大数据时代的移动终端技术演进

中图分类号：TP393    文献标志码：A   文章编号：1009-6868 （2014） 06-0044-04

摘要：提出大数据服务推动了移动终端的技术演进，其技术演进的目标是满足大数据时代的用户需求、提升用户体验。强调移动终端通过基于多管道技术的集成、多传感器技术集成、云计算与低功耗以及HTML 5等技术来推动移动智能终端技术演进。

关键词：大数据;移动终端;多模;多传感器;HTML5

Abstract： This paper describes how big data services promote the evolution of mobile terminal technology and how the goal of mobile terminal evolution is to satisfy the requirements of users and enhance their experience in big data era. This paper also emphasizes that multi-pipe technology integration， multi-sensor technology integration， cloud computing， and HTML 5 can promote the evolution of mobile smart

Key words： big data; mobile terminal; multi-pipe mode; multiple sensor; HTML5

随着移动互联网、电子商务、社交媒体、网络视频、企业服务网以及物联网等服务的飞速发展，尤其是近几年移动智能终端的快速普及和应用，使全球的数据正在以几何速度呈爆炸性增长。互联网数据中心（IDC）报告指出，2012年全球已经开始进入大数据时代，并在2013年全面引爆大数据，而全球数据量大约每两年翻一番，预测到2020年，全球将拥有共计35 ZB的海量数据，我们已经迈进入了大数据时代[1-2]。大数据有4个特征，即超量、高速、多样性和价值。在大数据时代，每个人都是数据的贡献者，同时也是数据的消费者，对每个用户来说，要求有更好的体验，即能在任意时间、任意地点接入，并能通过移动终端任意呼叫和任意浏览地贡献和分享大数据服务，因此大数据服务一方面将推动管道技术演进，另一方面也推动移动终端的技术演进[3]。

近几年，移动终端最明显的演进是从功能型向智能型转变，移动互联网服务与其捆绑。作为大数据应用的重要输入输出口，移动终端产生与消费者密切相关的数据，因此移动终端在大数据时代扮演重要的角色，其演进方向也以用户需求与体验为核心和宗旨，具体演进方向包括：基于多种管道技术的多模化集成、多传感器集成、云计算与低功耗以及HTML 5技术在移动终端的应用等[4]。

1 基于多管道技术的

多模化集成

大数据时代的海量数据需要多种管道技术承载传送，包括有线方式和无线方式，而对于移动终端来说，随着不同的无线接入技术演进及其网络部署，像2G这种单一模式的终端已经不能满足技术进步和实际需求，而2G、3G、LTE等多种技术集成成为必然趋势。随着智能终端的普及和移动互联网的需求，移动技术向宽带化演进，语音、短信仅仅是众多业务之一，移动终端成为多种移动接入技术的集成，移动用户根据无线网络的实际部署情况可以选择多种方式接入。

随着Wi-Fi技术的普及和应用，作为有线接入的延伸，Wi-Fi接入点（AP）不但可以作为单独的接入点方式让终端接入，而且可以通过组网方式提供无线接入，因此Wi-Fi接收终端成为各类终端的标准配置，尤其在移动智能终端方面，Wi-Fi已成为移动终端的主要接入方式之一[5-6]。Wi-Fi技术也在不断演进，包括802.11系列标准的空口频谱带宽从20 MHz、40 MHz提高到160 MHz;使用频段也从2.4 GHz到5 GHz，再到60 GHz;多天线方面也从波束赋型到多用户多输入多输出（MIMO）及自适应波束赋型等。

图1所示为多模移动终端，它可以接入多种无线网络，包括2G、3G、LTE和Wi-Fi网络，使移动终端通过不同管道技术为用户提供服务[7]。

当前成熟的蓝牙、近场通信等技术也都集成到移动终端上，以适应不同应用场景下的服务需求，因此移动终端可以通过多种管道技术完成数据的接收和传送，即移动终端是基于多种管道技术的多模化集成。

