移動智能終端操作系統技術發展

石彪，賈世昌，朱越

1.北京賽寶工業技術研究院有限公司，北京 100000； 2.工業和信息化部電子第五研究所，廣東 廣州 510000

0 引言

近年來，智能終端系統呈現快速迭代發展趨勢，廣泛應用于高端智能手機、智能電視盒子、高端平板應用等重要領域。移動智能互聯網時代的影響改變了當前移動互聯網智能終端和操作系統平臺技術體系的未來走向，而作為一套連接移動軟硬件、承載海量應用資源的高性能移動互聯網終端和操作系統，也在全球智能終端產業中扮演著越來越重要的戰略角色，成為世界移動智能互聯網產業快速發展的主要戰略制高點。在這種發展背景下，手機操作系統也成為各方學者討論的重要焦點和重點研究的對象[1]。

1 移動智能終端操作系統的概念

從操作系統這一新技術門類的發展軌跡來看，物聯網智能終端操作系統已經逐漸基本建成了這樣一套直接面向移動終端的應用系統和應用服務平臺系統，甚至是另一套完整的應用服務平臺系統，其中還將包括智能終端的一些基礎模塊和相關服務模塊等應用內容。并且建立在各種智能硬件產品的操作系統上。傳統意義上或者更狹義的意義上，操作系統主要是指一個系統內核層結構和一個提供最簡單、最人性化操作的交互界面。通常，該操作系統僅具有這種系統的初級服務和能力。傳統上，狹義的操作系統只是為面向頂級用戶的初級應用廠商和中小型軟件開發商提供一個基礎的操作系統功能支撐平臺和功能最基本、最實用、最簡便的支撐服務。大量最復雜、最重要的操作系統軟件基礎功能是由廣大初級操作系統應用和軟件開發者自己開發的，開發和實現過程相對困難，工作量較大。隨著mobile Unix手機操作系統內核開發技術的持續快速發展，手機操作系統內核的狹義開發技術基本上越來越穩定和成熟。主流廠商的移動操作系統內核產品方案中，除了微軟Windows移動操作系統Phone內核系列產品方案，內核庫/移動系統庫趨于高度相似，技術方案基本都是針對移動Unix內核/移動Linux內核基礎平臺上的二次開發。由于傳統的硬件系統概念已經逐漸不能完全滿足和適應當前互聯網時代靈活、快速、自由、創新的操作系統的各種技術需求，操作系統開始在其已有的軟硬件系統概念范疇的基礎上逐步擴展和進化，技術外延范圍開始進一步延伸。操作系統從最初主要側重于計算機本身和硬件資源的智能優化、管理控制、調度和控制的功能，逐步擴展和發展到各種應用開發系統和服務系統之間的結構，進一步實現了功能的延伸和完善以及深度優化和整合。核心系統架構層面上的服務系統中間件、應用場景開發、平臺軟件集成等系統功能也將轉化為集成在其核心操作系統框架中的各個系統的有機功能和組件等重要核心部分，從而逐步形成這樣一個真正完整的集成各種應用場景的核心操作系統平臺體系。如圖1所示，在移動互聯網時代，這種情況更加明顯[2]。

圖1 移動智能終端操作系統

2 國內智能終端操作系統發展狀況與問題分析

2.1 發展狀況

近年來，我國地方政府部門和一些相關生產企業已經開始高度重視新一代手機操作系統和其他智能終端操作系統的開發和研究。國內眾多移動電信運營商、互聯網公司等也積極參與了移動系統和應用平臺的開發，并成功獲得了一些自己的技術創新。比如阿里巴巴開發生產的阿里云移動OS，小米公司也推出了基于Android的MIUI作為手機底層開發平臺系統之一，百度公司將推出易百度操作系統?；谠谖④浀腖inux基礎設施系統下開發的電話操作系統。目前國內主流智能終端操作系統的研發大體可以分為兩種。一個主要應用是企業要通過滿足和利用國內外各種最新的技術需求，快速實現應用于企業系統和開發項目的計算機軟硬件企業的自主軟件產品設計和開發，例如，滿足中國政府部門或某種企業的客戶的特殊業務需求；另一種方案基本上是完全按照目前國內互聯網運營商較為常見的系統所采用的系統開發模式進行系統開發，針對目前全球市場主流系統進行性能優化、性能提升、系統升級開發進行二次集成。雖然這種系統開發模式具有許多性能優勢，如系統開發和運行時間周期短、投資和運行成本相對較小等。但是由于一些后門病毒攻擊和一些惡意軟件系統惡意攻擊的存在，無法同時達到最有效的系統防護。目前，來自Android、Symbian和iOS系統仍然是全球手機操作系統市場的主流巨頭。由此可見，未來國內主流手機和智能終端操作系統市場將基本由海外陣營主導[3]。

