2.3 移动终端的分类与体系架构

2.3.1 移动通信终端的分类

常见的移动终端如图2-1所示。

今天的移动终端不仅可以通话、拍照、听音乐、玩游戏，而且可以实现包括定位、信息处理、指纹扫描、身份证扫描、条码扫描、RFID扫描、IC卡扫描以及酒精含量检测等丰富的功能，成为移动执法、移动办公和移动商务的重要工具。有的移动终端还集成了对讲机。

目前服务于大众的移动终端主要是手机、GPS、上网本。手机几乎是现代人必备的、最重要的生活工具。

数字多媒体移动广播（俗称手机电视）是个人移动终端的新热点。从T-MMB、DMB-TH、CMMB等标准推出，到今天CMMB一枝独秀，我国的移动多媒体广播在很短的时间内快速发展，具备移动数字电视接收功能的个人终端成为市场热点。目前市场出现了多种支持CMMB移动电视接收的终端产品，如CMMB手机、USB Dongle、SD接收卡、GPS终端等。

移动终端已经融入人们的社会生活中，为提高人们的生活水平，提高执法效率，提高生产、管理效率，减少资源消耗和环境污染，加快突发事件应急处理增添了新的手段。国外已将这种智能终端用在快递、保险、移动执法等领域。近年来，移动终端逐渐应用在我国移动执法和移动商务领域。

2.3.2 移动通信终端的特点

移动通信终端具有如下特点。

（1）支持多种平台：支持iOS、Android、Windows Phone、Windows Mobile等。

（2）可以进行地图显示：有矢量、影像、切片等多种地图显示。

（3）专业GIS功能：除了基本的浏览、查询，还提供强大的GIS（地理信息系统）分析功能。

（4）数据来源可以是离线存储，也可以是在线服务（REST\SOAP）。

（5）数据存储与同步：支持离线、在线、混合应用模式。

（6）应用程序与SDK：向开发人员提供完善的API，丰富的开发文档、样例代码和开箱即用的应用程序。

（7）与云GIS集成：借助ArcGIS成熟的云GIS平台，形成丰富、完整的云端应用模式。

（8）可扩展性：支持导航应用、GPS应用、LBS应用。

2.3.3 移动通信终端的发展趋势

移动终端的数据处理能力不断增强，其应用日益多样化，对整个系统的软、硬件资源要求不断提高。移动终端除了具有简单的话音通信功能外，还具备数据通信和数据计算功能，要求采用单独的移动终端操作系统，完成系统资源的调度和管理，并为上层应用软件平台提供服务。下面结合具有上述特性的移动终端的逻辑结构，说明移动终端的发展趋势。

1．终端定制

以往的移动业务多集中于语音和短信，运营商在终端制造方面没有太多的契合点。随着移动话音市场趋于饱和，运营商将目光逐渐转向移动数据增值业务。数据业务的真正潜力不只是短信等形式，而是移动通信与商务、娱乐等应用相融合，这要借助于终端的改进来实现。数据业务的使用与终端的规范、标准相关。一方面，运营商要求介入终端标准定制，寻求更好的终端标准支持自己推出的业务；另一方面，终端厂商要求结合运营商需求，开发出适合市场需求的终端产品。两方面相互配合，有助于解决日益显现的运营商业务创新与终端厂商生产滞后之间的矛盾。纵观全球各大移动通信运营商，在不遗余力地推广个性化无线数据业务的同时，移动终端的定制化战略成为发展趋势。运营商进行手机定制，是协调整个产业链有序、合理发展的手段。从运营商自身的角度来说，终端定制是为了促进数据业务的推广，提升客户满意度；从整个行业的角度来说，运营商通过定制手机介入终端价值链，促进电信运营、终端制造、增值业务开发、渠道拓展等产业链各个环节的整合。

