移動互聯網設備硬件規格現狀與發展探討

劉金媛，孟憲遵，陳 琦

(1.河北經貿大學計算機中心 石家莊050061；2.河北省通信建設有限公司 石家莊050021)

1 引言

隨著3G的普及和智能手機的發展，移動行業格局進行了重新洗牌。諾基亞在與蘋果和三星的競爭中節節敗退，把盤踞14年之久的手機制造業龍頭老大的位置讓給了三星。通過安卓系統和芯片打包式解決方案，手機制造的門檻在不斷下降，手機硬件和手機制造呈現水平化的發展，形成了新的競爭格局。

本文將分析目前移動設備技術的發展趨勢，并結合國內大型B2C網絡所銷售的智能手機規格，進行數據挖掘和分析，獲取當前主流硬件設備的第一手資料，并在此基礎上討論移動互聯網設備的發展趨勢。

2 移動設備發展格局

PC市場增速放緩，功能手機銷量下滑，而以智能手機、平板電腦為代表的移動互聯網設備正處于前所未有的快速發展期，其屏幕尺寸、像素密度、CPU內核數、CPU主頻、內存等硬件規格不斷提高。移動操作系統百花齊放，安卓（Andriod）、iOS占據了主流地位，而Windows Phone、黑莓、Ubuntu、火狐OS等操作系統也為市場帶來了清新的氣息。在平板電腦領域，除了Andriod、iOS，還有Chrome OS、Ubuntu以及Windows 8等操作系統開始施展身手。

2.1 操作系統與設備制造

移動智能設備操作系統分為兩種：開源的和閉源的，開源的操作系統主要源于Linux體系，如Android、Ubuntu受到了Linux kernel GPL版權的限制；而閉源的操作系統，在設備制造上又分為獨家生產和授權生產兩類。

iOS是閉源系統，其SDK對外開放，用戶只能安裝來自官方應用商店App Store的應用。開發者無法對UI框架、中間件、開發環境、系統內核進行定制，即不能進行系統級別的研發。蘋果公司禁止運營商定制蘋果設備或進行設備品牌合作，擠壓運營商差異化空間，運營商對蘋果設備只能通過補貼，以合約機方式吸引用戶。中國聯通和中國電信在引入iPhone之初所提供的補貼反映在年報上都是拉低利潤的重要因素。中國電信在2012年年報中指出：“公司利用引入iPhone機會適當增加營銷投入以擴大高端用戶市場，促進收入增長，雖對短期利潤帶來壓力，但對于公司長期持續增長和價值創造將發揮重要作用?！倍?G起步階段，中國聯通就引入iPhone手機，通過明星終端帶動高端客戶增長，進行高額補貼的政策，成效明顯，中國聯通2012年年報稱其2012年全年利潤增長了68.5%。

谷歌公司的策略與蘋果公司不同，采用水平開放方式，同樣成功地建立了廣泛和多樣化的生態系統，通過版權免費、降低手機制造商的準入門檻，改變了手機制造格局。三星從諾基亞手中奪過手機制造商的頭把交椅，中國手機制造商中興通訊和華為也進入了世界OEM前10名。Andriod的發展，得益于眾多的手機制造商和運營商希望能有智能手機和iPhone競爭。但平臺供應商追求平臺統一體驗，運營商和手機制造商則希望打造特色，通過差異化獲取競爭優勢，兩者之間存在矛盾。谷歌通過兼容性測試套件（CTS）和兼容規范文檔（CDD）規范設備，確保設備API的一致性和硬件規格，并實施越來越嚴格的控制。由于Android系統差異化空間被不斷擠壓，差異化主要集中在UI和應用本土化上，手機制造商不得不以價格和推出市場時間作為主要競爭點。三星依靠屏和芯片的垂直整合以及安卓新版本機型的快速推出（最快的上市時間），獲得Android制造商最大的成功。

Windows Phone是閉源系統，和蘋果不同，微軟自己不生產手機，而采用授權生產的方式。2012年6月21日，微軟正式發布全新操作系統Windows Phone 8（WP8），放棄WinCE內核，改用與Windows 8相同的NT內核。隨著諾基亞、三星、HTC、華為等手機制造商推出多款WP8機型，Windows系列手機銷量增幅巨大。根據市場研究IDC的數據，2012年第4季微軟系列手機同比增幅為150%，但只占智能手機總量的2.6%，無法對兩大巨頭形成威脅。

