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目前市場上很多移動終端已經具備了很強的計算功能,終端上可以運行Office、Realplayer等文字處理和多媒體軟件,文字處理和媒體播放功能輕而易舉地在終端通過軟件實現,并能實現媒體共享,Java游戲也可以通過Internet或者OTA等方式自由下載到終端上,運營商的智能卡不僅能存儲用戶信息,還可以攜帶業務……配合終端外部硬件接口的標準化,終端之間的互通以及終端與計算機之間的互通也變得輕而易舉。這些強大而相互兼容的功能之所以能有今日,是多年以來終端和業務發展的積累結果。在前面兩講中已經提到終端的發展在趨向于開放和軟件化,而通信業務的發展對終端軟件提出了更高的要求,終端功能的擴展主要是多種軟件在統一平臺上的加載與運用,只有這種統一平臺上的操作才可能實現業務的互通,所以終端的發展歸結為通信業務的發展。

本文與前兩講“無線移動終端的歷史及其硬件結構演進”、“無線移動終端的現狀和軟件結構”結合一起,將對我國無線移動終端的過去、現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。

開放移動終端結構

移動數據業務的開展正如Internet業務的推廣,它需要用具備相當計算能力的終端來取代原來的單純話音通信終端(手機),這也就導致了終端體系結構的變革,正如OMA組織將業務從垂直模型編程開放模型一樣,終端生產也由原來的少數廠商封閉生產,逐漸開放,結構分成不同層次,各個層次出現多種相似功能的技術和產品。國際上,除了一些公司提供開放的終端硬件平臺和開放操作系統之外,許多標準化組織(如3GPP和3GPP2等)都有終端組,主要負責終端結構、終端接口、終端性能、移動終端執行環境(MExE)、SAT/USAT及其對業務的支持能力等的研究和規范。此外,2004年6月幾家全球重要的移動網絡運營商成立了開放移動終端平臺(OpenMobileTerminalPlatform,OMTP)組織,以推出開放的手機設計參考建議,對手機的開發和生產帶來了較大的影響。

對于終端而言,其技術在向著開放的方向發展,圖1是一種開放移動終端的應用構架:

開放移動終端業務平臺包括在操作系統之上的一組業務引擎和應用客戶端,該平臺可以分為業務支撐和業務兩部分。業務包括所有使用不同終端支撐能力的應用客戶端程序,它通常是指人機接口(界面),如用戶通過短信(SMS)客戶端編寫新信息,瀏覽接收的信息,并能下達發送SMS的指令,但客戶端應用程序通常相互是嵌套的,即不同客戶端可相互調用以保證用戶的體驗,如Email客戶端可以集成電話本或WAP瀏覽器等客戶端程序;業務支撐包括所有提供特定功能集的引擎,業務引擎通常表現出多種功能,其功能除了被應用程序使用外,還可以被其它引擎使用。業務的功能通過應用業務接口(ASI)使用業務支撐中的引擎功能,這些接口可以API的方式開放,以便于應用的開發。業務引擎可能需要依賴于遠端服務器提供的功能,因此,業務引擎需要考慮與遠端服務器之間的互操作。此外,應用構架采用一套安全規則用于這些功能。

終端上的業務引擎可能包括終端管理(DM)、瀏覽(Browsing)、短距離通信(Bluetooth、IrDA等)、下載、數據同步、個人信息管理(PIM)等,當然這些引擎通常需要網絡端服務器的支持。

移動終端業務生成和運行環境

3GPP中定義了多種業務生成機制和運行環境,例如基于網絡的OSA和用戶化應用移動網絡增強邏輯(CustomisedApplicationforMobileNetworkEnhancedLogic,CAMEL)、基于終端的移動執行環境(MobileExecutionEnvironment,MExE)和USAT(USIMApplicationToolkit,USIM應用工具箱)等。這些機制都著眼于能使運營商方便快速地提供業務,并本著業務的提供和基礎網絡相分離的原則,使得業務可以由運營商以外的第三方提供,在業務和網絡之間采用開放的標準接口,業務的開發主要由IT開發人員來完成,運營商負責網絡的運營和對眾多的業務提供商的組織和管理。以下從終端角度對SAT/USAT相關智能卡業務環境和MExE作介紹。

1.智能卡業務環境

SIM卡是一種帶微處理器的智能IC卡,它由微處理器(MPU)、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、數據存儲用的電可擦寫ROM(EEPROM)和串行通信單元五部分組成,它是GSM系統中不可缺少的一部分,是用戶進入GSM網絡的登記憑證。到目前為止,SIM卡的微處理器大都是一個8位的控制器,通常是Intel8051或者Motorola6805。SIM卡的內存數量一直在增長,最初只是由256字節的RAM和3k字節的EPROM組成,現在RAM大都已經增長到了128k字節,EPROM也增長到了32k字節以上。USIM(UniversalSIM)是應用于3G系統的用戶識別模塊,其基本構成與SIM卡類似。

到目前為止,SIM卡可分為3代,第一代SIM卡只包含簡單的用戶身份信息,執行網絡認證和通用的電話服務功能;第二代的SIM卡僅是一種單應用卡,它僅遵循GSM11.11規范,該規范中定義SIM卡上只能有一個應用,即GSM應用,因此,它不能直接添加額外的應用,而用戶平時使用的移動炒股、移動銀行等應用都是通過STK(SIM卡應用工具包)來實現的;第三代USIM卡則不存在這種問題,它實現了平臺和應用的分離,3GPP組織專門制定了UICC多應用平臺規范,USIM應用只是UICC平臺上的一個應用,非電信應用或電信增值應用,可以完全建立在這個平臺上,而且每個應用都可以遵循各自的行業規范。

