移動終端軟件發展趨勢探討*

梁柏青，魏穎琪，羅 喧

（中國電信股份有限公司廣東研究院 廣州510630）

1 引言

隨著智能移動終端的普及，基礎軟件和應用生態環境構成了移動智能終端的軟件環境。一方面，終端基礎軟件需要具備良好的體系架構、應用框架，并為開發者提供完善的應用開發環境；另一方面，終端應用的豐富性決定了手機基礎軟件的生存空間。目前，Google Android和Apple iOS基本壟斷了移動終端操作系統軟件，兩個系統所培養的用戶體驗習慣、應用產業鏈構造了屏蔽其他操作系統進入的“圍墻”。本文在簡要分析Android和iOS體系架構的基礎上，介紹了市場上其他新晉操作系統營造新的應用市場規則，以導入新的系統軟件，并對其在系統內容、原生開發環境、獨特優勢等方面進行了詳細比較，希望能提供對智能終端軟件的全面了解。

2 移動終端軟件平臺和應用的演進趨勢

2.1 移動終端的演進趨勢

移動終端從只具備基帶處理器 （baseband processor,BP）的功能手機，發展為同時具有基帶處理器和應用處理器（application processor,AP）的智能手機，或采用BP和AP兩者合一的系統芯片（system on chip，SoC）的智能手機。BP承載移動通信類業務，AP負責大部分應用程序的執行。引入AP的智能手機極大地提高了應用的執行能力，并使手機的價值逐步從BP轉移到AP，使傳統通信終端趨向軟件化和互聯網化。

2.2 手機操作系統從軟件平臺發展為應用平臺

AP極大地增強了終端設備的計算處理能力，促使手機操作系統從軟件平臺發展為應用平臺，并與應用生態環境緊密結合。手機操作系統已經不再是傳統定義的操作系統（operating system，OS），更多地被稱為平臺。應用數量和應用下載次數常作為平臺的衡量指標。

根據Vision Mobile對終端操作系統的劃分，分為軟件平臺、通信平臺和應用平臺3類[1]，見表1。各類硬終端（電話、多媒體終端）屬于通信平臺，功能單一，用于點對點或點對多點的通信；功能手機屬于軟件平臺；而現代智能手機屬于應用平臺。

現代智能手機屬于應用平臺，應用平臺具有以下三大要素：

·除用戶群體外，開發者是平臺另一個重要的目標客戶；

·為開發者提供API/SDK以及開發環境；

·提供應用的發布、貨幣化渠道，建立健康的應用生態系統。

2.3 移動應用全球化和本土化

運行在智能手機上的移動互聯網應用呈現全球化和本土化兩大趨勢。

有很多優秀的流行應用都是全球性的，如游戲類的“憤怒的小鳥”、通信類的Skype、咨詢參考類的維基百科、地圖服務類的Google地圖。開發者通過應用商店在全球發布應用，通過互聯網跨越國界。

在應用全球化的同時，也出現本土化的趨勢，針對本地用戶或具有相同文化背景的細分人群，推出針對型應用是演進的方向之一。隨著智能手機的普及，手機成為日常生活助手，手機應用越來越多和本地日常生活有關，如本地支付業務、本地商旅（酒店、機票、訂餐）、本地新聞、本地交通等。這些本土應用具有極強的地域性，通常只在本地具有使用價值。

表1 手機平臺的分類

中華文明有自己獨特的語言、文化、審美、行為規范、市場環境和道德法規。聚焦本土需求，為國內用戶提供符合用戶使用習慣的應用和服務，是國內企業的競爭優勢所在。移動互聯網廠商可將自有服務作為系統應用加入自研系統或替換原有的系統應用，如地圖服務，iOS和Android都提供原生地圖服務，但在本地化信息提供上可能不如本土服務便民，如公交線路。運營商可以將小額支付能力作為系統的基本服務，作為網絡支付的補充，提供便捷的結算方式，并覆蓋沒有信用卡和不使用網銀的群體。

