雙模智能手機是能利用CS域和IMS域進行通訊的移動終端設備,。在分析采用的三種技術后,，再從系統(tǒng)架構、硬件平臺,、軟件平臺,，再到DMS進行設計，從而完成整個系統(tǒng)的設計,，并結合實際使用的實物器件進行具體實現,。

移動手機的出現，實現了人們之間隨時隨地溝通,，也引發(fā)了社會信息化的變革,。手機從出現到現在經過幾個階段的發(fā)展，由封閉式操作系統(tǒng)變成開放式操作系統(tǒng),，可以實現多種擴展功能應用,。

智能手機（Smart Phone）是由摩托羅拉、諾基亞,、三星等國際著名手機制造公司聯(lián)合提出來的一種新型手機,，它除了具備基本通話功能外，還具備了PDA的大部分功能,，尤其是個人信息管理,、上網瀏覽器和電子郵件功能。智能手機是具有開放式操作系統(tǒng),、較強功能的CPU,、可以根據需求擴展硬件（如存儲卡等）和軟件功能（如游戲、辦公軟件等）的多任務手機,。近年來,，隨著半導體技術的發(fā)展，使處理器能力的不斷增強,，現在的智能手機不再只是手機與PDA的簡單組合,，已經能實現很多電腦的性能和功能，包括高保真立體聲效,、3D圖形效果,、辦公,、DVD效果的視頻播放、多媒體互聯(lián)游戲,、藍牙,、WiFi等。

隨著智能手機功能性和實用性的增強,，使用者越來越多，尤其適合"移動"商務人士使用,。目前智能手機市場的競爭也很激烈,，一方面諾基亞、摩托羅拉,、三星等傳統(tǒng)巨頭想牢牢把握市場份額,，另一方微軟、蘋果,、谷歌等國際新巨頭也開始進入手機市場,。未來的智能手機不僅在處理器速率上會有明顯提高，操作系統(tǒng)也會越來越開放和智能化,，為軟件運行和內容服務提供了更好的平臺,。隨著3G通信時代的到來和IMS技術的逐漸成熟，通信效率和帶寬將得到很大改善,，手機多模接入必將成為一種趨勢,，基于3G手機的應用服務也會越來越豐富，更多增值業(yè)務可以就此展開,，如商品,、天氣、新聞,、股票,、交通、應用程序下載等,，因此廠商不再只關注智能手機,，而是更加關心通信軟件和內容服務，因此通信軟件和移動互聯(lián)網領域具有強大的市場潛力,，諸如手機電視,、手機搜索、手機網絡游戲等領域將具有廣闊的市場前景,。

一,、IMS、VCC 和WIFI技術

1,、IMS（IP 多媒體子系統(tǒng)）

IMS（IP Multimedia Subsystem,IP多媒體子系統(tǒng)）是第三代移動通信核心網絡的重要組成部分,。是基于IP技術,，融合Internet、移動網絡,、數據,、語音、視頻的網絡體系[1].IMS的目標是融合Internet和移動通信網絡?，F在IMS已被定義為支持所有IP 接入網的多媒體業(yè)務核心網,，可以支持任何一種移動的或固定的、有線的或無線的IP- CAN（IP Connectivity Access Networks）,，包括W- CDMA,CDMA2000,TD- SCDMA,Ethernet,xDSL以及WirelessLAN等接入方式,，從而實現其接入的無關性。

IMS核心網主要采用SIP（Session Initiation Protocol）協(xié)議進行會話控制,。通過IMS,3G （3rd Generation Mobile CommunicationsSystem）網絡可以為用戶提供PoC（Push to talk over Cellular,一鍵通）,、多媒體會議、即時消息,、Presence 等多種業(yè)務,。從網絡架構上來看，IMS是疊加在原有電路域和分組域網絡之上的網絡,，通過分組域實現信令和用戶數據的承載,，并可以實現和原有電路域的互通。