2．开放的业务应用平台

3G业务发展主要由市场需求驱动。市场需求决定业务，业务决定技术，所以业务标准的发展往往落后于市场需求，造成对于一些被市场接受的业务，其设备在进入市场之前，缺乏统一的互操作性标准。用户通过终端体验各种新业务，由于终端采用的业务标准不统一，造成不同品牌的终端在业务互通中存在诸多问题，影响了业务的使用效果。这些在用户看来是终端的问题，其实背后反映了业务标准化的问题，当然也包括终端应用平台的统一问题。所以，推进业务的标准化，实现开放的终端业务应用平台，是3G终端的发展趋势之一。

3．智能终端

传统的移动终端硬件结构简单，软件功能有限，主要用于提供语音业务和简单的数据增值业务。为了更好地支持第三方开发的丰富多彩的多媒体业务，要求移动终端具有强大的处理能力和业务支持能力。智能手机由于基于商用操作系统和具有丰富的业务处理及连接功能，可以很好地实现通信、计算机和互联网融合，提高终端用户对移动多媒体通信的体验。相对于传统移动终端，智能终端的内容将更加丰富，它将为新业务的发展提供高效的平台，可以更快速、有效地开发各种个性化、优质的多媒体业务。

4．双模/多模终端

多种3G技术体制共存决定了未来将是单模、双模和多模终端共存的局面。目前，市场上已有GSM/WCDMA、GSM/CDMA 2000、CDMA 2000 1X/1XEV-DO双模终端。随着芯片集成度持续提高，在终端中同时集成多种不同协议的能力将逐渐增强。以前，双/多模多用来实现跨网漫游或补充覆盖的战术性解决方案，未将其上升到战略层面来解决网络技术体制的升级问题。实际上，从终端上解决技术体制升级远比从系统设备上解决容易得多。系统设备的升级要兼顾现有设备的投资，而更换终端容易得多。目前，部分运营商和厂商已经意识到这一点，共同推进双/多模终端和芯片的研制步伐。

5．低功耗手机和高能电池

由于3G手机对多媒体功能的要求较高，彩屏、摄像头、蓝牙、游戏和流媒体等功能应用耗电量较高，加之3G手机的外形越来越小巧、轻薄，手机电池的体积也在减小，导致大部分3G手机面临电池容量小，待机和操作时间短等问题。现阶段，3G手机配备的电池以锂离子电池为主，可以通过改进手机芯片的节电技术或提高锂离子电池的能量密度，进一步提高手机的待机时间，使得多媒体3G手机待机时间和通话时间逐渐接近甚至超过目前2G手机的水平。与此同时，世界各国的厂商全力研制具有高能量密度的燃料电池，使采用燃料电池的手机商用化。总体来看，锂离子电池近期仍是主流，燃料电池是未来的发展方向。

2.3.4 移动终端的体系架构

1．终端体系结构

移动终端系统可以看作一种具有无线通信功能的嵌入式计算机系统。它包含支持通用嵌入式计算机系统的必要组件和用来执行通信任务的特别组件。从功能角度讲，一个移动终端系统由多个子系统组成。子系统通常有以下几个部分：通信子系统、操作系统子系统、内存子系统、应用子系统、应用与通信接口子系统、多媒体子系统、安全子系统和电源管理子系统。每一个子系统都与其他子系统相互连接、通信。不同终端可以采用不同的体系结构，相应地采用不同的子系统划分方式。这里介绍的只是多种终端体系结构中的一种。

1）通信子系统

通信子系统包含无线通信协议软件及必要的数据访问协议，可支持蜂窝广域网和局域网语音与数据通信。

（1）AT分析程序：在GSM和WCDMA/UMTS的标准中都有详细说明。AT接口的标准为基本协议堆栈的实现提供基础摘要。AT分析程序可与协议堆栈一起实施，也可使用专有协议堆栈，或者使用服务访问控制器接口进行独立开发，以便支持多协议堆栈实施。

（2）服务访问控制器（SAC）：可提供专有协议堆栈接口。SAC通过应用子系统内的多个实体提供一个单独的协议堆栈接入点。服务访问层（SAL）和数据链路层（DL）用于支持逻辑通信在通信子系统中的发送和接收。

