基于Android平臺的雙網(wǎng)雙待的設(shè)計方法
隨著移動通信技術(shù)的快速發(fā)展以及人們對手機(jī)功能需求的不斷提高,智能手機(jī)逐漸成為人們的日常消費(fèi)品,智能手機(jī)的用戶也與日俱增。為了方便人們的生活,追求雙網(wǎng)雙待已成為手機(jī)研發(fā)的一種普遍現(xiàn)象。雙網(wǎng)雙待解決了一部手機(jī)可以同時接入兩個網(wǎng)絡(luò)的難題,最大的優(yōu)點(diǎn)是保證了GSM 與CDMA 兩種網(wǎng)絡(luò)在同一手機(jī)中同時工作,真正實現(xiàn)了兩網(wǎng)自由連通。雙網(wǎng)的連通還具有差異化優(yōu)勢,可以將CDMA 較高的接入速度和通信保密等強(qiáng)大功能體現(xiàn)在終端方面,使雙網(wǎng)雙待手機(jī)用戶能夠盡享CDMA 網(wǎng)絡(luò)支持的豐富多彩的數(shù)據(jù)增值業(yè)務(wù)。同時GSM 與CDMA 兩網(wǎng)的和諧整合將為手機(jī)廠商帶來巨大的市場價值。
Android 作為當(dāng)前眾多智能手機(jī)系統(tǒng)平臺的后起之秀,以其優(yōu)勢正逐漸獲得廣大手機(jī)開發(fā)人員和手機(jī)消費(fèi)者的青睞。實現(xiàn)雙網(wǎng)雙待也必將成為Android 不斷創(chuàng)新和發(fā)展的重要因素。
Android 系統(tǒng)由嵌入式Linux 和Java 構(gòu)成,因此基于Android 系統(tǒng)平臺的雙網(wǎng)雙待設(shè)計區(qū)別于其他手機(jī)對雙網(wǎng)雙待的實現(xiàn),它充分地利用了Android 平臺清晰的系統(tǒng)架構(gòu)、簡易的工作原理和已經(jīng)實現(xiàn)的部分Phone 核心應(yīng)用程序進(jìn)行雙網(wǎng)雙待的功能擴(kuò)展,提高了Android 平臺雙網(wǎng)雙待設(shè)計的效率。
1 Android 操作系統(tǒng)介紹
Android 是Google 于2007 年11 月份宣布的基于Linux 2. 6. 23平臺的開源手機(jī)操作系統(tǒng),號稱是首個為移動終端打造的真正開放和完整的移動軟件。Google 重新設(shè)計了Android Java 虛擬機(jī)和系統(tǒng),使得Android 的Java 應(yīng)用更接近于底層系統(tǒng),效率更高; 另外使用虛擬機(jī)技術(shù)使得Android 的應(yīng)用在被監(jiān)控的情況下運(yùn)行,安全性更高。Android 包括移動電話工作所需的全部軟件,而且不存在任何以往阻礙移動產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的專有權(quán)障礙,具有平臺標(biāo)準(zhǔn)化、用戶可定制以及服務(wù)免費(fèi)等特色,是一個對第三方軟件完全開放的平臺,突破了iPhone 等只能添加為數(shù)不多的固定軟件的枷鎖; 同時與Windows Mobile、Symbian、iPhone OS 等廠商不同,Android 操作系統(tǒng)免費(fèi)向開發(fā)人員提供,大大節(jié)省了開發(fā)成本。
Android 平臺由操作系統(tǒng)、中間件、用戶界面和應(yīng)用軟件組成。Linux 內(nèi)核層用來提供系統(tǒng)的底層服務(wù),位于硬件和其他軟件之間。Android 運(yùn)行庫包含一組核心庫和Dalvik 虛擬機(jī),Android 提供豐富的類庫支持且大部分為開源代碼,如采用嵌入式數(shù)據(jù)庫SQLite.應(yīng)用框架層為Android 開發(fā)人員提供了訪問框架應(yīng)用程序接口的全部權(quán)限,采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計簡化了組件間的重用。在應(yīng)用程序?qū)?,Android 本身附帶了一些核心的應(yīng)用程序,大大簡化了Android 應(yīng)用程序的開發(fā)。