2.2 存在的問題

目前中國移動互聯網智能終端操作系統市場的發展一直困擾著開發者的另一個重大而突出的問題，應該主要包括以下三個方面：①系統市場化的深度開發和產業化要求也不高。全球主流品牌的移動互聯網智能終端操作系統產品的商業化研發起步早于國內其他系統產品，國內市場的市場化產品研發和產業化仍會相對較快滯后。產品本身原有系統的硬件和技術功能的配置以及系統軟件的性能也需要企業進一步開發、改進、升級和完善。②產品的外部數據接口系統不完全兼容。目前，我國移動互聯網智能終端操作系統基礎企業仍處于‘群龍無首’的落后發展局面，對外數據接口系統不完全兼容，削弱了我國廣大第三方開發者產品的巨大潛在吸引力。發展壯大的空間還是很有限的，很難撼動谷歌的壟斷市場地位。③軍工龍頭企業競爭力普遍不強，對原生Android平臺存在嚴重的技術路徑依賴。目前中國陣營還沒有出現類似谷歌和蘋果的超大型企業。常見的操作系統都是基于原生Android系統平臺基礎平臺上的系統深度優化、集成和深度開發。但其原生Android系統核心技術架構和操作系統核心技術路線完全受制于美國谷歌公司。在任何時候，也就是任何時候，它都可以拒絕在全球任何一家國內運營商的操作系統市場歧視獨立開發者和中國企業用戶。要想有效打破國內企業終端移動設備和移動智能終端操作系統市場長期以來被國外一些著名廠商所壟斷的被動競爭局面，只有科學地設計并形成更加系統、更加合理協調的企業技術方案框架和整個產業組織管理架構方案，才能聯合自強、協同合作、不斷創新，建成國內相對開放、統一的企業移動終端操作系統平臺，提升整個市場平臺的競爭力（圖2）。

圖2 智能終端操作系統市場

3 主流的移動終端操作系統

3.1 iOS

iOS操作系統是指一系列類似Unix的操作系統。也是美國蘋果公司在Mac和OS平臺的基礎設施平臺上成功研發制造的第一款智能終端操作系統。構建了包括核心操作系統層、核心服務應用系統層、媒體操作系統層在內的完整系統四層架構。目前，該產品已主要應用于多種蘋果產品平臺應用，包括iPhone、touch、iPad、蘋果電視等。以蘋果產品平臺的應用為產品中心，從蘋果移動桌面無縫集成到移動桌面，依托封閉的安全體系環境，保障各蘋果平臺用戶數據的安全[5]。

蘋果手機系列憑借其優秀易用的用戶交互應用體驗、時尚創新的獨特手機產品外觀和設計創新理念，以及擁有完善底層架構技術iOS智能移動平臺系統，一直在蘋果世界吸引著大批忠實追隨者。截至2011年11月，根據美國科納仕公司的調查數據顯示，目前，手機操作系統iOS已經成功占據了從中國到全球智能手機總市場份額的30%以上，在美國的市場份額已經增長到43%左右。美國的最新季度統計數據顯示，2012年蘋果市場份額進一步提升至18.8%左右。在蘋果直到2013年第二季度的第四季度市場調查中，主要使用iOS系統運營的蘋果手機平臺將占蘋果智能手機市場的17.6%左右，大約是蘋果的凈市場份額。