（3）SIM管理程序：是一个单独的公共接入点，用于访问SIM卡中的信息。它通过多个实体访问SIM卡。协议堆栈接口位于协议堆栈模块内部，并且通常是专用的。它还可以通过SAC或AT分析程序向蜂窝子系统外部输出一整套功能，以支持应用子系统访问SIM数据和功能。对于所有通过SIM卡来进行用户认证和鉴权的蜂窝技术，该模块都是强制性的。如果不需要SIM卡，协议堆栈中必须含有可提供相同功能的模块。

（4）实时操作系统：是可选的，可以根据实际情况，采用轻型内核或功能强大的操作系统来替换。但这种情况要求在通信子系统内存中执行的线程不受应用子系统内操作系统的控制。

2）操作系统子系统

操作系统子系统包含基础任务的执行，诸如输入信息识别、显示屏信息输出、保存文件和目录记录等。操作系统子系统还可以对硬件提供管理和维护。

3）内存子系统

内存子系统管理并控制静态和动态存储。

4）应用子系统

用户应用在应用子系统内执行。这一子系统提供了通用的编程设计和执行环境，不依赖于移动终端的底层通信技术。通信子系统的通信服务接口也常驻在应用子系统内。

5）应用与通信接口子系统

应用子系统中的许多应用都需要靠通信子系统的支持才能和外界联系，以实现各种功能。在终端系统内部需要由应用与通信的接口子系统来完成这个任务。一方面，完成从应用子系统向通信子系统传递将要传送出去的数据；另一方面，将从通信子系统收到的数据传递给适合的应用。

6）多媒体子系统

多媒体子系统软件可控制不同平台技术，允许利用图形和音频媒体并把它们相结合，用于通信目的。数据流音频和视频只是多媒体服务的两个实例，由多媒体子系统支持。

7）安全子系统

安全子系统的软件组件为集成的硬件安全构建模块、软件安装功能和框架提供了接口。这些服务支持以下功能。

（1）构建可信且安全的平台。

（2）进行安全交易。

（3）确保用户及其数据的安全性与机密性。

8）电源管理子系统

电源管理子系统负责控制处理器和设备电源状态，支持应用和设备驱动程序的接口，从而满足性能和功耗需求。

2．终端软件平台

根据软件架构不同，终端划分为基本终端、功能终端和智能终端。

基本终端采用终端厂商的独有软件，以话音业务为主，基本不开放第三方接口，开发数据业务的潜力低。

功能终端采用终端厂商的独有软件，对第三方开放简单的运行环境接口，如Java接口，有一定的二次开发能力。此类终端为当前终端市场的主流产品，但由于接口功能和效率有限，适合开发短小、廉价的应用，开发数据业务的潜力有一定限制。

智能终端对第三方开放丰富的、高效的操作系统接口，大大提高了应用的丰富性。此类终端可二次开发性高，为发展数据业务提供了强有力的平台。

智能终端软件平台由操作系统（OS）和用户界面接口（UI）两部分组成。终端厂商在软件平台的基础上集成附加的应用开发产品。另外，这种软件平台一般提供应用开发工具（SDK）和PC连接同步（PC suite）等支持软件。

智能终端受到众多终端厂商、应用开发商及移动运营商的认可，市场占有率逐步扩大。商业智能终端平台的出现是市场和技术发展的必然，也是产业突破性的发展。到目前为止，智能终端平台不尽完善，使用它们作为操作系统的终端远没有达到完美的程度。而且在终端智能化以后，出现了一个重要的问题：不同的厂商使用自己的标准，开发自己的系统，彼此之间不兼容，限制了第三方软件的发展，智能终端的扩展性也变成一纸空谈。尽管J2ME（Java微型版）的出现在一定范围内改善了这一问题，但兼容性还是限制智能终端发展的一个重要障碍。一些终端厂商和软件厂商发现了这一问题，也看到了这块待开发的市场，着手制定标准和开发标准的操作系统。当然，现在只是智能终端操作系统发展的初级阶段，出现了不同的标准，即使相同系统的不同版本之间也存在兼容性问题，要做到完全兼容，还有很长的路要走。