因此,利用Android 平臺更易于開發(fā)具有雙網(wǎng)雙待功能的智能手機(jī)系統(tǒng),同時也便于在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行不斷的完善和功能擴(kuò)展。
2 Android 平臺雙網(wǎng)雙待框架設(shè)計
Android 平臺上實現(xiàn)的雙網(wǎng)雙待手機(jī)是將GSM 網(wǎng)絡(luò)和CDMA網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合,使得一部手機(jī)可同時插入兩張不同網(wǎng)絡(luò)的號卡,并同時處于開機(jī)狀態(tài),用戶無需切換網(wǎng)絡(luò),即可任意撥打、接聽和收發(fā)短信,且這些手機(jī)均可支持中國電信自有的增值業(yè)務(wù),使商務(wù)人士盡享移動辦公的自由以及休息娛樂的樂趣。此外,用戶還可預(yù)設(shè)接聽和撥打電話的順序,使用起來非常方便。
基于Android 系統(tǒng)平臺的雙網(wǎng)雙待的設(shè)計,充分結(jié)合了Android2. 1 版本之后在framework 層上已經(jīng)實現(xiàn)的雙卡處理機(jī)制,設(shè)計方案主要側(cè)重于RIL 及ARM(modem)側(cè)的實現(xiàn)機(jī)制。通過在RIL 上依樣建立一套新的處理機(jī)制,將雙卡分別進(jìn)行處理。
比如,打電話的時候,發(fā)送哪套請求就先選擇向哪套機(jī)制發(fā)送請求,然后還在這套機(jī)制中等待消息的返回。Android 平臺雙網(wǎng)雙待框架如圖1 所示。
圖1 Android 平臺雙網(wǎng)雙待框架
圖1 中GSM 網(wǎng)絡(luò)和CDMA 網(wǎng)絡(luò)分別擁有一套獨(dú)立的RIL處理機(jī)制,從而可以根據(jù)上層不同的Phone 服務(wù)執(zhí)行framework層以及RIL 層的相應(yīng)處理,真正實現(xiàn)雙網(wǎng)的協(xié)同工作,達(dá)到同一手機(jī)中雙網(wǎng)雙卡之間互不干擾的效果。
3 Android 平臺雙網(wǎng)雙待軟件設(shè)計
Android 平臺雙網(wǎng)雙待功能設(shè)計主要涉及到Android 軟件平臺的四大功能模塊,分別是Linux 內(nèi)核層、本機(jī)庫/運(yùn)行時、應(yīng)用程序框架層以及應(yīng)用程序?qū)印F渲性趹?yīng)用程序?qū)永肁ndroid的各種組件API 實現(xiàn)PhoneApp 并在Linux 內(nèi)核層提供相應(yīng)的底層驅(qū)動。Android 系統(tǒng)架構(gòu)如圖2 所示。
圖2 Android 系統(tǒng)架構(gòu)
(1)Linux 內(nèi)核。
Android 系統(tǒng)平臺是基于優(yōu)化的Linux 內(nèi)核來開發(fā)的,主要添加了一個名為Goldfish 的虛擬CPU 以及Android 運(yùn)行所需的特定驅(qū)動代碼。該層用來提供系統(tǒng)的底層服務(wù),提供諸如內(nèi)存管理、進(jìn)程管理、設(shè)備驅(qū)動、安全管理、電源管理等驅(qū)動模塊,作為一個虛擬的中間層,該層位于硬件與其他軟件層之間,采用YAFFS2 文件系統(tǒng),同時也是手機(jī)軟硬件的連接層。在系統(tǒng)開發(fā)中,也需要針對自身的硬件模塊添加對應(yīng)的驅(qū)動,如Phone 驅(qū)動、GPRS 驅(qū)動、GPS 驅(qū)動、液晶和觸摸板驅(qū)動等。
(2)本機(jī)庫/Android 運(yùn)行時。