2,、VCC（語音呼叫連續(xù)性）

無線局域網（WLAN）技術在近年來得到很大的發(fā)展,，已經廣泛用于辦公區(qū)、家庭,、通信熱點地區(qū)等場合,，用戶完全可以通過WLAN接入IMS核心網，從而使用基于IMS的VoIP（Voiceover IP）電話服務,。同時應該注意到以下兩點：第一,，CS域提供的話音業(yè)務是基本的收入來源，不可能立即停用,，會與IMS網絡共存較長的時間,。第二，IMS雖然采用基于SIP的業(yè)務實現方式支持VoIP業(yè)務,，但其語音質量難以得到保證,。語音呼叫連續(xù)性（Voice Call Continuity,VCC）即是3GPP 針對IMS 域與CS 域間語音呼叫連續(xù)性的解決方案?；赩CC業(yè)務,，通過引入支持GSM/CDMA/UMTS和WLAN接入方式的雙模或多模移動終端設備，用戶可以在有WLAN覆蓋的地區(qū),，通過WLAN方式接入IMS進行語音通話,，當用戶移出WLAN服務區(qū)后，又會漫游到移動蜂窩網絡上繼續(xù)進行語音通話,，并且可以在兩者之間進行無縫切換,。

3、WIFI（無線保真技術）

,是IEEE 802.11 網絡規(guī)范的一種,，最高帶寬可達11 Mbps,根據實際情況,，帶寬可自動調整三種不同的帶寬，分別為5.5Mbps,、2Mbps 和1Mbps.帶寬的自動調整性有效地保障了網絡的穩(wěn)定性和可靠性,。具有"速度快、可靠性高"等特性,。在開放性區(qū)域,，通訊距離可達305 米,，在封閉性區(qū)域,，通訊距離為76 米到122 米，方便與現有的有線以太網絡整合,，且組網的成本更低,。

WLAN（無線局域網）是由AP（Access Point）和無線網卡組成的無線網絡。AP稱為網絡橋接器或接入點,，它是傳統(tǒng)的有線局域網絡與無線局域網絡之間的橋梁或紐帶,，因此任何一臺裝有無線網卡的終端都可通過AP去分享有線局域網絡或廣域網絡的資源，它的工作原理相當于一個內置無線發(fā)射器的HUB或者是路由,，而無線網卡則是負責接收由AP 所發(fā)射信號的終端設備,。

二、軟硬件架構體系設計

為創(chuàng)建本智能手機的軟硬件系統(tǒng)平臺,，需要基于IMS和VCC實現原理和具體功能需求來設計系統(tǒng)架構,，下圖是基于Linux和IMS的系統(tǒng)架構圖。



基于IMS 的系統(tǒng)架構圖

在上圖中,，最上層是根據實際需求開發(fā)的一些應用程序,，采用分層實現的機制，為每種業(yè)務設計實現了一個相應的業(yè)務引擎,，這些業(yè)務引擎都是基于底層的一些網絡協(xié)議棧（如SIP）和設備驅動程序來實現的具體業(yè)務模塊,。上圖列舉了三種業(yè)務引擎，可以根據具體需求進行調整,。移動通信中的音頻,、視頻等多媒體數據通過使用基于GStreamer（一個開源的多媒體框架庫）的媒體播放工具來實現編解碼工作。圖中的IMS Core模塊由一些公共的核心IMS API組成，以供具體業(yè)務引擎實現時進行調用,。IMS SDK中的Driver 層是在硬件設備驅動層的基礎上又進行了一次抽象,，以達到與所用操作系統(tǒng)和具體硬件設備無關的目的。

1,、硬件平臺設計

為設計與實現好整個智能手機,，首先需要從用戶的角度來考慮功能需求狀況，同時注意其開發(fā)成本,。一般而言,，智能手機的硬件平臺須從兩部分考慮，即處理器和外設,。

智能手機比普通手機有更高的性能,，是因為所采用的核心處理器的不同。普通手機所選用的處理器的運行頻率不過幾十MHz,、最多也只一百多MHz,這種處理器處理基本語音功能還可以,，但在處理圖像視頻等多媒體數據時性能就遠不夠?？捎糜谑謾C處理器有：三星的ARM系列,、TI 的OMAP 系列、INTEL 的XSCAL系列等,。

隨著智能手機的發(fā)展,，需要有更高性能的嵌入式微處理器。

本智能手機選用了Intel 公司的基于XScale 架構的PXA270 高性能嵌入式處理器,，其最高主頻可達624MHz,支持無線多媒體指令集擴展（Wireless MMX）,，允許PXA270 以較低的時鐘頻率實現增強的多媒體性能。該處理器提供了非常豐富的外設接口,，如LCD,、音頻、USB,、I2C,、SD/MMC、CF,、藍牙,、WiFi、數碼相機,、鍵盤等接口[7].PXA270 處理器中采用了Wireless MMX和SpeedStep 兩項Intel專利技術,，進一步將高性能計算和動態(tài)電源管理技術相結合，使得該處理器與其他同類芯片相比,，在多媒體處理能力和功耗方面有著非常大的優(yōu)勢,。