3．终端体系架构发展

1）分离应用和通信子系统

终端系统体系结构把对无线通信协议的处理从用户应用程序中分离出来。这种分离既可以基于硬件实现，也可以基于软件实现。这种情况下，用户应用和其他驻留在应用子系统内的软件或硬件模块都不应破坏通信子系统的完整性。同时，通信子系统不能破坏用户数据和应用。将应用程序与通信子系统分离，可以加快开发、部署、升级或修改应用的速度。

2）支持互联网协议

终端系统需要通用的互联网协议，如目前的IPv4及未来的IPv6等。现阶段，终端设备只可用于IPv4，随着IP网逐步升级到IPv6阶段，新的终端设备将支持IPv4和IPv6标准。终端系统还将支持更多的互联网协议，如TCP、UDP、FTP、Telnet、HTTP等。终端可支持多种互联网内容格式和语言，如HTML、X-HTML、XML等。利用这些功能，应用开发商将开发出可与台式机相媲美的功能强大的应用。

3）支持开放的操作系统

终端系统应支持开放的操作系统。随着终端处理能力增强，无线互联网带宽扩大，运行于移动终端上的应用必将越来越丰富。终端厂商不可能开发出所有功能完备的应用软件，在出厂之前将这些应用软件都预装在终端里面。即使终端制造商的开发能力足够强，可以提供足够多的应用软件，终端一旦销售到用户手中，便不再受制造商掌控。当新业务出现，要求终端支持更多、更新的功能时，终端能够随时下载、安装新的应用软件，提升终端能力，成为极为迫切的需求。终端支持开放的操作系统，可以促进终端应用和移动业务的发展。运营商推出新业务之时，不必再过多地顾虑市面上销售的终端有多少能够支持，用户已购的终端又有多少能够支持这个业务；用户也不必因为自己的手机陈旧而遗憾不能享用新业务。

4）操作系统标准化

终端操作系统标准化对于移动增值业务产业至关重要。应用软件基本上都是基于操作系统提供的通用接口开发出来的。如果接口不同，应用软件必然不同。终端操作系统的接口有多少种，应用开发商要满足所有用户，就必须为同一种应用开发多少种软件版本。操作系统的种类越多，整个产业链为此付出的成本越高。对用户而言，带来了极大不便，用户要准确了解所用终端的品牌、型号，以便在使用业务时对号入座。这种开发方式严重阻碍了移动应用的发展。因此，推动移动终端操作系统标准化势在必行。

5）软件平台与硬件平台分离

终端系统的底层硬件平台与软件平台应该相对独立，并通过标准的接口相互通信。终端操作系统及应用可以安装在任意基于标准平台的终端上。对于终端设备商及运营商而言，将具有更多自由度，可以自由选择性价比高、适应产品定位的硬件平台及软件平台的组合。

移动通信技术飞速发展，各种移动语音业务和数据业务为人们的生活带来了极大的方便，用户手中的移动终端可以在某种程度上同时满足通信、娱乐及办公的需求。移动终端成为生活中不可或缺的工具。未来移动终端体系架构将向模块化发展，包括应用与通信功能相分离，硬件平台与软件平台相分离。终端将支持更多的互联网协议，终端操作系统将实现开放化、标准化。