這些共享庫都是利用C 和C + + 語言編寫的,且針對電話使用的特定的硬件架構(gòu)進(jìn)行了編譯,并已由手機(jī)制造商預(yù)先安裝到手機(jī)上。本機(jī)庫主要包含: 標(biāo)準(zhǔn)C 函數(shù)庫、媒體功能庫、瀏覽器引擎、2D 和3D 圖形庫及SQLite 引擎等。開發(fā)者利用這些功能可以方便地開發(fā)出人機(jī)界面友好的應(yīng)用程序接口,極大地縮短了開發(fā)過程。
Android 運(yùn)行時包含一組Java 內(nèi)核庫和Dalvik 虛擬機(jī),它們有效地優(yōu)化了Java 程序的運(yùn)行過程。
(3)應(yīng)用程序框架層。
Android 應(yīng)用程序開發(fā)是基于框架和組件的,該層提供了在創(chuàng)建應(yīng)用程序時需要使用的各種高級構(gòu)建塊,因此在該層中,開發(fā)人員擁有訪問框架API 的全部權(quán)限,在開發(fā)應(yīng)用程序時調(diào)用Android 本身自帶的許多組件,也可以開發(fā)新的組件,并將該組件放入應(yīng)用程序框架中,以供自己和其它應(yīng)用程序調(diào)用,這樣的模塊大大提高了應(yīng)用程序的開發(fā)效率。
(4)應(yīng)用程序?qū)印?/p>
Android 本身包含一些由Java 開發(fā)的核心應(yīng)用程序,如桌面、短信收發(fā)程序、日歷、電話通訊錄、瀏覽器、E-mail 客戶端等,開發(fā)者還可以在此基礎(chǔ)上開發(fā)出更多具有特色的Android 應(yīng)用程序,如特效相機(jī)、播放器、充電相框等。
3. 1 Android 雙網(wǎng)雙待實現(xiàn)方案
在GSM 單模狀態(tài)下通過添加一套支持CDMA 的無線接口層RIL 來實現(xiàn)雙網(wǎng)雙待機(jī)制的方案如圖3 所示。
圖3 Android 雙網(wǎng)雙待電話部分結(jié)構(gòu)
在PhoneAPP 中new 一個GSMPhone 和一個CDMAPhone,分別對應(yīng)兩種framework (不同的CallTracker)和RIL (不同的RIL),實現(xiàn)單模向雙網(wǎng)雙待的改進(jìn)。
圖中CallLiST 主要用來管理兩個電話之間的切換,以避免如掛掉某一個通話卻導(dǎo)致另一個的通話也結(jié)束等一系列界面顯示出錯問題。CallList 模塊管理兩個電話以及這兩個電話所有的通話,通過一個CallList 表來存儲兩個電話的所有呼叫。上層界面調(diào)用這個CallList 表來處理兩個電話的切換。在framework 中new 一個CallList 的類來存儲phone 的多個電話以便上層顯示。
CallList 類中包含attached(),detach(),update(),clear(),get-CurrentCall(),getDefault()等方法。使得兩個Phone 的Call 得到控制。掛掉的時候就從表中刪除,來電話的時候加入表中。
上層顯示的時候,只要調(diào)用CallList 中的最后存入Call 就不會出現(xiàn)界面出錯的情況。
在包含GSM 網(wǎng)絡(luò)和CDMA 網(wǎng)絡(luò)的雙網(wǎng)雙待模塊中,因為有了CDMA 部分的整合不少代碼已經(jīng)發(fā)生改變,原來的CallTracker只被GSM 使用,在這里改為CallTracker 和GsmCallTracker,抽象出CallTracker 基類,使其也可以被CDMA 利用; GSMCall 變成GsmCall,更加符合統(tǒng)一的命名規(guī)則; 另外,比如pppd 的啟動部分,也從Java 框架層放到RIL 層。
3. 2 Android RIL 層的改進(jìn)