当前，多模移动终端主要以多模双待机制为主。为了增强用户体验，多模多待将成为移动终端发展趋势，尤其到了LTE商用部署阶段，多模移动终端将同时监听2G、3G和LTE网络，以便于快速接收来自各个网络寻呼消息，避免网络间的互操作，这样可以随时随地接入网络。多模多待业务并发机制也将随着移动互联网需求提升而成为可能，即移动终端可以同时接入多种管道网络，实现多业务并发[8]。

基于多管道技术集成的多模移动终端，根据管道网络实际部署情况可以接入多管道网络。当前网络的接入选择、资源调度等主要由无线网络系统侧负责，移动终端仅仅将检测的数据上报到网络系统侧，被动地接收网络侧决策和资源调度。这在多管道网络场景下，需要网络侧互联互通来协商，使接入过程复杂化。因此在多模多待多业务并发场景中，需要移动终端支持多管道接入功能，并由终端根据各种无线网络覆盖、负荷等实际情况自主性选择服务网络，以最优质的服务质量向移动用户提供服务，提升用户体验。

2多传感器技术集成

当前，移动智能终端作为最普及的消费品，其性能已经超出了最初的基本通信设备的性能，一方面其集成的功能越来越多，而通信仅仅是众多功能中一部分;另一方面为了提高用户体验，移动智能终端集成越来越多的传感器，并通过传感器将人的感官系统和神经系统与移动智能终端相连，使移动智能终端成为人的感官系统的延伸。通过这些传感器，如加速度传感器、磁力传感器、重力感应器、电子罗盘、陀螺仪、气压传感器、光线感应器、距离感应器、触摸屏、温度、红外、GPS等等，可以增强人机友好互动，提高移动终端的用户体验度。在大数据时代，移动终端需要通过传感器采集数据，再通过管道网络将数据传输到云端进行大数据处理，最后将处理结果反馈给用户。云服务让用户体验提升到一个新高度。图2所示为集成多传感器的移动智能终端人机交互以及通过移动通信管道传送到云端的大数据处理。

传感器既可以通过内置方式集成到移动终端中来提升用户体验，也可以通过外置方式连接到移动终端来增强其功能，如图3所示。随着智能终端应用软件生态系统的日益完善和传感器应用种类的不断增多，移动终端已经深度融入日常生活的每个方面。移动用户更加依赖移动终端，而移动终端也将有更多的应用来增强其感知能力和交互能力，如体检、游戏等需求，就需要利用移动终端上的传感器采集数据，增强移动终端的人性化、个性化、智能化服务。随着裸眼3D技术的需求，各类传感器也将集成到一起，未来移动智能终端的操作也更加多元化，有着更高的用户体验，实现更完美的人机互动。

3云计算与低功耗

移动终端集成了多种移动通信接入技术和多种传感器，因此对移动终端的功耗提出了挑战，移动智能终端的目标是保质保量地向移动用户提供服务和体验，同时需要终端能在低功耗情况下完成多种服务。

当移动智能终端作为消费品已经超出了最初以通信功能为主的属性，一方面移动互联网的发展，使移动互联网服务内容与移动终端绑定;另一方面，由于云服务降低了移动终端的计算量和存储，简化了移动终端，同时使终端消费用户聚合到云计算服务平台上，云服务就降低了移动终端的复杂度，并将复杂的计算和存储等任务交由云端处理，这样也将终端功耗降低[9]。图4所示为移动终端与云服务，其中移动终端向云端请求服务，云端响应并提供云服务[10]。

根据《MIT科技评论》报道，微软研究室正在开发一种全球定位系统（GPS）服务技术，即终端将冗重的GPS数据上传到云端，从而可解决移动设备的高功耗问题，此技术被称为Cloud-OffloadGPS，简称CO-GPS[11]。移动智能终端中的GPS是整个设备中比较耗电的部分。通常情况下，为了修正用户的位置，GPS传感器需要运行30 s或者更多的时间以从轨道卫星上获取必要的信息，其中包括了大量的信号处理工作，不但时间长，而且还需要消耗掉1 J的能耗。现在，利用CO-GPS技术不但可以在几毫秒之内获取原始修复数据，而且所需要的能耗只为原来的0.04%。从另一个角度看，这一项新服务的出现将会引发一个全新的基于GPS持续日志的服务，如建立一个可不断更新的噪音污染数据库等。