黑莓系統的情況和iOS相似，黑莓是封閉的私有系統，RIM公司對黑莓產品采取全集成方式，包括生產設備、開發操作系統和嵌入應用，黑莓操作系統只用于RIM的黑莓設備，沒有授權給其他OEM廠商。黑莓的主要市場在北美，我國用戶數量很少。近幾年黑莓銷售情況和RIM股票一樣極度萎縮。RIM公司在2013年1月發布了新版本黑莓10，并計劃在第2季度推出新版操作系統的手機，未來市場反應將決定黑莓能否在懸崖邊止步。

2011 年12月21日，諾基亞官方宣布放棄塞班（Symbian）品牌；2012年5月27日，諾基亞宣布徹底放棄繼續開發塞班系統；2013年1月24日晚間，諾基亞宣布今后將不再發布塞班系統的手機[1]。三星在2012年5月宣布放棄Bada操作系統，決定自2013年起終止對Bada系統的開發，意味著所有運行Bada的設備（如三星Wave系列手機）將會全面停產和淡出市場[2]。塞班和Bada，正逐步退出人們的視線。

近兩年來，以HTML5為代表的Web技術得到了長足發展，從炒作階段進入商用階段。Mozilla公司的火狐（Firefox）OS是全部使用Web技術編寫的操作系統，正在嘗試以Web為中心構建iOS和安卓的替代品，包括以Web方式提供平臺API，成立火狐OS應用開發工場，以Mozilla Marketplace為中心建設應用的發布和貨幣化渠道。在2013年的世界移動大會（WMC 2013）上有兩款搭載運行火狐OS的手機發布，分別是阿爾卡特One Touch Fire和中興通訊Open。Mozilla公司計劃于2013年6月在委內瑞拉、波蘭、巴西、葡萄牙和西班牙推出火狐OS。然而，火狐OS仍處于商業化早期，遠未能視為主流操作系統，正如AT&T移動CEO德拉維加所說：“Firefox OS肯定具有吸引力，但現在予以置評還為時尚早[3]。”

除了手機和平板電腦外，移動智能操作系統還加載在其他移動設備上，如在電子書中廣泛采用Linux嵌入式操作系統。聯網電視目前處于起步發展階段，主要仍以提供在線媒體播放為主，系統碎片化現象非常嚴重，遠未形成規模的生態系統。

2.2 水平化發展趨勢

移動智能操作系統的硬件抽象層 （hardware abstract layer,HAL）和芯片廠商提供的打包式解決方案，極大地提高了手機硬件適配能力，降低了手機制造門檻，使得硬件發展和手機制造呈水平化趨勢。

2003 年10月,安迪·魯賓創建安卓科技公司，2005年8月被谷歌收購，在2008年10月推出第一款商用安卓手機HTC G1，前后經歷整整5年。由此可見，為一個新操作系統適配硬件是項艱辛的工作。然而安卓在系統中引入HAL，使得硬件適配變得容易。安卓的HAL是從內核中抽離的硬件功能，以*.so形式存在，把Android框架與內核隔開，通過HAL適配底層的不同硬件，使得上層軟件不因硬件的不同而更改。目的是為了把Android框架與Linux內核隔開，使上層框架的開發得以獨立進行，借助安卓的HAL，增強系統可移植性。HAL避開Linux的GPL束縛，可保護硬件提供商的知識產權，把控制硬件的動作都放到了Android HAL中，而Linux驅動僅僅完成一些簡單的數據交互作用，甚至把硬件寄存器空間直接映射到用戶空間，使驅動從內核的系統空間開發轉為在用戶空間開發，從而繞開Linux內核GPL許可的限制，在用戶空間的程序只需遵循安卓Apache 2.0許可。這使廠商可將產品快速推向市場，不會因為Linux社區的流程而錯過市場檔期。

火狐OS的最底層是Gonk，包含Linux內核和用戶態的HAL，與安卓以及嵌入式Linux共享了很多組件和驅動[4]。對比當初第一臺安卓手機的艱辛，火狐OS可以很快地移植到現有的安卓手機中。在2012年的世界移動大會（WMC 2012）上，Mozilla在三星GalaxyⅡ高端智能手機硬件上演示了新系統。

微軟的WP8進行了大量的革新，拋棄了原來的WinCE內核，使用Windows NT架構，而Windows NT具備HAL層。

通過HAL，手機制造廠商將硬件適配某個操作系統時，不再費時耗力，變得簡單，從而大大地降低了手機生產門檻，在某種程度上，改變了手機制造的格局。

TurnKey是另一個降低手機生產門檻的重要因素。TurnKey直接翻譯過來是“交鑰匙”，將客戶所需最大程度地打包提供，客戶使用就像用鑰匙開門那樣方便。聯發科公司開創了TurnKey的芯片模式，使用聯發科芯片進行開發，很容易完成入網所需的手機功能，包括以前非常復雜和困難的移動話音通信，極大地降低了手機在軟件開發的難度。