3.2 Android

Android系統是指Google于2007年11月正式發布的一款Linux操作系統。可廣泛應用于移動智能手機、移動智能平板電腦等大多數移動通信終端設備。Android系統是一個四層的操作內核架構，從上到下可以分為應用層、應用框架層、運行時框架層和Linux系統內核層。近年來，Android智能手機系統的成功應用發展迅速，正是由于其開源的環境和開放的合作開發模式，贏得了巨大的市場成功。市場份額和應用程序開發人員的數量正在爆炸式增長[6]。

PALM的操作系統一度占據了全球90%以上的手機設備和PDA設備，占據了最大的市場份額。但后來索尼宣布徹底退出手機和PDA設備市場后，Palm又開始遭遇市場寒流，被微軟的Windows移動蠶食。黑莓手機是一款基于RIM的無線手持電子郵件問題解決終端設備。屏幕的超寬機身尺寸設計，以及QWERTY鍵盤帶來的更便捷的手勢輸入，可以讓這款已經成功通過美國兩次認證，全球市場份額一直排名第一的黑莓智能手機擁有黑莓經典的外形，在中國除了認證之外，對其他市場的影響幾乎為零。美國ABI公司的最新數據顯示，2013年后的第三季度，黑莓品牌在全球智能手機中的份額僅小幅下降至近1.5%，在蘋果和三星等強大競爭對手的攻勢戰過程中更是節節敗退。

4 移動智能終端操作系統發展特征與趨勢

4.1 開源化運作不斷擴大

從其技術屬性分析，目前的開源算法技術完全可以取代傳統的閉源算法，成為下一代移動智能互聯和智能終端操作系統研發的新主流。除了上述的開源操作系統概念之外，隨著對各種開源操作系統技術及其應用領域發展范圍認識的深入和拓展，在應用操作系統的中間件層乃至應用系統的平臺層，也逐漸形成和發展了一系列性能相對穩定、運行良好的開源系統功能組件，這也是業界公認的。Google是歷史上第一次成功的嘗試，開源模式已經成功引入并應用于各種移動智能終端。Android本身也是開源平臺技術快速發展帶來的革命性產品。可以廣泛采用Linux、WebKit等各種業界領先的現有開源平臺功能組件。在這個平臺上，Google通過全面的集成和優化技術，將整個Android系統打造成為一站式的開源系統解決方案，擁有自己強大的產品競爭力。為手機行業用戶提供了從優化的系統內核層到完全集成優化的系統中間件層，再到成熟完整的跨應用多平臺層結構的完整操作系統技術和實現模板，大大降低了開源操作系統的技術門檻，打破了國內長期以來對以微軟iOS和Symbian系統為核心產品的閉源操作系統領域長期技術的壟斷。全球業界正在進一步掀起企業進入移動和智能終端移動操作系統開發領域的新的創業浪潮[7]。

4.2 技術架構趨于穩定

從操作系統的整體技術框架和發展方向來看，從Symbian、Palm、Windows操作系統到iOS、Android，移動終端操作系統的整體技術框架將繼續向上演進。最后逐漸向上演進，形成高度靈活、自由、高效的操作系統基礎架構，由操作系統的底層內核系統層、中間件服務層、應用系統開發平臺軟件服務層、應用平臺軟件層四大技術組織而成。其中，中間件層架構是主要的核心系統組件層，可以簡單地分為底層封裝在上層，可以直接向上提供底層接口服務的核心函數庫，以及上層核心應用服務支持的底層基礎函數庫。開發的平臺層架構也可以簡單分為底層應用運行的開發環境平臺層架構，底層核心應用環境平臺框架層和頂層核心應用開發引擎層和接口層，直接構建運行在底層，為其核心函數庫提供服務支持。因此，它可以提供全方位升級和打包的底層硬件能力、精心構建的底層多媒體功能平臺以及其他應用和服務的底層基礎和平臺能力，為底層基礎應用和平臺及服務平臺能力提供直接支持和提供服務的能力，并提供能夠直接面向企業用戶需求并提供支持的最終產品的底層應用平臺服務能力[8]。

5 結語

綜上所述，在相當長的一段時間內，移動終端智能操作系統都將圍繞iOS和Android展開演變。其他操作系統作為有益的補充，會對產業生態的競爭起到積極的推動作用，但很難改變現有的產業格局。