2.3.5 移动终端与电子设备功能的融合

融合不但是当前产业发展的主旋律，也成为移动通信终端发展的最重要的方式。移动终端技术和产品在融合中快速发展。移动终端的融合主要体现在以下几个方面。

1．移动通信终端和消费电子技术的融合

移动通信终端和消费电子产品之间的融合是终端技术和产品发展的重要趋势之一，是人们希望利用手机终端来方便日常生活需求的体现。这种融合体现在如下几个方面。

1）音乐手机

随着手机普及率提升，手机成为人们工作和生活过程中必须携带的电子产品。除了利用手机打电话之外，好听的手机铃声和回铃音被视为体现个性的主要方式。与此同时，利用手机听音乐成为打发无聊时间的有效手段。在市场需求强大的拉动下，音乐手机在过去几年中成为最受欢迎的类型之一。各大移动运营商、手机及手机芯片制造商都推出了支持手机高质量音乐播放功能的产品。音乐手机成为手机产品的标准配置。

2）相机手机

在移动互联时代的今天，影像通信一体化已深入身心，人们更喜欢将自己平时所见趣事拍成照片并通过手机分享给好友，而这对于传统卡片数码相机来说，是无法实现的。许多专业拍照手机都已打出了高像素（苹果6S已经达到了1200万像素）、大光圈、广角拍摄等旗号，不断冲击着已经有些乏力的传统卡片相机市场。

具有拍照功能的智能手机首次出现在2003年，并迅速发展。伴随着智能手机热销的，则是相机销售的增长疲软。相机的产量在2010年达到顶峰后迅速下降，从2010年的全球1.2亿台，降至2014年的4000万台。数据显示，2013年上半年全国数码相机总零售量435万台，同比下滑35.08%。随着智能手机拍摄功能的日益强大，其对数码相机尤其是卡片数码相机产生了剧烈冲击。像素的提高、功能的多样化，使得一些拍摄功能强大的智能手机几乎可以取代卡片数码相机。

3）游戏手机

网络游戏是21世纪最有发展前景的产业之一，游戏手机也是手机和消费电子产品融合的一种体现。随时随地利用手机进行娱乐和游戏，成为年轻人和追求时尚的人们的一种生活方式。

数据显示，2015年中国移动游戏市场规模超过400亿元，同比增长47.7%。手机游戏市场经过2014年的高调爆发后，市场规模增速有所减缓，整体开始趋于理性。手机游戏月度覆盖人数超过4亿，前三季度游戏产量保持在7000款，从整个市场来说，增长仍是主旋律。

同时，2015年中国智能手机用户量达到5.7亿人，预计2018年将达到7亿人；且移动网民数量自3月起超过6亿，并保持稳定增长。对手机游戏行业来说，人口红利仍有可挖掘的增长空间。

2．和多种无线通信技术的融合

尽管统一的3G技术标准对移动通信网络技术的发展至关重要，但是由于不同的技术标准代表的是不同集团的利益，因此统一的3G技术标准至今也没有最终形成。除了传统通信技术之外，很多新型的无线通信技术为移动通信产业的发展带来了新的活力。因此，和多种无线通信技术的融合成为移动终端产品最主要的发展趋势。

1）多模手机

国际电信联盟通过IMT-2000协调全球统一3G技术标准的努力以失败告终，WCDMA、CDMA 2000和TD-SCDMA这三种3G技术体制将共同发展。同时，在3G发展初期，2G网络和终端不会马上退出市场。因此，在网络过渡期，将会是单模、双模和多模移动终端共存的局面。目前市场上已有GSM/WCDMA、GSM/CDMA 2000、CDMA 2000 1X/1X EV-DO等多种双模终端。

2）WiFi手机

尽管没有直接给运营商带来多大的收益，WLAN技术与手机技术结合产生的WiFi手机成为手机产品的一个新的发展方向。WLAN本身是一种无线通信标准，现在基本上成为中高端笔记本电脑的标准配置。只要在有热点覆盖的地区，就可以最高11Mb/s的速率上网。2004年以来，已经有多款支持WiFi的手机面市。

3）Felica手机

以RFID技术为代表的短距离无线通信技术近年来发展迅速，在包括物流、零售、交通等行业广泛应用。移动通信和短距离无线通信技术的融合催生出了多种新技术，使得手机和短距离通信设备的融合不断加速。手机支付是近年来在世界很多地区出现的很有发展前景的一种业务，也是“手机+短距离通信设备”的典型应用。在日本，Felica手机的最重要作用之一是实现手机支付。KDDI公司2007年春季推出的10款EV-DO手机中，8款都是Felica手机。

