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解決聯網/跨平台/版本複雜問題
Android智慧終端發展添動能

2011-08-29
根據近期統計資料顯示,Android已超越蘋果iOS的市占,且Android裝置仍以極快的速度出貨中。即使Android有此傲人成績,但該作業系統的版本複雜,也讓相關業者吃了不少苦頭,2011年底即將問世的Android 4.0版,將統一適用終端,對業者而言,將是一大利多。
由蘋果(Apple)帶出的智慧聯網終端風潮,改寫終端產品的競爭生態,相關業者轉而更加注重軟體與應用平台的研發,以期透過各種應用程式增加營收。手機、平板裝置(Tablet Device)與電視等終端產品,要實現智慧化,作業系統將扮演重要角色,因此吸引各家大廠的投入,引爆新的市場攻防戰。其中,Google提出的Android,由於具備開放性特色,更是成為眾所矚目的焦點。

2011年5月,Google I/O大會宣布全球已有一億支Android手機上市,再根據Gartner的統計資料顯示,未來5年內,手機與平板裝置仍將是創造下一億Android出貨量的裝置,且至2012年底,Android作業系統將占整體手機作業系統近50%的市占率,為Android相關廠商增添強大發展信心。

不過,Android版本複雜,造成廠商開發上的困難,然而隨著最新版代號為Ice Cream Sandwich的Android 4.0問世,其可統一適用終端的特性,將可望解決此一問題。

Android版本差異導致發展門檻高

圖1 安謀國際Client Computing ODM工程經理莊智鑫表示,為協助業者順利解決Android的開挑戰,Linaro應運而生。
隨著全球每天有超過五十萬件Android裝置出貨,但Android各版本作業系統各有差異,導致應用程式商、處理器廠商等開發產品的困難度不斷提升。安謀國際(ARM)Client Computing ODM工程經理莊智鑫(圖1)表示,Android開放特性讓應用程式開發業者可憑藉各式服務取得營收,然而其版本的差異化導致的研發難題,雖促成軟體設計商新的商機,但對相關廠商而言,仍是開發Android裝置時,所面臨的一大難題。

為解決手機與平板裝置應用處理器與軟體程式業者的困擾,Google釋出Android軟體開發套件(SDK)與本機開發套件(Native Development Kit, NDK)。莊智鑫指出,安謀國際針對Android SDK與NDK各有深入的研究,並將此兩種開發套件轉化為適用於基於安謀國際架構矽智財(IP)的處理器開發,可協助業者跨越許多處理器研發的門檻。此外,採用安謀國際Native碼的另一優勢為,若業者欲跨不同終端平台銷售同一應用程式,將較易設計並實現。

智慧終端除了靠作業系統提升智慧效能外,內建網路通訊技術亦為關鍵。隨著全球各地無線與有線寬頻技術布建越來越完整,電信營運商、應用服務與內容供應商可提供更完整的服務給消費者,然而Android並非典型的網頁瀏覽作業系統架構,因此Android智慧終端設計過程中,如何將Android平台與通訊技術進一步結合,發揮最大的通訊效益,亦將衍生新的設計挑戰。

圖2 右起為海華科技0xlab無線通訊事業處研發部處長黃忠諤、研發工程師黃敬群
海華科技0xlab無線通訊事業處研發部處長黃忠諤(圖2右)表示,現階段大部分的智慧終端裝置皆將內建無線區域網路(Wi-Fi)作為標準配備,因此,在Android作業系統架構中,內建Wi-Fi驅動程式(Driver)、附屬端的控制、Wi-Fi螢幕顯示、Wi-Fi管理/服務等程式碼(圖3),這幾個程式碼架構皆為無線通訊技術業者須關注的部分。

其中,由於Wi-Fi Driver程式中的IOCTL設計仍未臻完善,造成廠商常須修改或更新驅動程式,海華科技0xlab無線通訊事業處研發部研發工程師黃敬群(圖2左)指出,持續的更改驅動程式,不僅讓廠商疲於奔命,須花費更多時間修改,且IOCTL的設計讓系統運作時,須掃過所有的通道,才能快速反應,但相對影響系統整體的耗電量,導致業者又須另外解決功耗的問題。

