论文部分内容阅读
宋俊德： 北京邮电大学教授，博士生导师，中国通信标准化协会CMIS主席、莫斯科电子工程学院荣誉博士，国家级有突出贡献的专家。中国通信学会会士，中国ICCAD专家委员会委员，国际信息联合会IFIP TC7中国主席，信息产业部通信科技委委员及卫星与无线电咨询专家，中国通信标准化协会专家咨询委员会专家。信息产业部部级重点实验室PCN&CAD中心及CTI研究中心主任，曾任北京邮电大学研究生部主任，研究生院院长。
前 言
本讲用了无线移动终端这个词是指包括手机，智能手机，未来多功能多业务手机等的总称。大家知道固定电话的终端叫做座机，指放在办公座上的电话终端（早期）。而有了移动电话和无绳电话后，人们就把那在手里随身携带的话机叫做手机。但到了今天手机功能越来越多，它可以摄像、拍照，可以有PDA、MP3甚至计算机的功能，它也可以看电视，下载视频节目，还可以做电子钱包或成为电子商务终端。未来它还可以成为主人身份的证明，代替身份证、护照、信用卡等。如此发展下去，再把它叫做手机就不恰当了，它不再是一个通话音的话机，它可以做数据、图像通讯、因此人们又给出了智能手机、智能终端、多功能多业务手机。我们这里取了一个已被多数人用的名字——无线移动终端，专指那些具有上述多种功能，但又具有无线（Wireless）和移动（Mobile）功能的终端，可以说是广义上的“手机”。因而将按功能大小不同把他们分成三种不同类别的“手机”或终端。
本文将与“无线移动终端的现状和软件结构”、“通信业务引领无线移动终端发展未来”等部分一起，试图对我国无线移动终端的过去、现状和未来以及无线移动终端上的主要技术有一个较详细的介绍。
移动通信及其终端的发展
移动通信的迅猛发展，使现代生活节奏越来越快，移动通信产品的更新换代和市场争夺战也愈演愈烈。中国手机发展历程大致可以分为模拟手机时代、GSM时代、2.5G时代和3G时代，其中2.5G和3G代表着中国手机的发展趋势，3G手机目前尚未完全定型。
中国的模拟手机时代，大概可以从1987年中国移动通信集团公司开始运营900MHz模拟移动电话业务算起，到2001年6月30日，中国移动通信集团公司完全停止模拟移动电话网客户的国际、国内漫游业务截止。模拟移动电话系统主要采用模拟和频分多址（FDMA）技术，属于第一代移动通信技术。摩托罗拉是最早进入中国手机市场的，它曾经以绝对的优势垄断了中国的手机市场，处于这一模拟时代的手机大部分都是国外的产品。模拟移动电话的质量令用户满意，通话双方能够清晰地听出对方的声音。但模拟移动通信与数字移动通信相比保密性较差，极易被并机盗打；只能实现话音业务，无法提供丰富多彩的增值业务；模拟手机体积大、重量沉、样式陈旧，功耗大同时价格昂贵。
模拟移动电话时代手机的功能往往仅仅只是局限于通话功能，而且受到技术、材料各方面的限制，款式上相当单一，缺乏变化。中国的GSM数字网大概可以从1994年在中国建成第一个网络开始。由于它具有较强的保密性和抗干扰性，音质清晰，通话稳定，并具备容量大、频率资源利用率高、接口开放、功能强大等优点，所以发展很快。到了GSM时代，各大手机厂家看好这一新的机会，争相拓展在这一市场上的份额，模拟时代霸主Moto未能与时俱进，而使Nokia、Ericsson等厂商后来居上，随后中国的一些手机制造商也迅速发展现在已占有大半壁江山。
GSM网络仅仅能够提供通话、短信和简单的电路交换数据通信，另一方面，互联网的高速发展及其丰富的数据业务极大地促进移动通信业务的发展，传统意义上的通话和文本数据业务已经无法满足人们日益增长的通信需求，因此出现了GPRS、cdma2000 1x等2.5G移动通信系统，它们能够提供几十至上百K的分组数据速率，相对提高了通信能力，而且降低了电路交换的昂贵费用。在这个时期的手机已经具备很强的数据处理能力，逐渐与掌上电脑融合，具备话音、数据、图片、视频、电视等多种通信能力，且在硬件上与消费电子类广泛结合，具备诸如数码相机、MP3等功能，同时与蓝牙、红外等短距离无线通信及宽带无线通信相结合，从而使无线移动终端的功能更加完备。在这一市场手机厂商较多，国内厂商更有较大发展，但我国手机生产一直被产权问题所困扰。