在Android 系統(tǒng)中RIL 是電話系統(tǒng)的本地實現(xiàn),它提供了Android 電話服務(wù)(android. telephony)與無線電硬件之間的抽象層,主要負(fù)責(zé)AT 命令的發(fā)送和響應(yīng)解析,這也是電話服務(wù)的實現(xiàn)基礎(chǔ)。另外,RIL 還負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的可靠傳輸。因此RIL 在Android電話部分起核心作用。本方案設(shè)計過程中主要涉及到RIL以下四個部分的修改:
(1)由于本方案維護(hù)兩個RIL 實例,因此RIL 實例管理者(RIL instance Manager)需要各自負(fù)責(zé)與android telephony 通過socket 進(jìn)行連接。每個RIL 實例針對各自的SIM 卡提供專用的通信通道來進(jìn)行modem 側(cè)的通信服務(wù)。
(2)無線電仲裁管理者(Radio Service Arbitration Manager),這是實現(xiàn)雙網(wǎng)雙待方案中新增加的模塊,主要用來為每個RIL 實例進(jìn)行語音和短消息業(yè)務(wù)的仲裁,數(shù)據(jù)服務(wù)的仲裁由MODEM 來進(jìn)行。
(3)RIL 事件分配機(jī)(RIL Event Dispatcher),用于分配RIL請求及AMSS 事件到通信服務(wù)管理模塊進(jìn)行的處理。
(4)無線電服務(wù)管理者(Radio Service Manager),Android 通話應(yīng)用首先需要通過子系統(tǒng)信息來從framework 層獲得通話服務(wù),然后每個SIM 卡子系統(tǒng)將會映射到一個特定的RIL 實例ID上,服務(wù)管理將使用RIL 實例的ID 來識別子系統(tǒng)ID 中DSS API的參數(shù)。
3. 3 Android 雙網(wǎng)雙待通話機(jī)制的實現(xiàn)
Android 系統(tǒng)電話服務(wù)的實現(xiàn)基礎(chǔ)是RIL.在Android 單模狀態(tài)下的RIL 同TI 等平臺類似,均使用了Google 默認(rèn)的參考接口,也就是通過打開modem 側(cè)提供的串口或者USB 虛擬串口向modem 側(cè)發(fā)送AT 指令的方式,進(jìn)行實際的無線通信。比如,UI上層向RIL 層發(fā)送RIL_REQUEST_DIAL 請求,RIL 層在接收到該請求的時候,通過串口向modem 發(fā)送"AT***"命令,發(fā)起呼叫,當(dāng)然,最終真正實現(xiàn)通話的是modem 側(cè)的功能,此時,與Android 就無關(guān)了。Android 平臺RIL 與modem 的工作原理如圖4 所示。
圖4 RIL 與modem 的工作原理
呼叫(call)構(gòu)建于電話服務(wù)的基本架構(gòu)之上。
與呼叫相關(guān)的主要用戶接口,其實就是基于ITelephony 接口實現(xiàn)Phone 應(yīng)用中的"Phone"服務(wù),通過TelephonyManager 提供訪問接口。此服務(wù)內(nèi)部通過PhonyFactory 獲取的GSMPhone /CDMAPhone 來訪問RIL,提供諸如撥號、接通、掛斷、保持通話等服務(wù)功能。Android 雙網(wǎng)雙待呼叫部分的結(jié)構(gòu)如圖5 所示。
圖5 android 雙網(wǎng)雙待呼叫部分結(jié)構(gòu)
Android 系統(tǒng)雙網(wǎng)雙待呼叫部分的實現(xiàn),從GSMPhone /CDMAPhone到對應(yīng)RIL 的路徑中間主要涉及幾個關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),即GSMCall /CDMACall、CallNotifiter、GSMConnection /CDMAConnection、CallTracker 等類。
