無線通信終端研究論文

1、無線通信終端研究論文 由于計算機硬件發(fā)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(wěn)定。隨著互聯(lián)網(wǎng)的推動以及通信業(yè)的自身發(fā)展,無線移動終端產業(yè)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(tǒng)、運行平臺、應用程序琳瑯滿目,各種網(wǎng)絡業(yè)務也正向互相融合的方向發(fā)展,而支撐終端產業(yè)發(fā)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(fā)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(yè)務引領無線移動終端發(fā)展未來”合起來,將對我國無線移動終端的過去、現(xiàn)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

2、線移動終端的現(xiàn)狀 針對不同的用戶群體,現(xiàn)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(jù)主要市場。多功能終端較傳統(tǒng)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(jié)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(shù)據(jù)處理能力的限制,需要復雜數(shù)據(jù)處理能力的業(yè)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(wǎng)絡傳輸能力限制而出現(xiàn)不能無線傳輸?shù)膯栴},到了網(wǎng)絡電視和流媒體,對網(wǎng)絡傳輸能力的要求就更高了。所以總的來說,現(xiàn)有網(wǎng)絡條件下,業(yè)務已經多種多樣,但還是不能滿足用戶體驗需求,很多業(yè)務目前只是起步階段

3、,是3G業(yè)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(tǒng)意義上的移動業(yè)務局限于話音業(yè)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(fā),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(shù)據(jù)處理能力不斷增強,其應用也日益多樣化,對整個系統(tǒng)的軟硬件資源要求不斷提高,移動終端已不再是傳統(tǒng)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(shù)據(jù)通信和數(shù)據(jù)計算功能?，F(xiàn)有的多功能終端能滿足一定的數(shù)據(jù)處理能力,它們多采用ARM9或者ARM11等功能較強的處理器作為控制

4、芯片,而且具有較強的獨立終端操作系統(tǒng),操作系統(tǒng)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(yè)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(xiàn)了很多功能強大的雙處理器(CPU)終端,現(xiàn)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(tǒng):通信子系統(tǒng)和應用子系統(tǒng)。目前的這種終端由于標準化程度還不夠,不能實現(xiàn)應用的廣泛互通,不能實現(xiàn)外部功能接口的互通,也不能實現(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,這樣強大而復雜的硬件資源需要系統(tǒng)化管理,單獨的智能移動終端操作系統(tǒng)主要用來完成諸

5、如進程、內存、外部設備等系統(tǒng)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(xiàn)階段存在的移動終端,除了傳統(tǒng)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(guī)范的邏輯體系結構,如圖1所示。 移動終端操作系統(tǒng)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(tǒng)主要有NucleusPLUS、pSOSystem等,主流的智能終端操作系統(tǒng)有Symbian、WindowsCE、PalmOS、Linux等。 Nuc

6、leusPLUS是由AcceleratedTechnologyInc.(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(tǒng)內核,其95%的代碼是用ANSIC寫成的,因此非常便于移植并能夠支持大多數(shù)類型的處理器。從實現(xiàn)角度來看,NucleusPLUS是一組C函數(shù)庫,應用程序代碼與核心函數(shù)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(zhí)行。在典型的目標環(huán)境中,NucleusPLUS核心代碼區(qū)一般不超過20K字節(jié)大小。NucleusPLUS采用了軟件組件的方法,由于采用了軟件組件的方法,NucleusPLUS各個組件非常易于替換和復用。 pSOS

7、ystem(簡稱pSOS)是集成系統(tǒng)有限公司(IntegratedSystems)研發(fā)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(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功能模塊完全獨立,開發(fā)者可根據(jù)應用要求擴展系統(tǒng)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(yè)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(fā)環(huán)境SniffPlus與產品兼容性不好,部分關

8、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(lián)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(yè)平臺。SymbianOS是一個實時性、多任務、多線程的純32位的操作系統(tǒng)。其前身是PsionSoftware公司的Epoc操作系統(tǒng)。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(xié)議,外設支持全部繼承,因此受到了占世界產量7

9、5%以上的終端制造商的歡迎。最早微軟推出了用于手機的WindowsCE1.0和WindowsCE2.0,后來又于2000年推出了WindowsCE3.0,曾以PocketPC和Smartphone命名該針對移動終端的操作系統(tǒng),目前用于移動通信終端的WindowsCE3.0統(tǒng)稱為WindowsMobile。WindowsCE3.0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(tài)應用程序及服務。此外,WindowsCE3.0的擴展平臺特性集實現(xiàn)了模塊化,因此,開發(fā)人員可以僅從200多個成熟的前沿操作系統(tǒng)組件中選擇自己所需的組件。WindowsCE3.0可以工作在12種不同的處理器體系結構、18

10、0余種CPU上,可以用于許多種不同的設備,包括工業(yè)自動化、手持便攜式PC、高速數(shù)據(jù)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(lián)系緊密。 PalmOS是一種32位的嵌入式操作系統(tǒng)。此系統(tǒng)是3Com公司的PalmComputing部開發(fā)的。PalmOS最初是定位于掌上電腦的操作系統(tǒng),但是隨著手機和掌上電腦的不斷融合,PalmOS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(wǎng)絡的掌上電腦,使用的就是PalmOS操作系統(tǒng)。 嵌入式設備非常適合像Linux這樣的操作系統(tǒng),因為Linux本身是

11、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(fā)人員已經開發(fā)出了諸如互聯(lián)網(wǎng)應用、工業(yè)控制系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)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(fā)展過程中也遇到了一些制約瓶頸。首先,嵌入式Linux系統(tǒng)在這個領域的產品發(fā)展比較晚,開發(fā)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(fā)的廠商所開發(fā)的產品現(xiàn)在互不兼容。在眾多Linux開發(fā)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

12、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A760。 操作系統(tǒng)的優(yōu)劣決定了手機的品位和性能,操作系統(tǒng)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(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(lián)網(wǎng)上下載各種應用程序,并在手機創(chuàng)造可執(zhí)行環(huán)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(zhí)行程序下載的標準,并在手機上創(chuàng)立了可執(zhí)行環(huán)境,由此,在移動通信業(yè)第一次為軟件開發(fā)商創(chuàng)造了巨大的商業(yè)機會,手機用戶在得到豐富應

13、用體驗的同時,也大大提高了運營商的網(wǎng)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,也隨著WindowsMobile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(Java2MicroEdition)作為Java2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(fā)和部署環(huán)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(tǒng)的編程序語言和規(guī)范有一些不同,它是由配置(Configuration)、簡表(Profile)和可選包(Option

14、alPackage)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(huán)境。Java的一個關鍵優(yōu)點是它能同時為多種連網(wǎng)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Javaapplets、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(yè)系統(tǒng)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(tǒng)之上,構成整個平臺的基礎。Configuration提供了基本的語言特性,Profile提

15、供針對設備的特殊功能API和擴展類庫。應用程序的運行環(huán)境需要一個Configuration和至少一個Profile,多個Profile可以共存,也可以疊加。 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(tǒng)和一定開放接口的多功能終端將繼續(xù)占據(jù)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(xié)處理器和雙處理器結構相對穩(wěn)定,所以終端上的操作系統(tǒng)、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(fā)也就成為終端生產廠商研發(fā)的重點。隨著終端技術發(fā)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(yè)務的載體,到時終端的發(fā)展受限于通信業(yè)務