无线移动终端的硬件结构演进
在无线移动终端的发展过程中，硬件的演进是代表着终端的演进进程。传统手机主要作为语音通讯工具，功能比较单一，硬件结构相对简单，且其硬件和软件之间存在着很强的相关性。移动通信高速发展到今天，在国内2.5G已经成功商用，终端软硬件功能丰富多彩，随着3G的逐渐兴起，数据业务也将占据主导地位，手机作为各种应用和业务的承载平台，因此对其硬件性能要求不断增高。特别是到了4G，数据业务进一步发展，如果4G的多网融合方案得到认可，802.1x和802.2x将成为移动终端的一部分，无线移动终端将是一个多模的智能终端。因此，我们大致可将无线移动终端分为三类，这三类终端代表变化也代表着终端发展演进的方向：
第一类是以语音为主的手机，也就是我们传统意义上的手机，目前主要面向低端市场，这类手机的硬件都是围绕一个单一的基带处理器搭建的，该处理器执行电信和其它简单的应用任务，目前这些硬件电路的集成度在逐渐提高，许多芯片厂商已经推出单芯片的解决方案，在此芯片外挂一些诸如天线、键盘、显示屏等电路和器件就可以成为一只简单的手机。硬件结构图如图1所示：
图1传统无线移动终端硬件结构框图
第二类是增值业务手机见图2，也叫多功能手机（Feature Phone），这是目前需求量最大的手机。这些手机是面向特定应用，一个功能强大的基带处理器芯片实现移动终端的主要功能，如果基带处理器不能满足诸如视频处理等功能，可以配套使用一个应用协处理器，它面向特定应用。基带处理器芯片是第一类手机处理器芯片功能的强化，它是手机的核心，协处理器则执行视频处理等需要大量运算的指令。这类手机是传统终端向智能终端过渡时的产物，在其上可以开发大量业务和应用，外接多种设备，但这些都是由特定芯片提供，而且硬件接口不统一，对应用程序的软件接口也不能统一，而且开放程度、多任务调度和操作界面等都不够完善。目前这类手机的功能差别很大，实现方案也很不一样。
图2多功能无线移动终端硬件结构框图
第三类是智能手机见图3，即高端手机，曾被定义为“拥有操作系统并支持第三方应用的手机”。这类手机中应用处理器成为系统的核心，而GSM/GPRS等通信Modem则成为实现连接功能的外设之一，此外还有其它通信外设，如WLAN，蓝牙，USB等，并且可能提供统一的扩展接口。智能手机通常要采用复杂的嵌入式操作系统如Pocket PC、Smartphone、Symbian以及Linux等，为上层应用提供统一的开放的应用接口，这是“移动办公”的理想工具。并且，智能手机多备有较大显示屏（2~2.8英寸），具有计算和文字处理方面的功能。
图3智能无线移动终端硬件结构框图
相对于第三类的智能终端来说，我们称前两类为（普通）手机，其中第二类手机的硬件模块划分比较多样，各种不同功能终端需要的协处理器附加功能不同，许多芯片都是将一些常用功能集成到基带处理器芯片上，由终端制造商根据终端定位完善特定功能。第三类的智能终端开始以应用处理器为核心，移动通信模块只是它的一个外围电路，这也说明3G无线移动终端的功能逐渐不再以通话为主，而是具备各种我们日常需要的处理和通信功能。
无线移动终端会发展到具有开放结构的智能终端，目前的第二类硬件构架种类繁多，互不兼容，各大型芯片厂商不断更改芯片设计，相应地提出基于自己芯片的整体解决方案，所以阻碍了无线移动终端向智能终端的过渡。因此，我们有必要将无线移动终端的硬件结构和核心芯片的功能作些统一化，智能终端将以应用处理器为核心，功能统一的应用处理器有利于降低整个硬件方案的成本，而在外部扩展方面也可以考虑在电路板上提供相应的扩展接口。移动终端要想象PC机一样为最终用户提供的多个标准（即插即用）接口可能不太现实，但这些接口可能主要是提供给终端制造商，由他们决定在这些接口上扩展什么。硬件的标准化无疑是终端开放过程中的重要的一步，也是降低成本的最有效途径之一。
结束语
手机发展的历史不光代表着科技的进步，同时也是人类文明发展的见证，从模拟到GSM、从GSM到GPRS、以及未来的3G、4G、Wi－Fi、WiMAX等。从单频到双频、从英文菜单到中文输入、从语音到短信、从黑白屏到彩屏……，手机发展的速度与日俱增。无线移动终端的硬件结构是基础，也是终端演进过程中的核心，随着无线移动终端研发生产的开放，底层硬件平台逐渐标准化，终端功能的开发由此转向了嵌入式软件开发，终端上的新功能也逐渐变成通过不同的软件实现。