高通同樣提供了高集成度的解決方案，高通高級副總裁Jeff Lorbeck在博客稱高通參考設計（QRD）方案，已大幅縮短了終端從研發到上市的周期，客戶用60天或更短時間就可以推出他們的終端產品。

芯片廠商整體解決方案的提供，極大地縮短了手機廠商的制造周期。加上操作系統的硬件抽象層，加快了手機制造的步伐。軟件和硬件的模塊化在某種程度上，讓手機制造水平化并呈現PC化的特征。

2.3 手機制造業新格局

蘋果和谷歌改變了手機行業的競爭基礎，競爭已從設備競爭轉入了軟件生態系統競爭。手機市場的驅動力是軟件生態系統的擁有者，如蘋果、谷歌和微軟，傳統手機巨頭如不能及時適應，將步入衰退。手機OEM在生態系統戰斗中的角色淪為步兵，同一操作系統下不同品牌的手機出現同質化現象，差異化空間在壓縮。

在手機制造行業中，第一集團軍是蘋果和三星。

蘋果仍是整個行業的創新推動力所在。無論是硬件、軟件、用戶體驗，還是生態系統，它都是行業創新的原動力。在終端形態上，iDevice設備一直引領潮流，從iPod、iPhone、iPad、iTV到傳言中的iWatch。蘋果公司是垂直整合公司，有效整合“硬件+軟件+服務+生態系統”，形成統一產品體驗，控制著端到端用戶體驗，緊密整合硬件、軟件、服務和設計，不僅擁有iOS平臺、應用商店，還包括硬件知識產權、手機設計、內容發布、服務零售渠道、集成iTunes內容分發服務和iCloud在線服務，形成了從芯片到云的整條產業價值鏈。蘋果憑著創新力，獲得了行業中最豐厚的利潤。

三星的真正競爭優勢在于對智能手機最昂貴硬件部件的垂直整合，它生產顯示屏、應用處理器以及內存。同時，三星是快速的跟隨者，當谷歌推出新版本安卓后，三星最快推出裝載該版本的手機，這使得它能夠在領先的市場時間中獲取更大的利潤。三星通過速度和垂直整合的卓越商務模式使其利潤收益排在蘋果公司之后，成為業界第二。

第二集團軍中，擠入了眾多廠商，他們在硬件性能、UI體驗以及更重要的性價比上進行激烈的競爭，也就是在設計、集成、制造方面進行優勝劣汰。根據市場研究機構IDC發布的2012年中國手機市場報告，國內智能手機出貨量的前5名分別是：三星（17.4%）、聯想（11.0%）、蘋果（9.8%）、中興通訊（9.1%）和華為（8.7%），他們總共占據一半以上的出貨量，此外酷派、小米等國內品牌增長快速。需要注意的是，蘋果和三星擁有自己的芯片，而國內的手機制造商中，華為公司的海思芯片也大量地應用在華為手機上，在殘酷的競爭中為自己獲得更多的籌碼。

第三集團軍是大量的功能手機廠商和低端智能手機廠商。隨著塞班退出歷史舞臺，低端智能手機正在不斷蠶食功能手機的市場份額。這部分廠商針對發展中國家，在普及手機中發揮巨大作用，他們通過填充市場空隙獲取生存空間。

3 手機硬件規格發展

手機硬件規格是消費者購買手機的重要參考因素之一，本節將結合手機硬件發展格局，分析現在商用手機的硬件規格，研究其發展趨勢。

筆者對國內某家知名B2C網站的2013年3月所銷售的智能手機、平板電腦進行了數據統計，在1 200多種智能手機型號中，挑選了用戶評論數較多的260款手機作為樣本進行分析。這些樣本的評論數占全部手機（含功能型手機）評論數的75%以上，占智能手機評論總數的95%以上，若以評論數近似銷售量，可以認為樣本已經較有代表性。

需要說明的是，某些品牌的智能手機的主力銷售渠道并不在B2C上，而是以自建的官方直銷渠道為主，同時本文未將C2C網站及線下市場列入研究范圍，因此統計樣本與市場實際情況相比較會有一定偏差，在解讀本文數據的時候，需要考慮到這一因素的影響。

