手机发展史与现状

手机发展史与现状 手机发展史与现状 如果说1960年代是大型机(Mainframe)的时代，1970年代是小型机(Microcomputer)的时代， 那么1980 年代无疑是个人电脑(PC)的时代，而1990 年代则是互联网的时代。2000 年以 后呢？或许是移动互联网的时代。 与电脑的发展历程类似，移动互联网的发展轨迹，看来也同样是以硬件的改进为先导，软件 的繁荣紧随其后，带动整个行业的井喷式的爆发性增长。 Figure 2. 第一代手机，俗称大哥大。 Courtesy http://farm3.static.flickr.com/2711/4149584622_1338223724_o.jpg 1980 年代，手机开始商用。第一代手机俗称大哥大，特点是无线网络通讯信道中传输的是 模拟信号。传输模拟信号有两个缺点，一是耗电，二是同一频段能够同时容纳的用户数量少。 因为耗电，所以手机必须携带大块的电池，导致体积庞大，形如板砖。街头流氓打架时，常 常捡起地上的板砖砸人，如果随身携带着大哥大，情急之时也可以把大哥大当板砖用。 以DSP 为核 的第二代手机的硬件架构 [4]。 Courtesy http://farm3.static.flickr.com/2751/4146507443_9601fd7d08_o.png 为什么传输模拟信号，会有耗电以及频段容量低的缺点？对比一下数字信号就清楚了。如果 把语音转换成数字，就可以采取数据压缩的 办法 鲁班奖评选办法下载鲁班奖评选办法下载鲁班奖评选办法下载企业年金办法下载企业年金办法下载 ，减少传输语音时占用的带宽。同时由于数 字信号容易处理，所以在传输数字语音信号时，可以使用复杂的传输 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 与控制，以便在同 一频段，同时容纳更多用户相互通话。而对于模拟信号，很难使用类似的协议与控制。 第二代手机的核 ，是数字信号处理器，DSP(Digital Signal Processor)。第二代手机的硬 件架构，如Figure 3 所示，分为三部分。 1. 射频芯片组 (Radio Subsystem)。它负责调制-发送，以及接收-解调无线信号。无论是发 送还是接收，射频芯片组只处理模拟信号。 2. 模拟基带芯片组(Analog Baseband)。这个芯片组中，主要包括两个功能块，射频接口 (RF Interface)，以及音频接口 (Audio Interface)。 射频接口负责把从射频芯片组接收来的模拟信号，转换成数字信号，转发给数字信号处理器 (DSP)，以及把DSP 输出的数字信号，转换成模拟信号，转发给射频芯片组以便发送。 音频接口负责把从麦克风接收来的模拟信号，转换成数字信号，然后转发给DSP 做进一步 处理。同时，它也负责把DSP 输出的数字信号，转换成模拟信号，然后转发给喇 以便播 放。 3. 数字基带芯片组 (Digital Baseband)。这个芯片组主要由两部分构成，数字信号处理器 (DSP)，以及微控制器(Microcontroller)。 DSP 的主要任务是进行语音处理，例如去除噪音和语音矫正等等。此外DSP 还负责，对 语音数据流的压缩解压，不同格式之间的编码解码和转换，还有加密解密等等。如果单块 DSP 芯片的功能不够，还可以借助于其它专用芯片(ASIC)。 微处理器负责两个任务，1. 处理无线通信协议，2. 运行手机操作系统。 当一位用户拨号呼叫另一位用户时，首先要建立一个通话通道，连接主叫方与被叫方。双方 对话的语音数字信号，在这个通话通道里传输。七号信令系统负责建立这个通话通道[5]。 为了保证信息安全，以及提高系统效率，采取了分离控制流与数据流的做法，也就是说，七 号信令系统是一套独立的系统，游离于承载语音数字信号的通话通道之外。 七号信令由一系列协议组成，与有线网络协议的ISO 七层模型大致对应，参见Figure 4。 微处理器负责处理七号信令的第一层到第三层协议，MTP1，MTP2，MTP3。 Figure 4. Comparison SS7 Protocol Suite and ISO Protocol Model [6] Courtesy http://farm3.static.flickr.com/2742/4152165133_959a2cb7a3_o.jpg 手机操作系统，例如Nucleus RTOS，负责处理如何开机/关机/锁机，屏幕显示，音量控制， 响铃与震动等等外围动作。