前 言
本讲用了无线移动终端这个词是指包括手机，智能手机，未来多功能多业务手机等的总称。大家知道固定电话的终端叫做座机，指放在办公座上的电话终端（早期）。而有了移动电话和无绳电话后，人们就把那在手里随身携带的话机叫做手机。但到了今天手机功能越来越多，它可以摄像、拍照，可以有PDA、MP3甚至计算机的功能，它也可以看电视，下载视频节目，还可以做电子钱包或成为电子商务终端。未来它还可以成为主人身份的证明，代替身份证、护照、信用卡等。如此发展下去，再把它叫做手机就不恰当了，它不再是一个通话音的话机，它可以做数据、图像通讯、因此人们又给出了智能手机、智能终端、多功能多业务手机。我们这里取了一个已被多数人用的名字——无线移动终端，专指那些具有上述多种功能，但又具有无线（Wireless）和移动（Mobile）功能的终端，可以说是广义上的“手机”。因而将按功能大小不同把他们分成三种不同类别的“手机”或终端。
本文将与“无线移动终端的现状和软件结构”、“通信业务引领无线移动终端发展未来”等部分一起，试图对我国无线移动终端的过去、现状和未来以及无线移动终端上的主要技术有一个较详细的介绍。
移动通信及其终端的发展
移动通信的迅猛发展，使现代生活节奏越来越快，移动通信产品的更新换代和市场争夺战也愈演愈烈。中国手机发展历程大致可以分为模拟手机时代、GSM时代、2.5G时代和3G时代，其中2.5G和3G代表着中国手机的发展趋势，3G手机目前尚未完全定型。
中国的模拟手机时代，大概可以从1987年中国移动通信集团公司开始运营900MHz模拟移动电话业务算起，到2001年6月30日，中国移动通信集团公司完全停止模拟移动电话网客户的国际、国内漫游业务截止。模拟移动电话系统主要采用模拟和频分多址（FDMA）技术，属于第一代移动通信技术。摩托罗拉是最早进入中国手机市场的，它曾经以绝对的优势垄断了中国的手机市场，处于这一模拟时代的手机大部分都是国外的产品。模拟移动电话的质量令用户满意，通话双方能够清晰地听出对方的声音。但模拟移动通信与数字移动通信相比保密性较差，极易被并机盗打；只能实现话音业务，无法提供丰富多彩的增值业务；模拟手机体积大、重量沉、样式陈旧，功耗大同时价格昂贵。
模拟移动电话时代手机的功能往往仅仅只是局限于通话功能，而且受到技术、材料各方面的限制，款式上相当单一，缺乏变化。中国的GSM数字网大概可以从1994年在中国建成第一个网络开始。由于它具有较强的保密性和抗干扰性，音质清晰，通话稳定，并具备容量大、频率资源利用率高、接口开放、功能强大等优点，所以发展很快。到了GSM时代，各大手机厂家看好这一新的机会，争相拓展在这一市场上的份额，模拟时代霸主Moto未能与时俱进，而使Nokia、Ericsson等厂商后来居上，随后中国的一些手机制造商也迅速发展现在已占有大半壁江山。
GSM网络仅仅能够提供通话、短信和简单的电路交换数据通信，另一方面，互联网的高速发展及其丰富的数据业务极大地促进移动通信业务的发展，传统意义上的通话和文本数据业务已经无法满足人们日益增长的通信需求，因此出现了GPRS、cdma2000 1x等2.5G移动通信系统，它们能够提供几十至上百K的分组数据速率，相对提高了通信能力，而且降低了电路交换的昂贵费用。在这个时期的手机已经具备很强的数据处理能力，逐渐与掌上电脑融合，具备话音、数据、图片、视频、电视等多种通信能力，且在硬件上与消费电子类广泛结合，具备诸如数码相机、MP3等功能，同时与蓝牙、红外等短距离无线通信及宽带无线通信相结合，从而使无线移动终端的功能更加完备。在这一市场手机厂商较多，国内厂商更有较大发展，但我国手机生产一直被产权问题所困扰。
无线移动终端的硬件结构演进