圖3 Android作業系統中相關Wi-Fi程式碼架構

黃敬群進一步強調,Android作業系統僅設計大的架構,許多細部需要廠商自行解決,然而目前業界並未出現願意為廠商解決Android Wi-Fi網路架構的軟體供應商,無線通訊業者僅能投入更多人力致力解決問題。

手機與平板裝置另一標準配備的藍牙(Bluetooth),亦有相同狀況。黃忠諤指出,Android 2.3版已開放藍牙的應用程式介面(API),相信未來會有更多廠商致力於藍牙API的研發,屆時,遭遇的問題將會一一浮上檯面。黃忠諤並提醒,目前Android手機的Wi-Fi功能已造成許多設計挑戰,在平板裝置上勢必更多,業界相關廠商應進一步合作,共同解決問題,以縮短各自的開發時間。

軟體支援少/版本更新快 Android TV路難行

Google Android作業平台的開放特性,促使各類終端廠商皆紛紛搶搭Android商機,其中智慧電視(Smart TV)亦是備受矚目的熱門應用。然而,囿於目前支援智慧電視的Android相關軟體少,加上Android版本更新過快,讓業者來不及反應,因此目前Android TV仍僅在展示階段,距離商品化還有一段長路。

圖4 錄克軟體執行長柯博文透露,Google TV在市場上的曇花一現,讓中國電視機業者無法有一個很好的範例,進行Android TV的開發。
錄克軟體執行長柯博文(圖4)表示,目前有許多中國大陸的電視機業者如TCL、創維積極在智慧電視產品中導入Android作業系統,但仍缺乏特別用於電視機的應用程式介面,所以無法刺激消費者改換Android TV。另一方面,在Android TV用戶尚少的狀況下,也難以激勵軟體開發商針對Android作業系統於電視機環境面臨的問題作出解決,甚至開發API。這些因素都是造成多家業者的Android TV,只能於消費性電子展(CES)等大型展會中展示,但在商用化時卻遭遇無法實際使用的困境。

事實上,Android平均3~6個月更新一次的速度,不僅讓智慧型手機、平板裝置相關硬體與軟體業者跟不上腳步,電視機系統廠商更是難以企及。柯博文指出,版本更新過快考驗著廠商開發的速度,新版本問世後,廠商勢必會評估是否要放棄進行到一半的舊版本開發計畫,以符合消費者對於最新版本的追求。現階段智慧型手機採用最多的版本仍為2.2版,而非2.3版,即可見一斑。

另外,雖然Android 3.0是專為平板裝置所設計,支援的螢幕較大,因而廠商多利用3.0版開發Android TV,但平板裝置螢幕尺寸仍與一般30~40吋的電視機有落差,且3.0版的介面設計看似簡單,但實際上相關程式碼相當複雜,若用於電視機更大的螢幕,將越發提高設計門檻,因此使用者介面(UI)的設計與順暢度,也一再考驗廠商的智慧。

圖5 工研院產經中心通訊研究部研究經理王英裕認為,雖然Android平台裝置量後來居上,不過仍存在跨裝置應用維運混亂情況,Android 4.0版應致力解決此問題。
此外,缺乏可支援Android 3.0的電視機處理器晶片,也是造成Android TV無法順利商用的因素。柯博文強調,現階段,所謂All-in-One的高整合度電視機處理器晶片,對於Android 3.0的支援仍有不足,造成實際電視機運作上有所問題,並不如手機或平板裝置順暢。但由於Android作業系統已成大勢所趨,因此電視機產業相關業者仍將積極發展Android TV,若上述問題一一解決,相信未來Android將成為智慧電視主流作業系統。

工研院產經中心通訊研究部研究經理王英裕(圖5)則認為,智慧電視市場仍在發展初期,預計2011年智慧電視出貨量將為兩千五百萬台,且市場上仍未出現具影響力的應用程式,若Android作業系統要勝出市場,須在Android架構下開發更吸引消費者的應用功能與更好操作的使用者介面。

嵌入式系統設計挑戰大
Android測試工具出籠

圖6 資策會網路多媒體研究所經理 林敬文指出,嵌入式系統相當重視功耗問題,對此Android架構中內含電源管理機制。
為成功打造智慧型嵌入式系統(Embedded System),Android作業系統在嵌入式設計中的問題,亦不可忽略。分析Android在嵌入式系統造成的挑戰,資策會網路多媒體研究所經理林敬文(圖6)指出,Google平均每3個月為Android進行一次小改版,5~6個月發布新一代作業系統,版本更新太快造成各版的API無法沿用,因此廠商須持續針對新的版本重起新的研發工作。再加上,業者看準Android開放特性引爆的商機,一窩蜂投入Android終端產品的研發,如何創造市場區隔性,將成為廠商搶進市場的重要課題。另外,Android架構融入包括Java、C++與C語言,以及相關韌體,這樣全面的軟體人才幾乎可遇不可求。

