- 移動智能終端技術與測試
- 張睿
- 4120字
- 2020-11-29 00:12:23
1.2 移動終端的發展過程
移動終端又稱為移動通信終端,其移動性主要體現在移動通信能力和便攜化體積。早期的移動終端通常指移動電話,或稱為手機,是在移動過程中可以通過無線鏈路發起或者接聽電話的設備。移動電話通過接入移動運營商的蜂窩網絡來實現通話功能。這類傳統手機通常也叫非智能手機(Feature phone)或者“功能機”,只具備基本的電話功能。在功能機的基礎上,逐漸發展演變出了移動智能終端。
1.2.1 從模擬手機到數字手機
追溯手機的發展史,源于20世紀初。1902年,一個叫內森·斯塔布菲爾德的美國人在肯塔基州默里的鄉下住宅內制成了第一個無線電話裝置,這部可實現無線移動通信的電話是人類對“手機”技術最早的探索研究。
1938年,美國貝爾實驗室為美國軍方制成了世界上第一部“移動電話”。

圖1-3 第一個商用的移動終端:DynaTAC 8000x
1973年4月,美國摩托羅拉公司工程技術員馬丁·庫帕發明了世界上第一部面向民用的手機,它是一個4.4磅(2公斤)的大“磚頭”,馬丁·庫帕從此也被稱為現代“手機之父”。1983年,第一個商用的移動終端出現了,它是摩托羅拉公司的DynaTAC 8000x,重1公斤多,充電時間為10小時,但通話時間只有半小時,當時銷售價格為3995美元。第一臺手機進入中國市場是在1987年,型號為摩托羅拉3200,造型設計和摩托羅拉DynaTAC 8000x基本一致,是當時非常流行的“大哥大”,如圖1-3所示。
第一個商用的自動蜂窩網絡Nippon Telegraph and Telephone1979年在日本投入使用。1981年,北歐移動電話系統(NMT)在丹麥、芬蘭、挪威和瑞典同時投入使用。20世紀80年代中期其他的幾個國家也加入進來。以上的這些蜂窩系統都使用模擬技術,被稱為第一代移動通信技術。1991年,GSM數字蜂窩技術在芬蘭投入使用,此后的移動通信制式都采用了數字技術。十年后的2001年,全球第一個商用第三代移動通信技術,NTTDoCoMo的WCDMA在日本投入使用。后續的蜂窩通信技術不斷發展,還陸續出現了3.5G、3G+、3G增強技術(HSPA)、4G等技術,手機的通話質量越來越高,數據速率越來越快,功能從模擬時代的通話擴展到短信、郵件、網頁瀏覽等,應用也得到了極大豐富。一般來說,移動電話都有以下基本特點:
(1)每個手機使用一個唯一的IMEI號來識別。
(2)具備輸入接口,人們通過輸入接口來操控手機。傳統的功能機使用鍵盤,智能機大多使用觸摸屏。
(3)具備屏幕,對用戶的輸入產生反應,顯示文字或者圖形信息,與用戶交互基本的移動電話業務,使用戶可以收發語音和信息。
(4)大多數手機使用卡來識別賬戶,這也使一個賬戶可以使用在不同的手機上。所有的GSM手機使用SIM卡,一些CDMA手機使用R-UIM卡。
(5)具有電池,為手機的工作提供電能。
1.2.2 移動智能終端的雛形
最早的移動智能終端就是智能手機。智能手機“smart phone”一詞最早出現在1995年,AT&T BELL LAB的Pamela Savage在《Designing a GUI for business telephone user》一文中稱“PhoneWriter Communicator”為“smart phone”。
第一款可以認為是智能手機的蜂窩設備是IBM的“SIMON”(如圖1-4所示)。“SIMON”是IBM于1992年在COMDEX計算機工業展會上展出的原型機,1994年,BELLSOUTH開始銷售其修改后的版本:Simon Personal Communicator。除了撥打和接聽蜂窩電話外,SIMON可以收發傳真、E-mail,并可以通過觸摸屏完成一些應用功能如地址本、日歷、日程表、計算器、世界時間和記事本。SIMON是第一款具有PDA特性的智能手機。

