方興未艾：移動計算技術回顧與展望

文｜鄭偉農(nóng)

簡介

移動計算是信息技術發(fā)展中正在怒放的一朵技術之花，我們正在步入一個全民移動計算的時代。那什么是移動計算（Mobile Computing）？目前還沒有公認的嚴格的定義。筆者認為，利用現(xiàn)代無線通信技術和設備進行數(shù)據(jù)的交互和處理均叫做移動計算。移動計算是無線通信及計算機技術研究的熱點領域，被認為是對未來具有深遠影響的四大信息技術之一。

從移動計算定義來看，移動計算要包含以下要素，1、無線通信。2、移動設備。3、數(shù)據(jù)的交互和處理。

無線通信

顧名思義，一切不通過有形介質進行信息交互的都叫無線通信。目前主要的無線通信信息載體有聲波（超聲波）、無線電磁波等，本文所述用于無線通信的主要指無線電磁波、微波和紅外線。按通信方式可分為衛(wèi)星通信、廣播、射頻無線電（含蜂窩電話、Wi-Fi、藍牙）、紅外、微波等。按無線信號覆蓋范圍可分為無線全球網(wǎng)（WGAN）、無線城域網(wǎng)（W M A N）、無線局域網(wǎng)（WLAN）和無線個域網(wǎng)（WPAN）。

從1901年意大利人馬可尼第一次使用無線電發(fā)報至今，無線通信技術可謂日新月異，移動計算也正因為無線通信的進步，特別是智能手機的普及而快速發(fā)展。摩托羅拉公司于1983年建成第一個實用的使用第一代（1G）無線射頻技術的蜂窩移動電話網(wǎng)絡。上世紀90年初期開始了第二代（2G）通信技術的研究，1996年歐洲電信標準協(xié)會提出了GSM Phase 2+標準，這就是現(xiàn)在大部分國家仍在使用的GSM 900／1800標準。GSM Phase2+ 標準采用了密集的頻率復用、多復用結構、智能天線、雙頻段等技術，有效地克服了隨著業(yè)務量劇增所引發(fā)的GSM系統(tǒng)容量不足的缺陷。在GSM基礎上又發(fā)展起來的GPRS／EDGE技術，數(shù)據(jù)傳送速率可達115／384Kbit／s。當功能強大的智能無線終端設備出現(xiàn)后，人們已經(jīng)不滿足于簡單的發(fā)送短消息（SMS）、彩信，或者通過無線通訊協(xié)議（WAP）網(wǎng)上沖浪，豐富多彩的多媒體應用和隨時隨地的無線寬帶接入成為當務之急。于是，國際電信聯(lián)盟(ITU)在2000年5月就確定了W-CDMA、CDMA2000和TDSCDMA三大主流3G無線通信標準。3G尚未普及，人們就已經(jīng)開始籌劃4G技術了，其中長期演進（LTE）和全球互通微波接入（WiMax）無疑代表了4G通信技術發(fā)展的未來。LTE和WiMax的目標是提高數(shù)據(jù)下載和上傳速度分別可達100Mbps和50Mbps以上。它可以承載高清晰度電視（HDTV）的數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰嫒莸幕ヂ?lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）數(shù)據(jù)包交換及支持IPV6。

無線通信主要為移動設備提供基礎的數(shù)據(jù)交互能力，現(xiàn)在的無線通信經(jīng)過多種復用技術，傳輸帶寬越來越大，速度越來越快。并且比以往更加注重無線通信的安全性和可靠性，強調對計算機網(wǎng)絡特別是互聯(lián)網(wǎng)的支持，無線設備IP化乃大勢所趨。

移動計算設備與應用

移動計算已經(jīng)融入我們生活的方方面面，從國防軍事、航空航天、交通運輸、能源化工、金融保險、教育科研、衛(wèi)生保健、采礦制造等等無處不在。

移動計算（Mobile Computing）是涉及多種信息技術的交叉學科，是現(xiàn)代信息技術發(fā)展的集大成者，有關移動計算的各種新的研究和應用可謂層出不窮。移動計算是一系列特定應用的總稱，它涉及無線通信和信息處理所需的所有標準和軟、硬件設備。本文試圖從移動計算的歷史角度，回顧無線通信、移動設備、移動平臺及與計算機網(wǎng)絡、多媒體技術、并行計算、計算機安全等的聯(lián)系的發(fā)展，厘清溯源，展望未來。

士兵可以通過GPS（全球定位系統(tǒng)）隨時了解自己的戰(zhàn)斗位置；雷達站可以將敵情通過信息共享數(shù)據(jù)鏈發(fā)送給任何一架正在執(zhí)勤的戰(zhàn)斗機；森林、海洋、天氣以及地震實時監(jiān)測；酒店服務員使用PDA（掌上電腦）方便的下菜單；你可以隨時隨地通過手機將自己的照片發(fā)布到微博上；記者們可以在新聞現(xiàn)場使用數(shù)字DC、DV做到即拍即發(fā)；超市的員工使用手持無線設備掃描磁條進行出入庫或結賬；你可以隨時使用EDA（企業(yè)便攜電腦，Enterprise digital assistant）處理繁忙的公務等等。

移動計算甚至改變了人們的一些生活習慣。Facebook，Twitter等社交網(wǎng)絡在年輕人中間風靡。門戶網(wǎng)站、谷歌成為年輕人獲取新聞的主要途徑。博客，Instagram（iPhone上的照片共享應用），YouTube（互聯(lián)網(wǎng)視頻共享應用）成為年輕人娛樂和表達自己的地方。