林敬文表示,為讓業者更順利研發Android嵌入式系統產品,全球有許多單位推出相關測試工具,其中,麻省理工學院則開發Sikuli UI測試系統,專門測試Android的圖像顯示品質,資策會網路多媒體研究所亦發表Android測試解決方案,以期可協助台灣廠商提早發現產品問題。

雖然Android TV遭遇種種問題,不過,隨著Google發表新一代Android 4.0版本,Android TV可望突破現階段發展的技術瓶頸。

統一適用終端 Android 4.0利多於弊

根據Google針對Android作業系統發展計畫,2011下半年Google將發表新一代可適用於智慧型手機、平板裝置,甚至電視機的Ice Cream Sandwich版本,亦即所謂的Android 4.0。由於Ice Cream Sandwich大一統所有可適用的終端,廠商毋須針對不同版本與裝置分別進行開發,因此市場普遍認為,此新版本的推出,對於Android作業系統相關產業的發展,將衍生不少利多。

Google Android全球合作夥伴關係總監John Lagerling表示,Ice Cream Sandwich的推出對應用程式開發商來說應相當有利,對於原始設備製造商(OEM)、原始設計製造商(ODM)而言,也更容易進行產品開發。

柯博文則認為,Ice Cream Sandwich可對業者帶來幾項優勢,首先,Android 4.0開宗明義支援智慧型電視機,整體架構將符合電視機產品的使用環境,因此有意發展Android TV的業者,可透過新版本順利進行,毋須再利用現有專為智慧型手機設計的2.3版硬著頭皮導入電視機產品中,以解決產品研發時間長且無法商用的問題。

再者,對於產品線多元化的廠商來說,Ice Cream Sandwich大一統所有適用裝置的特性,也將為其帶來助益。柯博文認為,為提高更多營收來源,以及看好智慧型手機與平板裝置的市場前景,因此無論手機大廠或是個人電腦業者皆紛紛跨界推出產品,但目前Android已推出的五種版本中,各適用於手機或平板裝置,若單一廠商要同時利用Android開發手機或平板裝置,得分別配置不同的軟體開發人員,在人力成本上將是一筆龐大的支出,而Ice Cream Sandwich一套作業系統可用於不同裝置,即可節省軟體開發人員的成本。

不過,雖然Ice Cream Sandwich可帶來許多好處,並不代表該新一代作業系統如同完人沒有缺點。柯博文指出,事實上,iOS亦根據不同的終端裝置而有不同的架構調整,大一統的Ice Cream Sandwich也意味的架構更為複雜,才能同時適用於不同特性的智慧終端裝置,不過,業者依然會盡力克服此問題,以符合消費者追求最新版作業系統的期待。

據了解,目前華碩與宏達電已取得Ice Cream Sandwich進行產品研發,至於這兩家廠商是否將成為Google Ice Cream Sandwich打響第一砲的合作廠商,柯博文認為尚待觀察,原因在於,Android每一個作業系統的發表,Google皆尋求最有能力抬轎的終端業者,如第一版的宏達電、2.3版的三星與3.0版的摩托羅拉,至於4.0版會尋找三種終端皆有產品的三星,抑或是每一種終端各找一家合作業者,尚難定論,但推測後者的可能性較大。

強化安全性 新版Android平台使用更安心

為解決Android作業系統的安全疑慮,最新的手機用Android 2.3.5版已強化2.3版新增近距離無線通訊(NFC)的資料傳輸安全;而甫於7月15日發布的平板裝置專用Android 3.2版,亦增加新的安全機制,期讓消費者使用Android裝置時,可獲得更多的保障。