圖1-4 IBM SIMOR和充電座(1994)
20世紀90年代后期,許多移動電話的使用者都另外帶著PDA,這些PDA運行的操作系統有Palm、BlackBerry、Windows CE/Pocket PC等,這些操作系統后來也逐漸演變為移動終端操作系統。
1996年8月,NOKIA發布了Nokia 9000 Communicator,它由基于GEOS V3.0操作系統的Geoworks(PDA)和數字蜂窩電話NOKIA2110組成,兩個設備通過類似合頁連接在一起,使用翻蓋設計,打開后,上部是屏幕下部是鍵盤,它具備收發E-mail、日歷、地址簿、計算器、記事本、基于文本的Web瀏覽、收發傳真等功能。當合上設備的時候,它可以作為數字蜂窩電話使用。
1999年6月,Qualcomm公司發布了CDMA數字PCS智能手機“PDQ Smartphone”,集成了Palm PDA,具備Internet功能。
1999年,NTT DoCoMo公司發布了一款運行在-i Mode(一種在日本很普及的移動互聯網服務)上的手機,這是第一款獲得大量用戶的智能手機,這款手機支持9.6 kbit/s的數據傳輸速率。與后來的無線服務不同,NTT DoCoMo的i-Mode使用CHTML,這是一種對傳統的HTML進行了限制的語言,提高了數據速率。受限的功能性,小的屏幕使手機可以使用更低的數據速率完成相應的功能。i-Mode業務使NTT DoCoMo在2001年底前增加了約4000萬用戶,為日本第一全球第二的市場占有率,這勢頭直到3G時代的到來才衰落下去。
2000年,Ericsson發布了R380,它具備PDA和移動電話的功能,具有使用手寫輸入設備的電阻觸摸屏,支持有限的Web瀏覽。
2001年,Palm推出了Kyocera 6035,集成PDA和移動電話功能,可運行于Verizon網絡,也支持有限的Web瀏覽。
到2005年左右基于微軟的Windows Mobile在美國的商業人士中有所普及。此后黑莓在美國得到了大量用戶,“刷機”在2006年成為美國人熟悉的詞,黑莓公司最早在2003年發布的是GSM BlackBerry 6210、BlackBerry 6220和BlackBerry 6230手機。
早期(在安卓、iOS和黑莓之前)的智能手機大多運行Symbian系統,如圖1-5所示,在2010年最后一個季度前,最初由Psion開發的Symbian系統是世界上使用最多的智能手機操作系統。Symbian系統是塞班公司為手機設計的操作系統。2008年12月2日,塞班公司被諾基亞收購。由于缺乏新技術支持,塞班的市場份額日益萎縮。截至2012年2月,塞班系統的全球市場占有量僅為6.8%,中國市場占有率則降至11%。2012年5月27日,諾基亞宣布,徹底放棄繼續開發塞班系統,取消塞班Carla的開發,最早在2012年年底,最遲在2014年徹底終止對塞班的所有支持。

圖1-5 塞班系統代表:諾基亞N8,全球首款采用塞班3操作系統,具有強大的拍照功能
1.2.3 iOS、Android等操作系統的崛起
蘋果iOS是由蘋果公司開發的手持設備操作系統。蘋果公司最早于2007年1月9日的Macworld大會上公布了這個系統,最初是設計給iPhone使用的,后來陸續用到iPod touch、iPad以及Apple TV等蘋果產品上。系統原名為iPhone OS,直到2010年6月7日WWDC大會上宣布改名為iOS。
2007年,蘋果公司推出了iPhone,它率先引入了多點觸控技術和全新的用戶界面,讓用戶用手指觸摸即可控制手機,并將桌面級電子郵件、網頁瀏覽、搜索、地圖等功能有效融合,帶來用戶體驗的極大提升。2011年4月,在美國加利福尼亞州舉行的Let's talk iPhone的新品發布會上,蘋果發布運行iOS 5系統的新一代iPhone手機iPhone 4S。iPhone 4S在硬件和軟件方面都有了較大的提升,全新siri智能語音助手和iCloud云端服務,在硬件方面,搭載蘋果A5雙核處理器,正面配有3.5英寸IPS玻璃硬屏,分辨率為960×640像素,背照式鏡頭像素提升至800萬。
2008年Android操作系統的手機開始出現。Android是一個開放源代碼平臺,由Andy Rubin創立,2005年由Google收購注資,并組建開放手機聯盟開發改良,逐漸擴展到平板電腦及其他領域上。雖然在開始的時候Android的市場增長緩慢,到了2010年,Android的市場開始加速增長,現在Android已經是市場上占有統治地位的手機操作系統。2014年智能手機操作系統份額,Android占比81.5%, iOS占比14.8%。
第一款Android手機T-Mobile G1代號Dream(如圖1-6所示),它是滑蓋手機,可以觸摸操控,也可以使用鍵盤。使用3G網絡、內置Chrome瀏覽器、支持YouTube在線觀看、圖案解鎖等。通過Android Market可以搜尋和下載適合自己的軟件與游戲。從這一款手機開始,Android逐步打造了一個開放式的操作系統生態。這款手機的代工廠商HTC也開始了自己的夢想,一度占據Android市場的最大份額,只不過輝煌已經成為歷史。