為了實現USIM卡對多應用的支持,除了定義UICC平臺外,USIM卡的相關規范中還定義了其它一些變化。比如,在傳輸協議和平臺特性、應用和文件結構、PIN管理模式以及各命令參數、狀態字的變化等。這些變化使USIM卡更加符合智能卡ISO7816規范,從而使多種應用添加在UICC平臺上成為可能。因此,在手機上實現電子錢包、電子信用卡、電子票據等其它應用已是順理成章的事了。這一特點使USIM卡成為了不同行業跨領域合作、相互滲透經營的媒介,如銀行可以參與電信的經營,反之亦然。

SIM/USIM應用工具包(SAT/USAT)技術是一種主要的增值服務技術。它為儲存在SIM或USIM上的應用提供標準的交互機制和執行環境,遵循SAT規范(GSM11.14)的開發工具為應用開發者提供便捷的應用開發環境。通過SAT/USAT技術,與特定終端無關的業務和應用可以被下載到終端和SIM/USIM卡上并在那里執行。SAT技術可以利用現有網絡和手機提供安全、靈活和友好的增值服務。支持SAT的SIM卡不再是通常使用的16KB內存容量的SIM卡,而是基于Java或C語言編程具有32KB以上內存容量的SIM卡。由于內存容量的擴大,使得在SIM卡中可以存儲相應的業務與應用信息。

2.移動終端執行環境(MExE)

MExE規定了移動終端可下載并執行運營者或業務提供者規定的應用,并接入Internet的能力。在執行業務過程中,MExE作為移動終端上的應用執行環境,它將充分利用移動終端和SIM卡的資源。MExE主要定義了終端側的統一應用執行環境,這對于實現業務互通是十分重要的。

MExE業務非常類似于PC中的軟件,你在自己的PC中安裝了各種軟件,把PC變成不同的虛擬裝置,這就是通用性,它具有事實上的標準平臺,這個標準平臺允許所有的軟件設計者不僅為PC創建業務,而且允許支持多樣性業務。移動電話中的MExE環境使用WAP和(或)Java等技術遵循一個非常類似的基本原理。例如,從Internet上下載一個MP3播放器到你的MExE移動臺中,然后下載MP3文件,你可以用MExE移動電話欣賞你最喜歡的音樂;同樣,下載一個電子郵件客戶端軟件,你不僅可以與其它的移動用戶通信,還可以通過它連接到Internet,與辦公室和家庭PC交換傳真、電子郵件和多媒體消息;下載游戲客戶端或游戲軟件,那么你的MExE移動電話就成為一個在線的交互式游戲機;下載一個Internet瀏覽器到你的MExE移動電話上,那么Internet網就真正的移動了。

MExE移動電話將把簡單的通話和短信設備變成了多媒體Internet網移動通信設備,這些設備可以如PC機虛擬設備一樣等同于隨身聽、游戲機、PDA等無線裝置。

MExE圍繞著WAP和Java標準化了3個基本平臺,它們稱為MExE的分類標志:

1)MExE分類標志1支持WAP;

2)MExE分類標志2支持PersonalJava;

3)MExE分類標志3支持J2ME。

此外,MExE已規定了用戶和網絡的保密和防護,提供一個授權和共享軟件服務的安全平臺,在移動電話中或與服務器和Internet交互作用時執行。3個MExE分類標志能夠使軟件編程者創建各種業務,而無需太多的有關移動通信方面的認識,但卻能為移動電話產業帶來全新的業務系列。

本講小結

無線移動終端的上述結構和功能的進步,為在無線移動終端上實現越來越多的新業務提供可能性和便利性。由于3G和WiMAX的到來,它們把語音、數據和圖像通信融為一體,使用戶能享受到的新服務新業務更加豐富。我們可以采用前面討論的這些平臺(在某種意義上說是通用平臺)和豐富的客戶端軟件為用戶提供全面的服務。然而,分析用戶需求可以發現不同的行業/消費用戶群對終端的功能需求是不同的,同時考慮到無線移動終端也是一種需要個性化的消費類電子產品,所以終端上的客戶端軟件甚至平臺支持能力也可不盡相同,但需要保證已存在業務的互通,因此在未來很長一段時間內,運營商與終端制造商可能繼續在保證應用互通的基礎上,商定一些針對不同用戶群、具備不同功能的終端規范。這種做法被稱為“終端定制”,它的好處是可簡化一些終端上的軟硬件,也可讓用戶使用起來方便、簡單。

終端的發展逐漸趨于開放,這是技術發展和社會分工細化的結果,這不僅有利于單個技術和終端整體結構的發展,同時,終端的開放也是移動通信業務發展的需求,開放的終端結構便于第三方應用和業務的開發,加快業務投入市場的時間,降低業務開發成本。隨著電子通信等技術的發展,以及業務市場需求的推動,開放的終端結構日益明朗,本講中對終端的開放結構以及統一的開放運行平臺做了介紹,這些技術已經在ETSI、3GPP、OMA和OMTP等國際組織中進行研究和標準化,并逐漸產品化。隨著這些統一平臺產品的出現,終端的發展逐漸演變為業務對終端上支撐技術和應用客戶端程序的驅動。