圖7 鴻景科技技術長簡士偉表示,由於Android系統成長速度驚人,因此成為駭客的目標,目前Android作業系統面臨的最大威脅為木馬程式與釣魚程式。
鴻景科技技術長簡士偉(圖7)表示,由於Android作業系統支援的安全政策較為薄弱,因此易遭受駭客的攻擊。Android作業系統為落實電子錢包此一新功能,因此在2.3版架構中新增NFC應用,不過,NFC在訊號傳輸過程中,訊號並未加密,將導致付款資料易被有心人士擷取,引發銀行單位與消費者的疑慮,因而Android新版的2.3.5則利用裝置先將資料加密後,再進行傳輸的方式以解決此問題。

在平板裝置專用的Android 3.0版的安全問題方面,簡士偉指出,在Android手機上的安全漏洞,同樣會出現在3.0版本系列,最新的Android 3.2版新增的功能亦為NFC,針對訊號傳輸的保密度,自然已有所調整。此外,Android 3.0亦新增要求加密儲存的記憶體空間,雖然可提高加密效果,但部署方式複雜且不易使用。

儘管新版Android作業系統大幅強化安全性,但仍有美中不足之處。黃敬群表示,Android架構中對於資料的加密雖有所著墨,但較為表層,因此防護效果不佳,通常得仰賴第三方軟體解決方案業者研發更有效率的加密或防毒程式。如近期宏達電Android手機支付AES加密授權金予微軟(Microsoft),即是因為WinCE 6.0支援的AES加密較Android系統更為完整。

簡士偉則強調,即便Android給予開發者很大的空間,且可讓任何人自由取得與安裝應用程式,但問題在於Android架構並未有一套嚴密的審核機制,所以Android作業系統無法規範並防堵駭客將木馬或惡意程式隱藏在應用程式中,造成許多安全性問題。再加上,使用者的警覺心通常不高,也製造駭客惡意程式攻擊的機會。有鑑於此,Google遂在Android各個版本更新中皆會稍加調整,預期新一代可應用於手機與平板裝置的Android 4.0版,將增添更強大的安全機制。

專利/零組件雙管齊下 蘋果強化市場地位

面對Android大軍來襲,為鞏固市場地位,減少競爭廠商的威脅,近期蘋果在美國大舉興訟,控告三星、宏達電等智慧型手機大廠侵犯其專利權。王英裕認為,此舉係蘋果欲藉由訴訟時間被告業者須停止出貨的空檔,進一步提高產品銷售。

王英裕分析,蘋果近期頻繁控告三星、宏達電的動作,是希望透過美國專利權訴訟過程中,被告業者6個月內無法出貨的規定,蘋果可成功牽制三星與宏達電在美國市場的智慧型手機銷售量。至於其他國家則無此類規定且也非蘋果主要市場,更何況近期蘋果控告宏達電侵權案初步獲得勝訴,因此預期蘋果將於美國掀起另一波專利之戰。舉例而言,三星、宏達電與蘋果手機主要銷售方式是與電信業者配合,電信業者下單量皆相當龐大,若蘋果專利訴訟策略成功,蘋果將可強化與電信業者的合作。

實際上,蘋果提出的專利訴訟戰實為項莊舞劍,該公司真正的目標其實是針對Google的應用服務與Android作業系統。柯博文指出,根據統計資料顯示,2011年1月,美國Android智慧型手機的銷售量已正式超越iPhone系列手機,iPad系列產品也開始遭受許多Android系統平板裝置的夾攻,因此蘋果狀告Android智慧型手機大廠其實是想起殺雞儆猴之效,挑戰應用服務生態系統建構能力可與蘋果媲美、甚至超越蘋果的Google。

另一方面,智慧型手機的市場爭戰已從硬體規格轉向應用服務的多元競賽,讓蘋果iPhone與iPad成為市場最大贏家。王英裕表示,特定且多元的應用服務對手機關鍵零組件的要求亦隨之提高,掌握符合設計需求的關鍵零組件來源則成為重要的新戰場,亦為市場成敗主因之一,因此,蘋果在日本311地震後積極與日本零組件業者簽訂包下其所有零組件產能的合約。

此外,王英裕強調,蘋果iPhone與iPad各部件中,占成本最高的前三名分別是面板、記憶體與應用/基頻處理器,目前幾乎由三星供應或代工。顯見三星占蘋果主要零組件供貨相當高的比重,為避免受到三星牽制,因此蘋果在應用處理器部分已開始轉由台積電代工,面板也尋求其他供應來源。透過鞏固零組件供貨來源的手段,蘋果除可阻斷競爭對手的供貨源外,並可防止競爭業者建立充裕的庫存。

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