互動式內容使得行動系統產生極複雜的處理需求，包括如何在最小的記憶體容量、處理器、電池續航力以及記憶體保護中結合應用彈性與多重功能性等。硬體上的限制則須透過智慧型軟體來排除。行動通訊系統朝向可攜式目標發展，衍生出六項主要需求，而OSE系統透過無線通訊裝置專屬作業系統來滿足這些需求。以下將詳細探討並分析開發GPRS/UMTS裝置的六大成功要素。

通用基本平台

為確保降低生產成本以保護長期的研發投資，可採用一套適用於各種不同手持式裝置設計的通用基本平台，如(圖一)。3G手持裝置的軟硬體平台就好比汽車的車殼──同一種車殼可應用於不同的車款。而3G手機的應用則可比喻成汽車的各種配備，例如空調、電動天窗與雙重安全氣囊等。透過一套通用平台可使用於不同3G行動電話的設計，並能支援不同種類的應用。手持裝置製造商將各種手持裝置區分城低階至高階等不同的市場，同時針對不同客戶需求設計。由於不同類型手機需要不同等級的記憶體與CPU，例如使用單純語音功能的行動電話及多媒體終端裝置所搭載的元件就有著極大的差異，因此3G平台無法支援所有類型的終端裝置。但基本的設計與不同版本的架構則可重複運用於不同的產品應用上。在不同硬體組態環境中重複使用系統軟體，如電話通訊協定、基頻軟體、通話控制系統及語音編碼與解碼等元件，可省下極為可觀的成本。

《圖一　手持裝置設計通用基本平台》

＜資料來源：Enea Embedded Technology＞

要素一：即時載入程式碼

3G的關鍵功能之一是能在任何時間更新手機內部軟體，並為製造商與消費者帶來更高的彈性。硬體與作業系統平台須在執行階段機動地載入與卸載程式碼，如(圖二)。手機必須能於任何使用模式下進行升級，以便支援不同的應用。這種彈性使製造商能在生產週期的最後階段將軟體升級至最新版本，甚至在出貨後仍能進行更新。對消費者而言，這意謂著買到的新手機除出廠時原先安裝的功能外，尚能加裝新的應用功能。手機可藉此搖身一變成為多用途的裝置，如電話、PDA或其它可能的功能裝置。企業對企業類型的應用，必然也會成為市場趨勢。

《圖二　硬體與OS平台在執行階段機動載卸程式碼》

＜資料來源：Enea Embedded Technology＞

要素二：降低記憶體使用成本

縮減記憶體的使用是3G手持裝置中節省成本最顯著的因素。為彌補容量有限的記憶體，手持裝置的軟體需求，特別是平台軟體部分亦隨之增加。作業系統本身必須進行壓縮、模組化並具備高度可設定性。軟體應包含多套模組，並視執行功能的需求載入或卸載相關的模組。無線裝置的作業系統所構成的OSE環境中，每個元件所佔用的記憶體空間從60kB至150kB不等，這還僅有程式碼而不包括資料部分。若納入較多的模組，所構成的系統容量則增加為700kB左右。每個元件也應能提供多種組態選項，以便擴充或縮減功能與容量。

作業系統在執行時也必須以限制緩衝區的使用及先進記憶體管理機制的運用來減少RAM的使用量，其中也包括利用各種高效率的方法來防止記憶體使用空間不連續的狀況。若作業系統元件能夠在RAM或快閃記憶體以外的地方執行，就能大幅縮減RAM的使用量。另一種節省空間的機制則為共用函式庫。這些機制允許多組程式能用相同的程式碼來處理不同的資料。在建置共用函式庫時必須運用較複雜的技術，方能維持RTOS的即時性。在無線通訊裝置的OSE環境中，運用共用函式庫亦能避免各種傳統的缺點，例如較長的中斷延遲等。

《圖三　RTOS提供通用API，並與CPU間維持透明化通訊作業》

＜資料來源：Enea Embedded Technology＞

要素三：分散式系統的透明性

3G終端裝置是一種典型的多處理器設計，由於處理器作業被平均分散至多組CPU與DSP，因此應用程式能發揮更高的執行效率。運用一套標準型即時作業系統支援通用型CPU與DSP，能使軟體於不同的硬體組態下重複執行。相同的系統軟體，例如在一組或其它微處理器上運作的電話通訊協定，能同時運作或由一顆數位訊號處理器進行處理作業。若RTOS提供一套通用的API，並與CPU之間維持透明化的通訊作業，可使CPU的界限完全透明化，同時應用軟體僅須進行小幅的修改，或甚至完全不必修改就能移植到另一顆CPU上執行，如(圖三)。

要素四：可靠紮實的服務

3G手機的「殺手級應用」為何？答案與2G行動電話一樣，語音通訊仍高居榜首。為支援這方面的應用，通話必須符合高可靠度、低通話失敗率，連結快速且幾乎永遠不會斷線。有許多方法可確保這套系統的健全。RTOS核心中的錯誤處理機制能隔離各種錯誤並修復。在OSE中，通話並不會傳回錯誤代碼。相反地，每當回傳系統訊號時，應用程式就知道該通撥號已成功。若撥號失敗，控制單元則會傳送一組錯誤處理程式以及錯誤代號以供辨識。錯誤處理程式便會採取適當的動作，例如執行另一次系統撥號、通知其它應用程式現在面臨的問題或是重新啟動應用程式，請見(圖四)。