我們看到，移動計算應用的領域是多么廣泛，各種各樣開發(fā)無線移動計算設備的公司雨后春筍般大量涌現(xiàn)，如GPS導航，OnStar系統(tǒng)（美國通用公司推出的車載無線服務系統(tǒng)）、高清晰無線廣播（HDR）等。令人眼花繚亂的移動計算設備只有我們想不到，沒有用不到的地方來形容。移動計算設備朝著體積更小、更薄，重量更輕，便于攜帶的方向發(fā)展，其運算速度更快，功能器件的集成度更高。特別是智能移動計算設備和計算機技術結合后，行業(yè)普遍認為手機將成為“下一個PC”。筆者認為，越來越強大的智能移動計算設備會淡化與傳統(tǒng)計算機之間的界限，但是，智能移動計算設備的將來遠比PC要精彩。

移動計算平臺

移動計算平臺包括硬件平臺與操作系統(tǒng)軟件平臺兩部分。

硬件平臺主要討論移動終端，以及硬件的“心臟”——處理器。

Intel和AMD作為傳統(tǒng)PC處理器的霸主，在移動電腦（Laptop）處理器上占據(jù)著絕對的份額，而Apple因為Mac Pro擁有一批鐵桿追隨者。當智能移動設備來襲時，特別是智能手機和平板電腦所用處理器，基于ARM架構的高通、三星和德州儀器在手機處理器上遙遙領先，Apple憑借在iPhone和iPad的神話也推出自己的基于ARM架構的處理器。Intel和AMD不甘ARM一家獨大也積極發(fā)展智能移動設備處理器。

在智能移動設備上，Apple無疑占據(jù)著平板電腦王者的位置，三星的平板緊追其后。手機上三星，LG，Apple，HTC基于Google Android平臺的聯(lián)盟領先Apple iPhone市場占有率，但是近期Apple在和三星專利技術交鋒中大勝，預計未來市場份額還會大幅上升，這將對三星等使用Android平臺的手機產(chǎn)生巨大沖擊。

而在移動計算操作系統(tǒng)平臺上，移動電腦還是Microsoft 操作系統(tǒng)的天下，但似乎越來越多的人開始選擇Apple的Mac Laptop。在手機和平板電腦上，Google Android開放平臺占據(jù)著半壁江山，而Apple iOs憑借終端市場位居第二，PC操作系統(tǒng)霸主Microsoft如夢方醒，憑Windows Phone 8開始發(fā)力，三星Bada和BlackBerry OS也勵精圖治，而曾經(jīng)的輝煌Nokia則苦守Symbian Anana。

移動計算平臺變成了IT行業(yè)巨頭角力的戰(zhàn)場，誰勝誰負還很難預料。智能移動計算設備行業(yè)亂象的背后，帶來了更快、更強的平臺，帶給人們更多的選擇，也促進了智能移動計算設備的大發(fā)展。

移動計算的未來

手機設計之初僅僅是為了人們打電話，但是當攝像頭、陀螺儀、水平儀、GPS，收音機，高保真的音頻播放，強大的圖形處理功能等成為手機的標配時，誰還會覺得iPhone在Siri上的嘗試是多余的呢？

我們來看看移動智能設備的即將實現(xiàn)的功能和未來熱點研究方向：

★ 對LTE網(wǎng)絡的支持。國內(nèi)目前正在推進TD-LTE、FDD LTE兩大4G標準；

★ 對HTML 5標準的支持。HTML 5因移動多媒體應用而生，其標準正在緊鑼密鼓的準備出臺，但目前還存在一些問題，HTML 5的成熟還需假以時日；

★ 移動云計算。移動云計算非常適合物聯(lián)網(wǎng)方面的應用。將來的移動設備會提供更加強大的云計算平臺以及更豐富的云計算應用；

★ 更多的電子商務應用。已經(jīng)有很多手機支付的成功案例，移動智能設備會越來越多的應用到需要身份識別和安全認證的場合；

★ 對IPV6的支持。移動設備全面擁抱計算機網(wǎng)絡和互聯(lián)網(wǎng)；

★ 更高的安全性。目前移動設備的安全形勢不容樂觀，許多人還沒有認識到這一點，未來的移動計算設備需要提供令人放心的安全使用環(huán)境；

★ 更人性化的人機交互（HCI）。蘋果的成功告訴大家，用戶體驗很重要；

★ 移動智能設備更“智能”。人工智能有望在移動設備中大展身手；

★ 應用的多少決定客戶的選擇。如果在平臺層面決不出勝負的話，那么移動應用的豐富程度則決定了用戶的多少。對個人用戶而言，娛樂應用遠比辦公應用重要；

★ 更多接入方式。支持衛(wèi)星、紅外線等通信方式，目標是在任何場合下都能滿足人們信息交互的需要，哪怕是你到南極看企鵝；

★ 更多傳感元器件的集成。用手機遙控家里的電視機，調整空調溫度，啟動汽車，iPhone正在做這些事情。人們將來要問，手機還有什么不能做？

移動計算是新興的、蓬勃發(fā)展的信息技術，移動計算的普及將極大促進相關信息技術的發(fā)展，而技術的發(fā)展又促進移動計算的普及。雖然移動計算還存在諸如安全、潛在的健康等亟待解決的問題，但移動計算已經(jīng)對我們的生活產(chǎn)生巨大的影響，它照亮了人類活動的各個角落，讓我們一起憧憬移動計算美好的未來。