。首先,嵌入式Linux系統(tǒng)在這個(gè)領(lǐng)域的產(chǎn)品發(fā)展比較晚,開(kāi)發(fā)的時(shí)間比較短,在某些方面還有待成熟;其次,嵌入式設(shè)備個(gè)性化比較強(qiáng),導(dǎo)致從事嵌入式Linux開(kāi)發(fā)的廠(chǎng)商所開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品現(xiàn)在互不兼容。在眾多Linux開(kāi)發(fā)人員的共同努力下,它正在不斷地完善以滿(mǎn)足新一代消費(fèi)產(chǎn)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(tǒng)的手機(jī)——A760。
操作系統(tǒng)的優(yōu)劣決定了手機(jī)的品位和性能,操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)得越好,不僅用戶(hù)使用方便,而且可以為用戶(hù)提供眾多的新功能和應(yīng)用。從技術(shù)發(fā)展角度看,操作系統(tǒng)將為終端加快更新?lián)Q代提供必要和充分的條件。
應(yīng)用運(yùn)行平臺(tái)
應(yīng)用運(yùn)行平臺(tái)的引入使終端更加開(kāi)放,允許終端從移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商的移動(dòng)門(mén)戶(hù)上或互聯(lián)網(wǎng)上下載各種應(yīng)用程序,并在手機(jī)創(chuàng)造可執(zhí)行環(huán)境,然后以在線(xiàn)或離線(xiàn)的方式運(yùn)行這些程序,從而得到所需的服務(wù)。由于定義了可執(zhí)行程序下載的標(biāo)準(zhǔn),并在手機(jī)上創(chuàng)立了可執(zhí)行環(huán)境,由此,在移動(dòng)通信業(yè)第一次為軟件開(kāi)發(fā)商創(chuàng)造了巨大的商業(yè)機(jī)會(huì),手機(jī)用戶(hù)在得到豐富應(yīng)用體驗(yàn)的同時(shí),也大大提高了運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)流量。Java是目前最主流的應(yīng)用平臺(tái),BREW在CDMA終端中應(yīng)用廣泛,Microsoft.NET也隨著Windows Mobile的推廣日益興盛。
Java由于它簡(jiǎn)便易行、跨平臺(tái)、開(kāi)放等特點(diǎn)受到了廣泛的歡迎。它可以做到與平臺(tái)無(wú)關(guān)“一次編寫(xiě),到處運(yùn)行”。J2ME(Java 2 Micro Edition)作為Java 2平臺(tái)的一部分,與J2SE、J2EE一道,為無(wú)線(xiàn)應(yīng)用的客戶(hù)端和服務(wù)器端建立了完整的開(kāi)發(fā)和部署環(huán)境。由于專(zhuān)門(mén)針對(duì)多樣化的嵌入設(shè)備和消費(fèi)電子設(shè)備,J2ME的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的編程序語(yǔ)言和規(guī)范有一些不同,它是由配置(Configuration)、簡(jiǎn)表(Profile)和可選包(Optional Package)三要素構(gòu)成。J2ME技術(shù)由一個(gè)虛擬機(jī)和一組API組成,這組API適合于為消費(fèi)和嵌入式電子設(shè)備提供經(jīng)過(guò)剪裁的運(yùn)行環(huán)境。Java的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)是它能同時(shí)為多種連網(wǎng)的便攜機(jī)、臺(tái)式機(jī)或其它工作站和服務(wù)器提供服務(wù),無(wú)論運(yùn)行在這些客戶(hù)機(jī)上的軟件是Java applets 、獨(dú)立的Java程序、HTML瀏覽器還是本地的應(yīng)用程序,它都可以同時(shí)支持。利用J2ME,這些企業(yè)系統(tǒng)也可以直接與各種電子設(shè)備進(jìn)行通信。
J2ME體系的一般結(jié)構(gòu)是:由Configuration定義的Java虛擬機(jī)運(yùn)行于設(shè)備的宿主操作系統(tǒng)之上,構(gòu)成整個(gè)平臺(tái)的基礎(chǔ)。Configuration提供了基本的語(yǔ)言特性,Profile提供針對(duì)設(shè)備的特殊功能API和擴(kuò)展類(lèi)庫(kù)。應(yīng)用程序的運(yùn)行環(huán)境需要一個(gè)Configuration和至少一個(gè)Profile,多個(gè)Profile可以共存,也可以疊加。