3.1 智能手機的主要硬件規格

3.1.1 屏幕

對于一款便攜設備來說，屏幕尺寸自然是影響消費者選購的重要參數。智能手機屏幕尺寸統計如圖1所示，4英寸的手機型號達到70多款，占據了目前的主流。另外，3.5、4.3、4.5英寸屏幕的終端均超過30款，而一些大屏手機尺寸已經達到了5.5英寸。

圖1 智能手機屏幕尺寸統計

在屏幕尺寸不斷增大的同時，像素密度（PPI）也不斷提高，為用戶帶來更好的閱讀體驗。當前的主流像素密度是240 PPI，如圖2所示，而一些高端屏幕的像素密度已經超過了400 PPI，其像素密度的提高已經遠超消費級個人電腦的顯示器。得益于像素密度的提高，智能手機分辨率普遍達到了800 dpi×480 dpi，如圖3和圖4所示，而高端型號已經達到了1 920 dpi×1 080 dpi的PC和液晶電視級別。

雖然智能手機的屏幕不斷增大，但作為一款手持終端，其物理尺寸始終是影響其設計的制約因素。當前智能手機的高度范圍在114～134 mm，而寬度在60～70 mm，如圖5和圖6所示。

圖5 智能手機尺寸（高）

圖6 智能手機尺寸（寬）

3.1.2 芯片

在CPU配置方面，單核1 GHz、單核800 MHz、雙核1 GHz、雙核1.2 GHz是當前CPU的主流配置，而4核1.6 GHz已成為一些高端機型的配置，如圖7～圖9所示。在RAM方面，512 MB和1 GB是當前的主流，如圖10所示。

3.2 移動性與視覺體驗的平衡

先來看看平板電腦的屏幕參數，與智能手機相比，平板電腦參數的差異性則相對較小，當前主流分辨率為1024 dpi×768 dpi、1280 dpi×800 dpi，另外所統計的2 048 dpi×1 536 dpi分辨率的型號數量接近20種，主要是由于iPad型號較多導致的，如圖11和圖12所示。

圖13 平板電腦屏幕尺寸

平板電腦的主流尺寸包括7英寸、8英寸和10英寸，如圖13所示。

把智能手機和平板電腦的屏幕尺寸放在一起比較，可以看出二者在便攜性上的明顯差別：智能手機的主流屏幕尺寸為3.4×2.1（平方英寸）（對角線為4英寸），而平板電腦的主流屏幕尺寸在7.8×5.8（平方英寸）（對角線為9.7英寸）以及8.6×5.4（平方英寸）（對角線為10.1英寸）。

對比圖14和圖15發現，智能手機及平板電腦在物理尺寸方面的差異要大于屏幕分辨率的差異。隨著像素密度的不斷提高，智能手機在像素數量上已不存在短板，而物理尺寸成為區別兩者的重要因素。

對于一款移動上網設備而言，便攜性和視覺體驗通常是矛盾的一對。消費者希望這些設備能夠放在口袋里隨手可得，又希望在上網娛樂的時候有一個足夠大的屏幕，兩個相互矛盾的需求造就了智能手機和平板電腦兩個市場。廠商和消費者都在嘗試著追求便攜性和視覺體驗的完美平衡，一方面智能手機的屏幕尺寸仍在不斷增加，另一方面平板電腦也在嘗試把尺寸做小，更小更輕便的平板電腦也得到了市場的認可。然而智能手機和平板的“完美”尺寸在哪里？也許只有經過時間的考驗才能知道答案。

一些IT巨頭未雨綢繆，欲突破移動終端的尺寸局限，為市場帶來顛覆性的創新產品，這就是“可穿戴計算”。如果說用戶可以在咖啡廳坐下來用平板電腦上網，可以在電梯里隨手拿出手機瀏覽新聞、博客，那么智能手表可以說是真正的隨手可得——它就佩戴在手腕上；而智能眼鏡更是把便攜性發揮到極致——需要的時候，它就在那里。“可穿戴計算”為移動互聯網設備的發展帶來了新的思路，雖然受到芯片、屏幕、電池等技術和工藝水平的限制，其實用化尚需時日，但是有理由相信，未來的移動互聯網設備將對市場進行更細致的劃分，在移動性和視覺體驗方面能更精準地滿足不同的消費需求。

4 結束語

堆硬件、拼軟件是當前移動互聯網設備市場的特點，相信隨著時間的推移，智能手機和平板電腦在設備尺寸方面都將找到其合理的定位。與此同時，“可穿戴計算”開始進入公眾的視野，未來將不僅有智能手表、智能眼鏡，消費者將會被從頭裝備到腳。