云计算技术的发展，移动终端通过承载管道逐步向云端延伸，将复杂的大数据计算、庞大的大数据存储等都移向云端来处理，而将移动终端“瘦”下来，这不但降低终端功耗、延长了待机时间，同时也提高用户体验，因此移动智能终端与云计算的深度结合将是大势所趋，预计未来几年内，将有更多的移动终端应用将基于云端提供。

4 HTML 5技术

移动互联网应用主要是基于操作系统提供服务的终端本地化应用，这类应用呈现碎片化特点，跨平台能力弱，同一款应用产品需为不同终端、不同操作系统进行多次开发，开发和维护成本大增。HTML 5技术则解决了上述问题，它基于Web平台，其跨平台、不受限于终端类型和操作系统的特性使应用开发者不必再为同一款应用开发多种版本，降低了开发和维护成本，也将显著提高应用开发者的热情。同时用户在不同终端、不同操作系统下可以使用同一应用、享受相同体验，也将更加高效、快捷，极大促进各种移动互联网应用的推广与使用。

随着移动互联网的飞速发展，HTML 5的技术优势[12-13]也将会愈发体现。HTML 5不仅能提供大多数现有需要插件和扩展可以完成的功能，而且具备了图像增强、Web数据存储和离线数据存储等新功能，这使完整支持HTML 5的浏览器具有了更强的本地数据处理能力，从而可以部分代替操作系统。HTML5具有8个技术特征（图5所示）。

·语义学：作为HTML 5的前端和中心，语义学能够赋予框架结构以意义，同时更详尽的标签组合、资源描述框架、微型数据以及微型格式将为用户打造一套数据驱动的网络。

·离线存储：在应用缓存、本地存储、索引数据库和文件应用程序接口的帮助下，HTML 5应用甚至能在没有互联网连接的情况下运行。

·设备接入：地理定位仅仅是个开始，HTML 5能够让应用程序访问连结到计算机上的任何设备。

·连结性：更有效的连结性将能带来更为实时的聊天，更快的游戏速度以及更好的沟通交流，服务器与客户端之间的网络套接字和邮件摄像头将比以往更加便捷。

·多媒体：音频和视频是HTML 5的主要特征，HTML 5无需插件即可在网页中嵌入多媒体内容，使得应用程序与网站和睦共处。

·3D和制图：在SVG、Canvas、WebGL和CSS3 3D效果的这些特性之中，一定能找到让用户眼花缭乱、美不胜收的创意。

·高性能：使应用程序和网络在大量诸如Web Workers和XMLHttpRequest 2这样的技术下更加快速。

·层叠样式表（CSS3）：在不牺牲讲义结构和性能的情况下，CSS3作为一套规范集合，提供了大量的新特征，使得创建效果更加简便;另外，Web开放字体格式（WOFF）可以便捷地通过样式表自动下载字体，解决了移动终端设备的有限字体集合问题。

HTML5对于应用处理的增强主要涉及以下几个环节：在计算方面，能够实现多进程计算，不再需要借助第三方计算环境，大大增强了计算处理能力;在存储方面，解决了原Cookie存储空间过小的问题，扩展了浏览器本地存储能力，另外还加强了缓存的功能，允许用户选择缓存的内容并实现离线应用，使得Web应用可以在本地使用;在图像处理方面，能够提供平面和立体图像绘制能力，促进Web游戏的开发;在设备接口方面，能够访问日历、通信录等移动终端资源;在通信方面，能够实现客户端与服务器间的全双工通信，降低网络数据传输带来的影响，同时还能够实现本地的安全跨源通信，丰富Web应用的功能。

由于HTML 5是一种真正开放的标准，可为用户提供更加一体化和自然的体验方式，伴随着技术功能的不断完善以及标准化工作的完成，HTML 5将成为互联网应用的主导技术，预计在2014年将快速发展[14]。

HTML 5也得到移动终端厂商的大力支持。根据咨询公司Strategy Analytics 2011年底公布的研究数据显示，2011年全球支持HTML 5手机数量相比2010年增长208.3%，达到3.36亿部。预计到2013年，全球市场将拥有10亿部支持HTML 5技术的手机[15]。咨询公司ABI Research也做出预计，2016年全球拥有支持HTML5技术的移动设备至少将达21亿部。