在无线移动终端的发展过程中，硬件的演进是代表着终端的演进进程。传统手机主要作为语音通讯工具，功能比较单一，硬件结构相对简单，且其硬件和软件之间存在着很强的相关性。移动通信高速发展到今天，在国内2.5G已经成功商用，终端软硬件功能丰富多彩，随着3G的逐渐兴起，数据业务也将占据主导地位，手机作为各种应用和业务的承载平台，因此对其硬件性能要求不断增高。特别是到了4G，数据业务进一步发展，如果4G的多网融合方案得到认可，802.1x和802.2x将成为移动终端的一部分，无线移动终端将是一个多模的智能终端。因此，我们大致可将无线移动终端分为三类，这三类终端代表变化也代表着终端发展演进的方向：
第一类是以语音为主的手机，也就是我们传统意义上的手机，目前主要面向低端市场，这类手机的硬件都是围绕一个单一的基带处理器搭建的，该处理器执行电信和其它简单的应用任务，目前这些硬件电路的集成度在逐渐提高，许多芯片厂商已经推出单芯片的解决方案，在此芯片外挂一些诸如天线、键盘、显示屏等电路和器件就可以成为一只简单的手机。硬件结构图如图1所示：
图1传统无线移动终端硬件结构框图
第二类是增值业务手机见图2，也叫多功能手机（Feature Phone），这是目前需求量最大的手机。这些手机是面向特定应用，一个功能强大的基带处理器芯片实现移动终端的主要功能，如果基带处理器不能满足诸如视频处理等功能，可以配套使用一个应用协处理器，它面向特定应用。基带处理器芯片是第一类手机处理器芯片功能的强化，它是手机的核心，协处理器则执行视频处理等需要大量运算的指令。这类手机是传统终端向智能终端过渡时的产物，在其上可以开发大量业务和应用，外接多种设备，但这些都是由特定芯片提供，而且硬件接口不统一，对应用程序的软件接口也不能统一，而且开放程度、多任务调度和操作界面等都不够完善。目前这类手机的功能差别很大，实现方案也很不一样。
图2多功能无线移动终端硬件结构框图
第三类是智能手机见图3，即高端手机，曾被定义为“拥有操作系统并支持第三方应用的手机”。这类手机中应用处理器成为系统的核心，而GSM/GPRS等通信Modem则成为实现连接功能的外设之一，此外还有其它通信外设，如WLAN，蓝牙，USB等，并且可能提供统一的扩展接口。智能手机通常要采用复杂的嵌入式操作系统如Pocket PC、Smartphone、Symbian以及Linux等，为上层应用提供统一的开放的应用接口，这是“移动办公”的理想工具。并且，智能手机多备有较大显示屏（2~2.8英寸），具有计算和文字处理方面的功能。
图3智能无线移动终端硬件结构框图
相对于第三类的智能终端来说，我们称前两类为（普通）手机，其中第二类手机的硬件模块划分比较多样，各种不同功能终端需要的协处理器附加功能不同，许多芯片都是将一些常用功能集成到基带处理器芯片上，由终端制造商根据终端定位完善特定功能。第三类的智能终端开始以应用处理器为核心，移动通信模块只是它的一个外围电路，这也说明3G无线移动终端的功能逐渐不再以通话为主，而是具备各种我们日常需要的处理和通信功能。
无线移动终端会发展到具有开放结构的智能终端，目前的第二类硬件构架种类繁多，互不兼容，各大型芯片厂商不断更改芯片设计，相应地提出基于自己芯片的整体解决方案，所以阻碍了无线移动终端向智能终端的过渡。因此，我们有必要将无线移动终端的硬件结构和核心芯片的功能作些统一化，智能终端将以应用处理器为核心，功能统一的应用处理器有利于降低整个硬件方案的成本，而在外部扩展方面也可以考虑在电路板上提供相应的扩展接口。移动终端要想象PC机一样为最终用户提供的多个标准（即插即用）接口可能不太现实，但这些接口可能主要是提供给终端制造商，由他们决定在这些接口上扩展什么。硬件的标准化无疑是终端开放过程中的重要的一步，也是降低成本的最有效途径之一。
结束语
手机发展的历史不光代表着科技的进步，同时也是人类文明发展的见证，从模拟到GSM、从GSM到GPRS、以及未来的3G、4G、Wi－Fi、WiMAX等。从单频到双频、从英文菜单到中文输入、从语音到短信、从黑白屏到彩屏……，手机发展的速度与日俱增。无线移动终端的硬件结构是基础，也是终端演进过程中的核心，随着无线移动终端研发生产的开放，底层硬件平台逐渐标准化，终端功能的开发由此转向了嵌入式软件开发，终端上的新功能也逐渐变成通过不同的软件实现。