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3G手机技术发展与设计架构(5)多模应用兴起 如何跨越3G手机开发门槛?

发布时间:2008/5/29 0:00:00 访问次数:470

  在3g手机的应用时代,其基本的改变包括能提供更高的传输速率,以及同时提供既有的「电路交换模式」(circuit switch mode)和可移动上网的「封包交换模式」(packet switch mode),进而能打打影像电话、使用多媒体短信服务(multimedia message service;mms),或是收发电子邮件、上网浏览等网际网路服务。这些应用我们早已知道的很清楚了。

  然而,在宽频和互动性的基础下,进入3g时代还意味着更广泛的通信技术将在一台手机中产生汇流。目前在发生中的,首先是蓝牙(bluetooth),再来会是wlan,以及接下来的gps/a-gps和移动电视(mobile tv),更长远一些,则需注意wimax、uwb的发展。这些不同通信技术的整合,将推动多模手机的发展,而每整合一种新的通信功能,就代表着3g手机具备了更丰富的应用性,并可望创造全新的服务与收益模式。

  以3g结合a-gps为例,3g网路的辅助定位资讯,可以大幅缩短gps的首次定位时间(time to first fix;ttff),从原先的数分钟缩短为一分钟以内;如果基地台的佈建够密,也能有效提升定位的准确度。当手机有了定位资讯,再加上地图资讯、导航引擎与位置服务(lbs)应用软件,一台手机就能够用于紧急救难追踪或提供所谓的「兴趣点」(point of interest;poi)加值服务,也就是为行人提供所在环境附近的加油站、推荐餐厅、旅馆等资讯。

 ■3g手机=高阶手机?

  对于用户来说,在其随身的轻巧手机中能具有更多样的实用或娱乐功能,当然是何乐而不为,但为了满足这些整合需求,3g手机的开发其实面临了不少的挑战。

  先来看看手机的类型,大致可以分为初阶的语音手机(voice phone)、中阶的功能手机(feature phone)和高阶的智能型手机(smart phone)。3g手机可以是其中的任何一种,但目前看来,最早在市场上量产销售的,会是智慧型手机。这和3g目前的定位有关,它毕竟是新兴的应用,会先吸引到对高阶产品有兴趣的玩家(power user);而且3g标榜的是它在多媒体传输及移动网路方面的能力,这和语音手机大异其趣。

  不过,高阶手机毕竟是金字塔的顶端,使用族群受限,要让3g手机更为普及,势必得往功能手机发展。在系统的开发上,智慧型手机因採用高阶作业系统(high-level os;hlos),具有完善的功能模组,因此让手机业者能加速设计的时程,目前主流的hlos包括symbian、windows mobile和linux等;相较之下,功能手机为让手机功能更为精简,因此得针对内部的软、硬件系统进行量身定制的工作,这也让3g功能手机推出市场的时间会较为落后。

  当然,如果3g能顺利成为市场上的主流行动通讯规格,最低阶的单纯3g语音手机也会顺势推出。对于电信业者来说,3g系统能提供更高的频宽,让业者得到更佳的频宽运用状况,因此3g语音电话也具有其推广的利基。不过,3g的市场虽有起色,但是否能普及或何时会普及,仍然颇为值得观察。

 ■应用处理架构剖析

  我们再进一步来看3g手机的应用功能开发。如上所述,大部分的3g手机不会是单纯的语音手机,这类新兴手机所比拼的,正是其多媒体功能的多样性。在应用功能愈来愈复杂的趋势下,以单一基频涵盖所有数字逻辑运算需求的手机系统规划已不敷需求,现在主流的设计趋势是采通信(数据机)与应用分流的开发架构。

  这样做的好处很明显,因为应用功能与通信功能的发展脚步并不同调,应用功能日新月异,而数据机的通信系统却有较长的生命週期。两者分流后,各自可以依市场的需要而改朝换代,不再需要受到另一方的牵制。例如数据机可以从gsm/gprs加上3g/wcdma的双频或三频模式,逐步升级到纯粹的3g或下一代的hsdpa/hsupa;应用处理单元则能因应视频、音频、影像、绘图等需求的改变而扩充其功能,例如支援高达每秒30讯框的vga解码和h.264/vc-1视频编码、vga彩色显示、q-vga辅助显示以及多达5m画素的数字照相机功能、2d/3d图形、3d声音和立体声喇叭等。

  为满足应用处理功能,在功能手机中多半採用一至数颗专属的多媒体处理晶片来做为协同处理器(co-processor);在智慧型手机中则会采用一颗功能强大且完整的应用处理器(application processor)。不论是多媒体处理晶片或应用处理器,都能有效加速视频、音频、动画/游戏、影像的处理效率。两者最大的差异在于,在功能手机中是以基频为主,协同处理器为辅的架构;而在智能型手机中,应用处理器则成了整个系统的主处理器(master processor),而基频则只扮演无线数据机的附属角色。多媒体处理晶片的进入门槛较低,市场上的提供者众;应用处理器则是一颗将所有应用功能都整合在一起的系统单晶片(soc),有能力设计制造的厂商并不多。

  在应用处理器之处理器核心的架构上,可以是单一强大的核心,或採risc加dsp的双核心平行架构,但目前看来是以arm为主处理器搭配多颗多媒体加速器的分散式处理架构为主流,请参考(图一)。