图6所示为HTML5在移动终端的应用，包括元素类型和属性、延伸用户交互概念、Web存储、平面动画、CSS3选择器、离线支持、帆布画、视音频流支持、地理定位应用程序接口（API）和增强表格等，HTML 5使移动终端的功能和性能提升、用户体验增强。可以预见，基于HTML5技术的移动智能终端浏览器将成为主流，推动大数据时代移动终端的技术演进，打破基于操作系统的移动互联网服务主导地位，促使移动智能终端成本下降，从而实现从本地应用到网络应用的转变。

5结束语

在大数据时代，移动终端是大数据的重要输入输出口，一方面大数据的需求推动移动终端的演进，另一方面移动终端的演进也促进大数据应用的发展。移动终端在智能化的同时，其技术演进目标是提升用户体验，这包括基于多种管道技术的多模集成、多传感器集成、云计算与低功耗、HTML5技术等。无论是基于多管道技术的多模集成，还是多传感器集成，都使移动终端的硬件系统变得越来越“胖”，提高了移动终端的感知和交互能力;移动终端的低功耗需要移动终端将复杂的计算和较大的存储移向云端处理，简化终端的处理复杂度;基于HTML5技术的移动互联网服务不再受限于终端操作系统和终端类型，使移动互联网服务从基于操作系统的本地应用升级到基于HTML 5浏览器的网络应用，因此HTML5将成为移动终端的重要开发平台而得到广泛应用。

参考文献

[1] 邬贺铨.大数据时代的网络技术与应用[R].北京：中国通信标准化协会，2012.

[2] 朱晓光， 陈伟， 江华. 大数据时代的管道技术演进[J]. 中兴通讯技术. 2013， 19 （4）： 54-57.

[3] 陈博， 顾霞. 移动终端HTML5Web应用技术与标准[J]. 电信网技术. 2012， 35（5） ： 5-9.

[4] 孙毅， 葛雨明， STEPHEN H， ERYK D. 异构网络中多模终端业务流分发技术研究[J]. 计算机学报. 2010， 33（6）： 1004-1013. doi： 10.37-24/SP.J.1016.2010.01004.

[5] 朵灏， 刘臻， 田云飞. LTE多模终端技术研究[J]. 电信网技术. 2012， 35（4） ： 14-22.

[6] 3GPP TS22.936  Multi-system terminals （Release 9）[S]. 2009.

[7] 马满仓， 郑建勇， 郭静等. WLAN标准 IEEE82.11ac/ad及前期关键技术[J]. 电信技术. 2012， 35（4） ： 75-77.

[8] 谢大雄， 朱晓光， 江华. 移动宽带技术——LTE [M]. 北京： 人民邮电出版社， 2012.

[9] 3GPP TS 36.300 E-UTRA and E-UTRAN[S]. 2009.

[10] 3GPP TS 36.304 Evolved Universal Terrestrial Radio Access （E-UTRA）; User Equipment （UE） procedures in idle mode [S]. 2009.

[11] 大数据史记2013：盘点中国2013行业数据量[EB/OL]. （2014-06-20）.http：//www.36dsj.com/archives/6285.

[12] 维克托·迈尔-舍恩伯格， 肯尼思·库克耶. 大数据时代[M]. 盛杨燕， 周涛译. 杭州： 浙江人民出版社， 2012.

[13] 李国杰， 程学旗. 大数据研究： 未来科技及经济社会发展的重大战略领域—大数据的研究现状与科学思考[J]. 中国科学院院刊. 2012， 25（06）： 647-657.

[14] 王元卓， 靳小龙， 程学旗. 网络大数据： 现状与展望[J]. 计算机学报. 2013， 33（06） ： 1126-1138.

[15] 李建中， 刘显敏. 大数据的一个重要方面：数据可用性[J]. 计算机研究与发展. 2013， 19（06） ： 1147-1162.