換言之，以提供優勢移動互聯網應用服務為引領，深度定制優化其生態環境，將其打造成為應用服務的最佳體驗運行平臺，以應用服務產業優勢帶動操作系統快速發展。以用戶體驗為導向，深度聚焦本土需求持續快速創新，提升產品市場核心競爭力，是我國系統軟件發展的關鍵路徑。

2.4 移動智能終端系統垂直化整合趨勢明顯

維基百科對操作系統的定義為：“操作系統是管理計算機硬件與軟件資源的計算機程序，同時也是計算機系統的內核與基石。需要處理如管理與配置內存、決定系統資源供需的優先次序、控制輸入與輸出設備、操作網絡與管理文件系統等基本事務；也提供一個讓用戶與系統交互的操作界面。”即操作系統進行硬件資源的管理并提供人機交互界面，而上層應用軟件不屬于傳統的操作系統范疇，通常為第三方公司所開發，由用戶自行安裝。

然而，操作系統也在不斷發展變化，正朝著網絡化、節能化、易用化方向發展。工業和信息化部電信研究院的《移動互聯網白皮書（2013年）》指出，移動智能終端操作系統自身的概念范疇開始演變，技術外延開始拓展，操作系統從最初聚焦于對硬件資源的管理調度，擴展到面向應用服務的延伸與整合，架構在內核系統上的中間件、應用平臺等也成為操作系統的有機組成部分，從而形成了一個面向應用的操作系統平臺體系。

對于移動智能終端系統，其操作系統和上層應用的邊界正在模糊，系統垂直整合趨勢明顯。地圖/導航、郵件、搜索、應用商店、即時消息、瀏覽甚至支付等重要應用，被作為操作系統提供的必備功能而廣泛內置，移動智能終端操作系統的概念邊界正在被進一步擴展，操作系統與應用服務耦合加劇，移動智能終端系統軟件與上層應用之間的邊界在消失。移動智能終端操作系統巨頭不斷整合其系統軟件與應用服務，不斷擴大其系統軟件的邊界，如iOS 6去除了運作良好的系統應用Google地圖，Apple Map取而代之。

2.5 Web化演進是重要方向和新的機遇

互聯網廠商和運營商發展移動操作系統，目的是將自己的服務和能力下沉到平臺中，作為系統級別的基礎應用、基礎服務和基礎能力。

原生操作系統通過主導應用平臺的各個方面，包括控制原生開發API/SDK、提供開環環境以及控制原生應用商店對應用的發布渠道，從源頭上掌控整個應用生態系統。

近年來，HTML5得到長足發展，已經從炒作期進入實際應用期。以HTML5為代表的Web技術，可以在操作系統上構建應用平臺所有的要素，實現跨平臺、跨屏，提供統一的用戶體驗。雖然HTML5目前尚未形成應用生態系統，而更多地作為一種開發技術被廣泛使用，但這也為國內廠商利用Web作為應用平臺、打造獨立的生態系統提供了機會。

HTML5推動移動互聯網水平化演進，給產業軸心和發展模式轉變帶來新機遇，推動Web應用環境替代移動智能終端操作系統成為移動應用的承載平臺，打破移動智能終端操作系統和應用之間緊耦合的綁定關系，促進其由垂直一體化向水平化方向演進，顛覆現有移動互聯網的產業格局和發展模式。“Web平臺（瀏覽器和Web OS等）和互聯網渠道”將取代“移動智能終端操作系統和應用程序商店”成為產業新的核心，產業軸心和模式的轉換帶來新的發展機遇。由于谷歌不斷通過反分裂協議進行產業博弈，自研系統產業化進程將更為艱巨，可以通過Web繞開底層，直接控制應用生態系統。

因此，Web是國內廠商在移動平臺方面重點發展的方向。

3 移動終端系統軟件的新趨勢

3.1 蘋果iOS基礎框架

蘋果iOS來源于OSX，OSX的核心是基于UNIX操作系統的變種Darwin，包含了內核 （kernel）、系統函數庫（system library）和命令行工具（command-line tool）。2010年6月7日，WWDC大會宣布iPhone OS更名為iOS。iOS的軟件體系架構分為4個層次：核心操作系統層（core OS layer）、核 心 服 務 層 （core service layer）、媒 體 層（media layer）和可輕觸層（cocoa touch layer），如圖1所示。

iOS的操作系統核心、基礎服務層和應用框架都采用C/C++或object-C開發，應用采用object-C開發，應用編譯后以本機代碼在設備上運行，具有較高的運行效率。