 

  在3g手机的应用时代,其基本的改变包括能提供更高的传输速率,以及同时提供既有的「电路交换模式」(circuit switch mode)和可移动上网的「封包交换模式」(packet switch mode),进而能打打影像电话、使用多媒体短信服务(multimedia message service;mms),或是收发电子邮件、上网浏览等网际网路服务。这些应用我们早已知道的很清楚了。

  然而,在宽频和互动性的基础下,进入3g时代还意味着更广泛的通信技术将在一台手机中产生汇流。目前在发生中的,首先是蓝牙(bluetooth),再来会是wlan,以及接下来的gps/a-gps和移动电视(mobile tv),更长远一些,则需注意wimax、uwb的发展。这些不同通信技术的整合,将推动多模手机的发展,而每整合一种新的通信功能,就代表着3g手机具备了更丰富的应用性,并可望创造全新的服务与收益模式。

  以3g结合a-gps为例,3g网路的辅助定位资讯,可以大幅缩短gps的首次定位时间(time to first fix;ttff),从原先的数分钟缩短为一分钟以内;如果基地台的佈建够密,也能有效提升定位的准确度。当手机有了定位资讯,再加上地图资讯、导航引擎与位置服务(lbs)应用软件,一台手机就能够用于紧急救难追踪或提供所谓的「兴趣点」(point of interest;poi)加值服务,也就是为行人提供所在环境附近的加油站、推荐餐厅、旅馆等资讯。

 ■3g手机=高阶手机?

  对于用户来说,在其随身的轻巧手机中能具有更多样的实用或娱乐功能,当然是何乐而不为,但为了满足这些整合需求,3g手机的开发其实面临了不少的挑战。

  先来看看手机的类型,大致可以分为初阶的语音手机(voice phone)、中阶的功能手机(feature phone)和高阶的智能型手机(smart phone)。3g手机可以是其中的任何一种,但目前看来,最早在市场上量产销售的,会是智慧型手机。这和3g目前的定位有关,它毕竟是新兴的应用,会先吸引到对高阶产品有兴趣的玩家(power user);而且3g标榜的是它在多媒体传输及移动网路方面的能力,这和语音手机大异其趣。

  不过,高阶手机毕竟是金字塔的顶端,使用族群受限,要让3g手机更为普及,势必得往功能手机发展。在系统的开发上,智慧型手机因採用高阶作业系统(high-level os;hlos),具有完善的功能模组,因此让手机业者能加速设计的时程,目前主流的hlos包括symbian、windows mobile和linux等;相较之下,功能手机为让手机功能更为精简,因此得针对内部的软、硬件系统进行量身定制的工作,这也让3g功能手机推出市场的时间会较为落后。

  当然,如果3g能顺利成为市场上的主流行动通讯规格,最低阶的单纯3g语音手机也会顺势推出。对于电信业者来说,3g系统能提供更高的频宽,让业者得到更佳的频宽运用状况,因此3g语音电话也具有其推广的利基。不过,3g的市场虽有起色,但是否能普及或何时会普及,仍然颇为值得观察。

 ■应用处理架构剖析

  我们再进一步来看3g手机的应用功能开发。如上所述,大部分的3g手机不会是单纯的语音手机,这类新兴手机所比拼的,正是其多媒体功能的多样性。在应用功能愈来愈复杂的趋势下,以单一基频涵盖所有数字逻辑运算需求的手机系统规划已不敷需求,现在主流的设计趋势是采通信(数据机)与应用分流的开发架构。

  这样做的好处很明显,因为应用功能与通信功能的发展脚步并不同调,应用功能日新月异,而数据机的通信系统却有较长的生命週期。两者分流后,各自可以依市场的需要而改朝换代,不再需要受到另一方的牵制。例如数据机可以从gsm/gprs加上3g/wcdma的双频或三频模式,逐步升级到纯粹的3g或下一代的hsdpa/hsupa;应用处理单元则能因应视频、音频、影像、绘图等需求的改变而扩充其功能,例如支援高达每秒30讯框的vga解码和h.264/vc-1视频编码、vga彩色显示、q-vga辅助显示以及多达5m画素的数字照相机功能、2d/3d图形、3d声音和立体声喇叭等。

  为满足应用处理功能,在功能手机中多半採用一至数颗专属的多媒体处理晶片来做为协同处理器(co-processor);在智慧型手机中则会采用一颗功能强大且完整的应用处理器(application processor)。不论是多媒体处理晶片或应用处理器,都能有效加速视频、音频、动画/游戏、影像的处理效率。两者最大的差异在于,在功能手机中是以基频为主,协同处理器为辅的架构;而在智能型手机中,应用处理器则成了整个系统的主处理器(master processor),而基频则只扮演无线数据机的附属角色。多媒体处理晶片的进入门槛较低,市场上的提供者众;应用处理器则是一颗将所有应用功能都整合在一起的系统单晶片(soc),有能力设计制造的厂商并不多。

  在应用处理器之处理器核心的架构上,可以是单一强大的核心,或採risc加dsp的双核心平行架构,但目前看来是以arm为主处理器搭配多颗多媒体加速器的分散式处理架构为主流,请参考(图一)。

 

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