HTML 5也得到移动终端厂商的大力支持。根据咨询公司Strategy Analytics 2011年底公布的研究数据显示，2011年全球支持HTML 5手机数量相比2010年增长208.3%，达到3.36亿部。预计到2013年，全球市场将拥有10亿部支持HTML 5技术的手机[15]。咨询公司ABI Research也做出预计，2016年全球拥有支持HTML5技术的移动设备至少将达21亿部。

图6所示为HTML5在移动终端的应用，包括元素类型和属性、延伸用户交互概念、Web存储、平面动画、CSS3选择器、离线支持、帆布画、视音频流支持、地理定位应用程序接口（API）和增强表格等，HTML 5使移动终端的功能和性能提升、用户体验增强。可以预见，基于HTML5技术的移动智能终端浏览器将成为主流，推动大数据时代移动终端的技术演进，打破基于操作系统的移动互联网服务主导地位，促使移动智能终端成本下降，从而实现从本地应用到网络应用的转变。

5结束语

在大数据时代，移动终端是大数据的重要输入输出口，一方面大数据的需求推动移动终端的演进，另一方面移动终端的演进也促进大数据应用的发展。移动终端在智能化的同时，其技术演进目标是提升用户体验，这包括基于多种管道技术的多模集成、多传感器集成、云计算与低功耗、HTML5技术等。无论是基于多管道技术的多模集成，还是多传感器集成，都使移动终端的硬件系统变得越来越“胖”，提高了移动终端的感知和交互能力;移动终端的低功耗需要移动终端将复杂的计算和较大的存储移向云端处理，简化终端的处理复杂度;基于HTML5技术的移动互联网服务不再受限于终端操作系统和终端类型，使移动互联网服务从基于操作系统的本地应用升级到基于HTML 5浏览器的网络应用，因此HTML5将成为移动终端的重要开发平台而得到广泛应用。

参考文献

[1] 邬贺铨.大数据时代的网络技术与应用[R].北京：中国通信标准化协会，2012.

[2] 朱晓光， 陈伟， 江华. 大数据时代的管道技术演进[J]. 中兴通讯技术. 2013， 19 （4）： 54-57.

[3] 陈博， 顾霞. 移动终端HTML5Web应用技术与标准[J]. 电信网技术. 2012， 35（5） ： 5-9.

[4] 孙毅， 葛雨明， STEPHEN H， ERYK D. 异构网络中多模终端业务流分发技术研究[J]. 计算机学报. 2010， 33（6）： 1004-1013. doi： 10.37-24/SP.J.1016.2010.01004.

[5] 朵灏， 刘臻， 田云飞. LTE多模终端技术研究[J]. 电信网技术. 2012， 35（4） ： 14-22.

[6] 3GPP TS22.936  Multi-system terminals （Release 9）[S]. 2009.

[7] 马满仓， 郑建勇， 郭静等. WLAN标准 IEEE82.11ac/ad及前期关键技术[J]. 电信技术. 2012， 35（4） ： 75-77.

[8] 谢大雄， 朱晓光， 江华. 移动宽带技术——LTE [M]. 北京： 人民邮电出版社， 2012.

[9] 3GPP TS 36.300 E-UTRA and E-UTRAN[S]. 2009.

[10] 3GPP TS 36.304 Evolved Universal Terrestrial Radio Access （E-UTRA）; User Equipment （UE） procedures in idle mode [S]. 2009.

[11] 大数据史记2013：盘点中国2013行业数据量[EB/OL]. （2014-06-20）.http：//www.36dsj.com/archives/6285.

[12] 维克托·迈尔-舍恩伯格， 肯尼思·库克耶. 大数据时代[M]. 盛杨燕， 周涛译. 杭州： 浙江人民出版社， 2012.

[13] 李国杰， 程学旗. 大数据研究： 未来科技及经济社会发展的重大战略领域—大数据的研究现状与科学思考[J]. 中国科学院院刊. 2012， 25（06）： 647-657.

[14] 王元卓， 靳小龙， 程学旗. 网络大数据： 现状与展望[J]. 计算机学报. 2013， 33（06） ： 1126-1138.

[15] 李建中， 刘显敏. 大数据的一个重要方面：数据可用性[J]. 计算机研究与发展. 2013， 19（06） ： 1147-1162.