3.2 Android操作系統基礎框架

Android由基礎系統軟件層、中間層、應用框架層和應用層組成，如圖2所示。其中，基礎系統軟件層由Linux內核和驅動程序組成；中間層為運行環境和各種服務模塊，其中運行環境定義為Dalvik虛擬機；應用框架層為Java應用框架；應用層提供移動設備基礎應用，包括電話、多媒體播放、郵件、日歷、地圖等生活中常用的應用。Android應用為Java應用，其優點為成熟、存在大量可重用代碼，缺點是占用內存大、運行速度略低。建議Android系統運行在高性能CPU+大內存的終端環境下，其成本和能耗相比其他操作系統不具備優勢。

3.3 Web OS類操作系統基礎框架

Web OS是當前移動互聯網領域的熱門話題，簡單來說，Web OS是一種以Web為主要應用模式的操作系統平臺，具備如下3個主要特征：

·是完整的操作系統，不是中間件或應用層產品，架構一般包括操作系統層、應用運行環境層和UI框架層3個完整的層次；

·系統直接支持Web應用運行，而非通過瀏覽器或第三方軟件支持；

·開發者基于HTML、CSS、JavaScript等Web技術開發應用程序。

Firefox OS（火狐OS）是Mozilla推出的一款采用HTML5技術的開源操作系統，主要應用于移動設備，其前身是Boot2Gecko，2012年改名為Firefox OS。Boot2Gecko是由Mozilla公司和Telefonica于2011年合作開發的一個開源項目，目的是推出一個新型的移動操作系統，使得手機應用完全建立在Web技術之上，為用戶提供全新的應用體驗。Firefox OS系統架構如圖3所示。

圖2 Android平臺的官方架構

圖3 Firefox OS系統架構

目前，除了新推出的Firefox OS，市場上還存在其他Web OS產品，比較典型的有Google的Chrome OS以及2012年宣布開源并將在2013年8月釋放正式版本的HP的Open Web OS。Chrome OS架構如圖4所示。

圖4 Chrome OS架構

3.4 混合型操作系統基礎架構

混合型操作系統指的是內核支持原生應用和Web應用運行框架的操作系統，主要具備以下結構。

·基礎系統軟件層：采用業界廣泛支持的Linux開源內核以及廠商配合提供的硬件驅動層。

·中間層：包括Web運行環境和Java或C運行環境，如通過Java虛擬機提供的Java程序的計算環境等，并包括在其之上構造的各種系統服務模塊，為上層應用提供完整的運行環境。

·應用框架層：支持HTML5框架和Java應用框架，應用開發者可以選擇其中之一開發其應用。

·應用層：整合通信服務、多媒體處理、定位地圖服務、日歷、郵件等日常使用的基礎應用。

目前，市面上比較典型的混合型操作系統是“阿里手機操作系統”，其采用了自有的虛擬機，在Linux開源內核上開發了阿里云操作系統，并疊加了阿里云自行研發的“云應用引擎”（Cloud App Engine），用于支持HTML5 Web應用。阿里手機操作系統能夠兼容Andriod系統，可以支持基于Andriod平臺開發的應用，兼容程度可達90%以上。阿里手機操作系統架構如圖5所示，具體介紹如下。

·阿里手機操作系統支持基于HTML5的Web OS云服務，在支持Android原生應用生態環境的基礎上，增加了對云應用生態環境的支持。

·手機底層整合了阿里和淘寶賬號體系、支付體系，并宣稱向運營商和終端廠商開放和共享阿里用戶數據庫資源，合作伙伴能在第一時間獲得更多用戶的反饋，清楚市場的需求。

圖5 阿里手機操作系統架構

3.5 主流操作系統的比較

主流操作系統比較見表2。

表2 主流操作系統比較

1 工業和信息化部電信研究院.移動互聯網白皮書,2013