此外，还负责手机各个功能模块的运行调度 (Scheduling)，以及不同进程间的数据交换(IPC)。虽然DSP 在手机中的地位非常重要，但是DSP 仍然接受 手机操作系统的控制。 微控制器处理的数据，存放在Flash 存储器中。 第二代手机的核 任务是实时通讯，表现为通话与短信两种功能。围绕实时通讯这个核 ， 操作系统具体协调各部分的工作。与用户的交互手段，依赖于十几个按键，以及一小块单色 液晶显示屏。1998 年开始销售的Nokia 5165，是第二代手机的一个经典，参见Figure 5 。 第二代手机，Nokia 5165，1998 年 【2】手机OS 成为核心 手机凭借通话和短信这两项基本功能，积累了用户，开拓了市场。但是用户的需求是永无止 境的，对于手机制造商来说，紧跟用户需求，拓展手机功能，是机会也是挑战。 1988 年第一款数码相机，在日本上市。数码相机的关键是感光芯片。最初的数据相机，使 用的是CCD 芯片。1990 年代初，美国宇航局的科学家Eric Fossum 发明了CMOS 感光芯 片，体积更小，感光效果更好。如果把CMOS 感光芯片集成到手机上去，那么手机就可以 兼具照相机和摄像机的功能。 但是事情没有那么简单，给手机配上镜头以及CMOS 感光芯片只是起步，接下去还有其它 问题需要解决。1. 微控制器的处理能力需要加强。2. 操作系统需要增添相应的驱动程序， 同时改进任务调度的机制。3. 多媒体播放器，在液晶显示屏上 （LCD）显示照片，播放视 频，同时协调扬声器同步播放视频的声音。4. 不仅可以在手机本地存储并显示照片和视频， 还要支持连网，支持用户上传和下载多媒体文件。 1997 年，硅谷 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 师Philippe Kahn 制成了世界第一台具有摄像功能的手机。与相机手机 同时出生的，是他的女儿。Philippe 用手机给襁褓中的女儿拍了照片，并转发给2000 多名 亲友，这是人类历史上，第一次用手机拍摄，并通过移动网络散发的照片[7]。 从此，多媒体成为手机不可或缺的功能。此外，手机还添加了日历，记事本，计算器，音乐 播放器等等功能。以及Java VM，以便运行用J2ME 编写的程序。还有WAP，用于访问互 联网。 第二代手机的使命结束了，取而代之的是第三代手机，也就是所谓功能手机 （Feature Phone）。如果说，对于第二代手机而言，DSP 是核 ，操作系统是配角。那么自从Feature Phone 以来，操作系统的功能大大强化了，地位也上升了，由配角熬成了主角。 Feature Phone 的OS 有多种选择。其中，Symbian 长期占据Feature Phone OS 市场的半 壁江 [8]，曾几何时，Symbian OS 叱诧风云，一言九鼎，俨然是手机操作系统领域的霸主。 举个例子，从严格意义上来说，Symbian OS 是操作系统内核 （Kernel）。同一套内核可以 支持多种GUI 图形界面，当年曾经出现过S60，MOAP 和UIQ 三种GUIs，其中UIQ 被索 爱 （SonyEricsson）热捧。作为手机制造商，索爱是Nokia 的竞争对手。坊间传说，Nokia 因为恨屋及乌，决定打压UIQ。2008 年，Nokia 指使Symbian Foundation 出面宣布，今 后Symbian OS 只支持S60 一款GUI。被冷落的UIQ 别无选择，只好关门大吉[9]。 但是近年来，手机操作系统市场急剧动荡。带头造反的是Apple 的iPhone OS，第二冲击 波来自Google 的Android，此外还有Palm 的WebOS 凑热闹，参见Figure 6。有评论认 为， 1. Symbian 老矣，很难逃脱日薄西山的命运。 2. iPhone 特立独行，走精品路线，成为时尚风向标。 3. Android 稳扎稳打，免费开源，走群众路线，将来最有可能成为手机OS 的主流，取代 Symbian 的盟主地位。 4. WinMobile 偏安一隅，虽不大富，却也小康。 5. WebOS 喧嚣一时，如昙花一现。 6. RIM 的未来在于投靠强人门下。假如自立 头，则前途暗淡。不仅自毙，而且有可能殃 及热销中的黑莓手机 （BlackBerry）。