HTML 5也得到移动终端厂商的大力支持。根据咨询公司Strategy Analytics 2011年底公布的研究数据显示，2011年全球支持HTML 5手机数量相比2010年增长208.3%，达到3.36亿部。预计到2013年，全球市场将拥有10亿部支持HTML 5技术的手机[15]。咨询公司ABI Research也做出预计，2016年全球拥有支持HTML5技术的移动设备至少将达21亿部。

图6所示为HTML5在移动终端的应用，包括元素类型和属性、延伸用户交互概念、Web存储、平面动画、CSS3选择器、离线支持、帆布画、视音频流支持、地理定位应用程序接口（API）和增强表格等，HTML 5使移动终端的功能和性能提升、用户体验增强。可以预见，基于HTML5技术的移动智能终端浏览器将成为主流，推动大数据时代移动终端的技术演进，打破基于操作系统的移动互联网服务主导地位，促使移动智能终端成本下降，从而实现从本地应用到网络应用的转变。

5结束语

在大数据时代，移动终端是大数据的重要输入输出口，一方面大数据的需求推动移动终端的演进，另一方面移动终端的演进也促进大数据应用的发展。移动终端在智能化的同时，其技术演进目标是提升用户体验，这包括基于多种管道技术的多模集成、多传感器集成、云计算与低功耗、HTML5技术等。无论是基于多管道技术的多模集成，还是多传感器集成，都使移动终端的硬件系统变得越来越“胖”，提高了移动终端的感知和交互能力;移动终端的低功耗需要移动终端将复杂的计算和较大的存储移向云端处理，简化终端的处理复杂度;基于HTML5技术的移动互联网服务不再受限于终端操作系统和终端类型，使移动互联网服务从基于操作系统的本地应用升级到基于HTML 5浏览器的网络应用，因此HTML5将成为移动终端的重要开发平台而得到广泛应用。

参考文献

[1] 邬贺铨.大数据时代的网络技术与应用[R].北京：中国通信标准化协会，2012.

[2] 朱晓光， 陈伟， 江华. 大数据时代的管道技术演进[J]. 中兴通讯技术. 2013， 19 （4）： 54-57.

[3] 陈博， 顾霞. 移动终端HTML5Web应用技术与标准[J]. 电信网技术. 2012， 35（5） ： 5-9.

[4] 孙毅， 葛雨明， STEPHEN H， ERYK D. 异构网络中多模终端业务流分发技术研究[J]. 计算机学报. 2010， 33（6）： 1004-1013. doi： 10.37-24/SP.J.1016.2010.01004.

[5] 朵灏， 刘臻， 田云飞. LTE多模终端技术研究[J]. 电信网技术. 2012， 35（4） ： 14-22.

[6] 3GPP TS22.936  Multi-system terminals （Release 9）[S]. 2009.

[7] 马满仓， 郑建勇， 郭静等. WLAN标准 IEEE82.11ac/ad及前期关键技术[J]. 电信技术. 2012， 35（4） ： 75-77.

[8] 谢大雄， 朱晓光， 江华. 移动宽带技术——LTE [M]. 北京： 人民邮电出版社， 2012.

[9] 3GPP TS 36.300 E-UTRA and E-UTRAN[S]. 2009.

[10] 3GPP TS 36.304 Evolved Universal Terrestrial Radio Access （E-UTRA）; User Equipment （UE） procedures in idle mode [S]. 2009.

[11] 大数据史记2013：盘点中国2013行业数据量[EB/OL]. （2014-06-20）.http：//www.36dsj.com/archives/6285.

[12] 维克托·迈尔-舍恩伯格， 肯尼思·库克耶. 大数据时代[M]. 盛杨燕， 周涛译. 杭州： 浙江人民出版社， 2012.

[13] 李国杰， 程学旗. 大数据研究： 未来科技及经济社会发展的重大战略领域—大数据的研究现状与科学思考[J]. 中国科学院院刊. 2012， 25（06）： 647-657.

[14] 王元卓， 靳小龙， 程学旗. 网络大数据： 现状与展望[J]. 计算机学报. 2013， 33（06） ： 1126-1138.

[15] 李建中， 刘显敏. 大数据的一个重要方面：数据可用性[J]. 计算机研究与发展. 2013， 19（06） ： 1147-1162.