在選用傳統(tǒng)通信模塊也有多種選擇，本智能手機系統(tǒng)選用了Philips 的Sysol- 3 通信模塊，該模塊包含了基帶芯片,、RF 射頻芯片組,、Combo Flash 芯片以及GSM/GPRS終端所需的全部軟件功能。Sysol- 3 有著完善的功能和穩(wěn)定的性能,，此外還具有非常小的外形尺寸和非常輕的重量,，能夠滿足智能手機、數碼通信設備等無線終端設備的薄,、輕,、小巧的需求。

現在流行的無線網卡接口主要有兩種,，一種是基于標準PCMCIA接口,，另一種是基于USB接口。因為Intel Xscale PXA270處理器內部集成了雙通道16 位PCMCIA PC Card/CF 控制器,，支持8 位/16 位I/O模式和Memory模式的訪問,。所以我們采用PCMCIA接口來擴展88W8686 無線網卡。

2,、軟件平臺設計

在設計好智能手機的硬件開發(fā)平臺后,，下面需要根據硬件平臺設計軟件開發(fā)平臺。系統(tǒng)的Bootloader 通過編譯移植u- boot來實現,，它對PXA270處理器有較好的支持,。然后移植相應硬件設備的驅動程序,，配置和裁減Linux內核,，完成對Linux的交叉編譯[8].至于根文件系統(tǒng)，采用Busybox工具進行編譯生成,，并使用mkfs.jffs2 工具創(chuàng)建JFFS2 類型的文件系統(tǒng)映象,。最后逐一將u- boot、Linux內核及文件系統(tǒng)映象燒寫到Flash 中進行測試運行,。

3,、DMS SKD層的設計

關于DMS（Dual Mode Services）SDK層，終端研發(fā)人員既可以自己設計實現,，也可以通過購買使用第三方提供的SDK解決方案,，諸如PicoMobile和Ecrio等公司就提供此類方案。SDK的設計既需要滿足本系統(tǒng)的功能要求,，同時也要滿足模塊化,、簡約化的要求，從而方便日后進行新功能的擴展與集成,。SDK層的工作主要是基于SIP協(xié)議,、IMS通信的信令流程、GSM通話信令來進行設計與實現。與通話有關的API的實現過程主要是基于SIP 協(xié)議通過發(fā)送或接收相應的SIP 信令來實現與服務器的交互,，與硬件有關的API主要是通過調用相關驅動程序來實現,。以上主要實現了與電話業(yè)務相關的功能，根據業(yè)務的需要,，還可以在此基礎上對SDK進行擴展,。

4、DMS 后臺服務設計

DMS Daemon Service,即DMS 后臺服務程序,，是與DMSSDK層（主要是VCC Engine）交互的主體部分,，它的實現工作主要是基于Qtopia 把DMS SDK層提供的API 封裝成可供上層應用調用的公共接口。

其中DMSDaemon 是整體后臺服務類,；DMSTelephonyService負責實現電話相關的功能接口,；IMSControlService用于響應上層控制程序的IMS服務請求；一切與底層DMS SDK子系統(tǒng)有關的調用由DMSLayer來完成,。

三,、WIFI驅動程序設計

同有線網絡一樣，接入無線局域網需要網卡設備,，目前WLAN網卡常用的接口有PCI,、USB、PCMCIA和CF 卡接口,，嵌入式系統(tǒng)常用的WLAN 網卡接口一般有PCMCIA,、USB 和CF卡接口，其中PCMCIA和CF卡接口邏輯類似,，在本系統(tǒng)的硬件設計中,，采用PCMCIA接口擴展成WLAN接口，接入WiFi 無線網卡,。因此如果想要使用無線網卡,，需要實現Linux下PCMCIA接口的驅動程序和具體無線網卡設備的驅動程序。Linux內核對常用的無線局域網卡的支持都很好,，通過內核配置時選擇Networkdevice supportàWireless LAN,實現對無線網絡的支持,，因此無線網卡的驅動程序移植比較簡單。

隨著IMS標準的不斷補充與完善,，對VCC標準也會不斷完善和擴充,，勢必也會有更多的基于IMS的業(yè)務。同時有更多種接入方式的功能強大的智能手機終端,，從而真正的實現任一時間,、任一地點、任一設備地訪問網絡,，使用網絡更加方便,，以便更好的實現移動辦公,。