《圖四　OSE語音通訊系統撥號處理示意圖》

＜資料來源：Enea Embedded Technology＞

OSE機制負責監督處理作業、程式、積體電路以及整個系統，這種模式對於單一CPU以及分散式環境而言相當有效。應用程式A可要求另一個應用程式B進行監控，若應用程式B因某種原因無法接受其要求，系統就會自動通知A；此時A可採取適當的動作，例如轉向要求C應用系統。OSE提供一套稱為搜尋應用程式的機制，當發出搜尋要求，且應用程式有空時，核心就會儘快傳送辨識名稱的代碼（task ID）。

記憶體保護單元能防止系統因記憶體存取衝突而發生當機。手持裝置內某些像是電信通訊協定等軟體，絕對不允許當機的狀況。由於3G手持裝置搭載的應用功能超過現今的行動電話，因此更容易產生當機。若某個應用程式當機，系統不允許讓故障的程式造成其它應用程式停擺或因此影響整個系統。在新一代的手機中，系統軟體對於可靠度有極高的要求，並與其它重要性較低的軟體並存，例如手機遊戲軟體。在執行階段下載的應用程式應運用記憶體保護機制。更重要的是，系統應受到妥善的保護，以避免受到下載程式的影響。因此，在OSE中，記憶體管理與保護軟體應完善地整合至執行階段的載入功能中。

要素五：混合型記憶體定址模式

業者通常會相當謹慎地為行動終端裝置選擇合適的記憶體管理技術。結合Single Address Space Equal（SASE）、Single Address Space（SAS）以及Multiple Address Space（MAS）三種不同記憶體定址模式的作法是一種相當有效率的解決方案。MAS是最近才發展出的定址模式，專為虛擬記憶體系統所量身訂製。大多數桌上型平台作業系統，例如Solaris、Linux與NT，都使用這種定址模式。然而在空間極為有限且需要高處理效能的即時系統中，MAS仍然有一些缺點，因此結合SASE、SAS以及MAS的混合型技術，能提供許多不同的優點。每種記憶體定址模式在處理不同的程式碼與資料型態方面都具備不同的優勢。MAS僅在有需要時才會派上用場。這種混合模式能加快執行速度，達到即時作業的目標。

要素六：低耗電率

冗長的待機與運作時間是行動終端裝置是否能成功開發的關鍵因素。儘管CPU與DSP的耗電率低，但兩者仍須儘可能壓低其運作時脈。各種行動應用亦應降低其耗電量。省電技術應讓行動應用一旦有機會就切換至低耗電的待機模式。

所有模組若沒有必要運作時，應儘可能減低耗電量。I/O模組在沒有使用時應關閉電源，而處理器也應切換至省電模式。在大多數的情況下，關閉電源卻相對帶來更長的作業時間，反而增加耗電量。因此關閉某個模組的電源不一定永遠都是最佳的策略。所以使用者程式應該瞭解哪些模組適合關閉電源及關閉多久的時間才能達到最高的省電效率。無線裝置OSE的耗電率管理功能可執行這類智慧型研判，並配合其它關閉模組的功能一同運作。當設定的條件都吻合時，相關模組就會被切換至省電模式。

行動遊戲的成功因素

Enea Embedded Technology與Syner-genix整合mophun遊戲引擎以及無線裝置專用的作業系統。行動裝置製造商目前開發出可執行各種先進行動遊戲的省電型行動裝置，並讓消費者享受品質媲美大型遊戲機台的行動遊戲。使用者可透過無線網路從網際網路下載內含大量繪圖元素的即時互動遊戲。Mophun遊戲平台能於非常有限的硬體資源下，以時脈達12MHz的8位元處理器順利執行這些遊戲。

《圖五　Mophun遊戲平台的遊戲畫面》

＜本圖由Syner-genix提供＞

行動裝置品牌策略的成功因素

消費者對於行動電話內建的先進多媒體功能要求愈來愈高。同時，網路服務業者亦推出高品質的自有品牌裝置，藉此提供各種先進服務。3GLAB預先整合的Trigenix行動介面軟體及Enea Embedded Technology的即時作業系統，協助工程師在採用以ARM為基礎的核心架構時，提供一套事先檢驗過的軟體方案。Enea Embedded Technology的執行階段程式載入機制能進行動態功能更新作業，Trigenix的可客制化無線操作介面則提供簡單易用的特性。這套方案能協助業者加速開發行動電話，其介面可加入業者自己的商標並符合市場需求。

《圖六　可攜式裝置上的行動遊戲》

根據Forrester Research市調機構的報告，歐洲消費者於1999年在固網、行動電話及郵件上的花費超過1000億歐元，該機構所發表之「通話內容拓展獲利商機」報告中指出，新型互動式內容更能創造出許多成功的服務。Frost&Sullivan的報告亦指出，未來行動遊戲將於整個市場中具相當高比例的佔有率，預計行動遊戲消費市場的利潤在2008年可達到1億7000萬美元。由此可證明互動式內容將帶領企業走出目前UMTS（Universal Mobile Telecommunications System；UMTS，通用行動電信系統）的困境。歐洲執行的3G無線電話系統，是於2MHz頻寬提供服務、全球漫遊及個人化功能的IMT-2000的一部分。該系統是GSM網路技術的演進版，若配合W-CDMA技術後，其多媒體資料傳輸速率可望提升至2Mbps。同時，GPRS及EDGE是GSM無線資料傳輸速率提升過渡時期的權宜措施。（作者為Enea Embedded Technology產品行銷部經理 ）