其中GSMCall 和CDMAPhone 都繼承Call 基類,提供基本的呼叫控制結(jié)構(gòu)以及呼叫狀態(tài),如Hold、Active 等信息,每個接通的GSMCall / CDMACall 都擁有一個或多個(conference call)GSMConnection /CDMAConnection 結(jié)構(gòu),用于維護(hù)呼叫時長等相關(guān)信息。CallTracker 是呼叫模塊的核心,它提供與呼叫相關(guān)的接口,如通話、掛斷等。GSMPhone /CDMAPhone 擁有CallTracker的實例,并封裝相應(yīng)的接口,這個接口通過調(diào)用GSMPhone /CDMAPhone中的CommandsInterface 實現(xiàn),即提交的RIL 封裝。
除此之外,CallTracker 還維護(hù)當(dāng)前的GSMCall 和CDMACall列表,保持對所有呼叫狀態(tài)的追蹤,提供對來去電等呼叫狀態(tài)的管理。實現(xiàn)追蹤的方法為pollCallsWhenSafe,通過CommandsInterface的getCurrentCalls 接口獲取當(dāng)前活動的呼叫列表。這一操作的底層實現(xiàn)為AT + CLCC(不同的Modem 實現(xiàn)可能不同),這是從Modem 獲取呼叫狀態(tài)列表的主要接口?;卣{(diào)通過ENENT_ POLL _ CALLS-RESULT 完成,回調(diào)函數(shù)為handlePollCalls,這是獲取Modem 中實際呼叫信息的核心方法,也是Tracker的含義所在。handlePollCalls 完成實際的追蹤功能,根據(jù)底層上報的Outgoing、Incomming 以及Active、Hold 等狀態(tài)更新Call列表的信息,每個呼叫在其生命周期內(nèi)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換,在Call-Tracker 中都可得到體現(xiàn),并將這些變化信息及時通知其關(guān)注者,也就是實現(xiàn)Phone 的應(yīng)用。
4 結(jié)果分析
基于Android 操作系統(tǒng)實現(xiàn)的雙網(wǎng)雙待功能模塊設(shè)計,利用Android 通用的系統(tǒng)架構(gòu)和設(shè)備無關(guān)的應(yīng)用程序開發(fā)平臺,實現(xiàn)了雙網(wǎng)雙待單通系統(tǒng)電話部分的框架設(shè)計和上層Phone 應(yīng)用程序設(shè)計。改進(jìn)后的Android 系統(tǒng)平臺同時支持GSM 和CDMA兩種網(wǎng)絡(luò)同時待機(jī),這大大方便了許多擁有兩張手機(jī)卡并且不在同一制式網(wǎng)絡(luò)的用戶。圖6 為Android 系統(tǒng)平臺上GSM和CDMA 雙網(wǎng)同時待機(jī)的狀態(tài)圖。
圖6 GSM 和CDMA 雙網(wǎng)同時待機(jī)界面
5 結(jié)語
利用Android 原有系統(tǒng)架構(gòu)和本身包含一些Java 核心應(yīng)用程序,通過添加一套新的支持CDMA 的RIL 來實現(xiàn)基于Android平臺的雙網(wǎng)雙待設(shè)計,使得一部手機(jī)同時維護(hù)兩套獨(dú)立的RIL,既支持GSM 又支持CDMA,分別對雙SIM 卡進(jìn)行各自獨(dú)立的處理,極大地方便了廣大Android 手機(jī)用戶。Android 作為目前被給予厚望的智能手機(jī)操作系統(tǒng),實現(xiàn)雙網(wǎng)雙待必將為其贏得更廣闊的發(fā)展空間以及更多的擁護(hù)者,也將為未來的發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。盡管本方案的部分設(shè)計還不完善,許多細(xì)節(jié)的實現(xiàn)還有待解決。但隨著Google 對Android 版本的不斷升級以及Android 應(yīng)用的不斷豐富,基于Android 平臺的雙網(wǎng)雙待設(shè)計將會不斷地完善與發(fā)展。