3．与广播技术的融合

移动通信与广播技术的融合是“三网融合”趋势的直接体现。最初的融合是从网络层面开始的，通信和广电企业分别在各自的网络上提供带有对方特点的业务。随着市场需求和技术融合的深入，终端产品层面也开始体现融合的特征。最能够反映移动通信与广播技术融合趋势的产品就是电视手机和FM手机。

1）电视手机

早在2004年，全球各地的主要运营商推出了基于蜂窝移动网络的手机电视业务。由于受到移动通信网络传输速率方面的限制，以这种方式提供的手机电视业务的市场反应并不好。2005年，韩国SKT公司和几大广播电视台分别推出了卫星和地面DMB业务，标志着全球手机电视业务的发展进入新阶段。从此，基于数字广播电视网络的手机电视业务开始启动。韩国是推进手机电视业务最积极的国家，已经拥有上百万名手机电视用户，但是和预期的发展目标还有很大的差距。

2）FM手机

手机FM业务并不是在手机终端简单地加一个FM接收器，而是移动运营商与广播电台合作，除了为用户提供广播频道外，还针对广播内容提供相应的信息，充分利用用户在听广播过程中产生的音乐下载、购物等消费冲动，进行移动商务。具备FM功能的手机实现起来比较简单，一般都是和业务配合推出。

4．和办公系统的融合

除了娱乐之外，人们希望利用手机来提高工作效率，随时随地处理比较紧急的工作。目前，从手机邮件系统到查询企业内部信息系统，到处理文件和数据列表等工作，都可以利用手机终端来完成。这种功能强大的手机就是智能手机。

目前的智能手机计算能力相当强大，市场普及率快速增长，智能手机在商务办公领域发挥越来越大的作用，逐渐成为商务应用的新趋势，甚至在某些方面取代了笔记本电脑。

5．与业务和内容服务的融合

随着各种新兴互联网业务的发展，一些新型的业务内容公司向移动通信领域渗透，带来了如移动搜索业务、移动博客、移动音乐业务等新型的移动增值业务。由于移动业务环境与互联网环境存在很大的不同，此类公司大都借助与移动通信企业的合作来拓展业务。有一些公司采用更加积极的策略，主动和手机终端环节合作，希望通过专用终端提高业务成功的可能性。目前最能够体现这一趋势的就是Google手机和苹果手机。

1）苹果手机

苹果电脑公司利用其iPod创造独特的移动音乐产品销售和流通系统，在移动音乐领域取得了巨大的成功。为了把其成功延续到手机音乐领域，2007年1月，苹果电脑公司发布了第一款苹果手机——iPhone。该款手机不仅可以同步播放或显示来自苹果iTunes数字内容商店里的电影、音乐和图片内容，还可以播放存储在计算机上的几乎所有的数字内容，包括电子邮件、网页书签等。iPhone于2007年6月开始在Cingular、苹果公司网站和美国国内的实体店铺中出售。

iPhone手机等音乐手机终端产品的出现反映了一个问题，那就是随着产业链之间的合作越来越紧密，任何业务的成功必然需要包括终端在内的产业链其他环节的支持；而各种业务之间的竞争，必将反映到终端等其他环节的竞争上。

2）Google手机

随着互联网搜索业务的成功，以及移动搜索业务逐渐兴起，移动搜索企业也把兴趣点转移到手机终端上。Google和Orange合作生产的Google手机配置了类似于视频iPod的显示屏，同时内置Google软件，大大改善了当前手机上网的用户体验，推动移动搜索业务的发展。

移动通信终端作为一种工具，成为人们工作和生活中不可或缺的组成部分。随着移动通信终端和网络技术的发展，以及产业融合不断深入，移动通信终端将融合越来越多的功能，在更多的领域发挥更大的作用。