BREW是高通2001年1月推出的無(wú)線(xiàn)移動(dòng)終端應(yīng)用軟件的運(yùn)行平臺(tái),它擴(kuò)展了Rex操作系統(tǒng)的功能,而又扮演開(kāi)發(fā)平臺(tái)的角色。BREW平臺(tái)為無(wú)線(xiàn)設(shè)備提供開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)的應(yīng)用程序執(zhí)行環(huán)境,是無(wú)線(xiàn)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)、設(shè)備配置、應(yīng)用程序發(fā)布以及計(jì)費(fèi)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(kāi)發(fā)者的BREW SDK (軟件開(kāi)發(fā)包)、面向設(shè)備制造商的BREW應(yīng)用程序平臺(tái)和移植工具以及由運(yùn)營(yíng)商控制和管理的BREW分發(fā)系統(tǒng)(BDS)。利用該系統(tǒng),開(kāi)發(fā)者開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序可以輕松投入市場(chǎng)并協(xié)調(diào)計(jì)費(fèi)和支付過(guò)程。
Microsoft.NET 是Microsoft XML Web services平臺(tái)。XML Web services允許應(yīng)用程序通過(guò)Internet進(jìn)行通訊和共享數(shù)據(jù),而不管所采用的是哪種操作系統(tǒng)、設(shè)備或編程語(yǔ)言。 Microsoft.NET平臺(tái)提供創(chuàng)建XML Web services 并將這些服務(wù)集成在一起之所需。對(duì)個(gè)人用戶(hù)的好處是無(wú)縫的、吸引人的體驗(yàn)。
本講小結(jié)
目前市場(chǎng)上高、中、低端無(wú)線(xiàn)移動(dòng)終端并存,分別滿(mǎn)足不同用戶(hù)群體的需要,但在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)具備獨(dú)立操作系統(tǒng)和一定開(kāi)放接口的多功能終端將繼續(xù)占據(jù)主導(dǎo)地位,在這段時(shí)間內(nèi),終端硬件平臺(tái)由TI、Qualcomm等公司提供核心Modem芯片和解決方案,協(xié)處理器和雙處理器結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定,所以終端上的操作系統(tǒng)、運(yùn)行平臺(tái)、游戲、客戶(hù)端等應(yīng)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(yīng)用軟件之間兼容性和互通性差,因此終端上的軟件開(kāi)發(fā)也就成為終端生產(chǎn)廠(chǎng)商研發(fā)的重點(diǎn)。隨著終端技術(shù)發(fā)展和標(biāo)準(zhǔn)化工作的推進(jìn),移動(dòng)終端必然更加開(kāi)放和功能標(biāo)準(zhǔn)化,到時(shí),終端成本降低,成為用戶(hù)使用全業(yè)務(wù)的載體,到時(shí)終端的發(fā)展受限于通信業(yè)務(wù)發(fā)展。
也正因?yàn)橐苿?dòng)終端和業(yè)務(wù)現(xiàn)階段的多樣性以及技術(shù)產(chǎn)品的非嚴(yán)格規(guī)范性,在將來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)另外一個(gè)發(fā)展動(dòng)向也值得注意,即運(yùn)營(yíng)商將向終端制造商直接定制某些特殊要求的終端,這對(duì)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)是競(jìng)爭(zhēng)所需。另外,由于終端的多業(yè)務(wù)、多服務(wù)也不可能制造出萬(wàn)能的全標(biāo)準(zhǔn)化終端,未來(lái)無(wú)線(xiàn)移動(dòng)終端發(fā)展將會(huì)根據(jù)用戶(hù)需要和各方利益在定制和標(biāo)準(zhǔn)化之間取得平衡。
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