圖1-6 第一款Android系統手機T-Mobile G1
Windows Phone是微軟發布的一款手機操作系統,它將微軟旗下的Xbox Live游戲、Zune音樂與獨特的視頻體驗整合至手機中。2010年10月11日,微軟公司正式發布了智能手機操作系統Windows Phone,界面如圖1-7所示,同時將谷歌的Android和蘋果的iOS列為主要競爭對手。2011年2月,諾基亞與微軟達成全球戰略同盟并深度合作共同研發,雙方在智能手機領域進行深度合作。

圖1-7 諾基亞首款Windows Phone手機Lumia 800,正面增加了三個Windows Phone按鍵
iOS和Android的出現和迅速占領市場使以前的平臺走向衰落。為了應對iOS和Android,微軟用Scratch開發了Windows Phone操作系統。NOKIA放棄了塞班操作系統,和微軟合作在智能手機上使用Windows Phone。Windows Phone由此成為市場占有率第三的操作系統。此外,惠普公司收購了Palm的WebOS后又把它賣給了LG電子,LG電子把它使用在LG的智能電視上。黑莓公司也用Scratch開發了一個新的平臺:BlackBerry 10。
2015年度中國手機市場上,搭載Android系統的手機獲得82.02%的關注比例,占據絕對主流;其次為蘋果iOS系統,獲得15.03%的關注比例;Windows Phone系統關注度為2.01%(數據來源:ZDC)。到了2016年上半年,搭載Android與iOS系統的智能手機合計占據98.9%的市場份額,同比增長22%,其中Android的全球市場占有率達到85.1%, iOS市場占有率為13.8%。
1.2.4 智能終端時代的到來
電容式觸摸屏給智能手機的樣式帶來了巨大的影響。2007年以前,手機不論是翻蓋、滑蓋還是直板樣式,一般都具有物理鍵盤。2007年的蘋果iPhone帶來的觸摸屏對智能手機的影響深遠,它推動了手機產業的快速發展,其后的幾年時間里,整個手機市場格局都改變了。2010年以后,那些銷量較高的主流智能機都沒有物理鍵盤了。十幾年后再來看這塊玻璃,它由3.5英寸慢慢變成4英寸最后擴展到4.7英寸和5.5英寸,玻璃由平面變成了2.5D。短短的數年之間這塊神奇的玻璃,魔力般地將所有的智能機帶入了玻璃臉世界,就連以實體全鍵盤為傲的黑莓也在2013年推出了全屏幕觸摸手機。
智能手機在3G時代到來后經歷了爆炸性的增長,2012年第三季度,全世界擁有智能手機超過了10億部(Don Reisinger(October 17,2012).Worldwide smartphone user base hits 1 billion.CNet.CBS Interactive, Inc.Retrieved, July 26,2013.)。2013年初,全球智能手機的銷量開始超過功能機(“Smartphones now outsell ‘dumb'phones”.3 News NZ.April 29,2013.),帶有通信功能的平板業也隨之出現。如圖1-8所示,可以看出,2008年后的國內市場上,智能機開始迅速替代功能機,智能手機的時代真正來臨。目前的移動智能終端帶有高級移動操作系統(個人電腦操作系統與移動手持終端使用特性相結合的操作系統),具有傳統移動電話機和其他一些流行的移動設備如PDA、Media Player、GPS終端相結合的功能。大部分的移動智能終端可以使用Internet,具有觸摸屏,可以由用戶自行安裝軟件、游戲等第三方服務商提供的程序,通過此類程序不斷對手機的功能進行擴充,可以播放音視頻,具有攝像頭和拍照功能。

圖1-8 中國手機市場銷售量、銷售額及均價圖(數據來源:GFK)
回顧移動智能終端的發展歷程,從早期具有PDA功能的終端開始摸索發展,到2007年iPhone推出后推動智能終端的迅速普及,智能化引發了移動終端基因突變,移動智能終端在幾年內迅速轉變為互聯網業務的關鍵入口和主要創新平臺,成為了新型媒體、電子商務和信息服務平臺,成為了互聯網資源、移動網絡資源與環境交互資源的最重要樞紐,其操作系統和處理器芯片甚至成為當今整個ICT產業的推動力和戰略制高點。移動智能終端引發的顛覆性變革揭開了移動互聯網產業發展的序幕,開啟了一個新的技術產業周期。