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新世代網路運算 - Mobile Computing
 

【作者: 程裕翔】   2003年08月20日 星期三

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在傳統集中式的電腦網路資料管理下,速度與效率是一大問題,不過隨著科技不斷地演變創新,這種集中式的網路運算也慢慢地開始轉為更有效率的分散式管理,而行動運算(Mobile Computing)的技術則是將分散式管理達到更高效能的一個關鍵。


目前可攜式的終端設備,如Notebook、手機或PDA等,皆朝著無線上網的趨勢發展,這也為Mobile Computing塑造了實用性與便利性。利用Mobile Computing的技術不但可以使企業與企業之間的網路通訊更為緊密,更可以提升工作的效能與速度,讓企業能夠達到最高的效益。


分析師預測在2004年時,Mobile Computing的相關產品市場將會達到七百億美元,其中包括無線資料傳輸、行動通訊、應用軟體、系統整合與其它的相關產品,而據CIBC世界市場調查公司預估,在2004年時,單是無線傳輸這一塊區域的產值就超過兩百四十五億美元,由此可見Mobile Computing的市場潛力有多麼大。


Mobile Computing 的環境與架構

在網路蓬勃發展的今天,人手一台電腦已是稀鬆平常的事。但是在未來,無線網路開發商不但會把電腦融入在個人的日常生活裡如汽車、房間、工具、家電產品,甚至是衣服裡,並且透過無線網路的技術將個人的生活與世界串連起來。


Mobile Computing最大的特色就是可以隨時隨地與系統做一個資料性的存取動作,在使用的方面上可以分為兩類,第一類是在有線網路的架構下,使用無線的周邊裝置來做資料的互通,例如PDA利用Bluetooth或紅外線經由Client端的電腦系統,與資料庫進行資料傳輸的動作。第二類是在無線網路的環境下,使所有的設備與資料庫架構成一個完整的無線網路架構;目前不論是無線廣域網路(WWAN)的GPRS標準,或無線區域網路(WLAN)的Wi-Fi(IEEE 802.11)標準等,都提供無線通訊的傳輸環境,不過在應用的普及性上仍待拓展。


Mobile Computing可說是分散式系統技術的延伸,而由Mobile Computing本身也延伸出不少的相關技術,正被研究機構廣泛地討論著,如Ubiquitous Computing、Pervasive Computing、Ambient Intelligence等,這些相關技術的發展可能開創新一代的無線通訊模式,值得關注。


Mobile Computing的系統概略

Mobile Computing架構的核心,當屬行動運算應用伺服器(Mobile Computing Application Server;簡稱為MCAS或MAS),而MCAS的功能在於建立系統間的Application階層、維持Presentation 階層的聯繫、加強Transaction階層的容錯能力,和管理Application程式介面階層。


一個完整的MCAS有三道流程,第一道流程是讓Client的員工能接收到公司內部的資料;第二道流程是通訊方式與介面的溝通,如Wireless Internet與Web Server間的串接方式等;第三道流程是將第二道流程的端點與公司內部的伺服器或資料庫。我們可以從(圖一)了解到MCAS完整的流程。



《圖一  MCAS完整流程圖》
《圖一 MCAS完整流程圖》

Mobile Computing應用方面的問題

隨著行動設備的普及和無線通訊標準的提升,個人行動上網將逐漸在現實生活中實現,但要落實以企業商務運算為主的Mobile Computing模式,從硬體、軟體到傳輸通訊上,仍有一些問題需要解決或是處理。


通訊漫游瓶頸

首先是通訊方面的問題。目前無線網路有著許多的限制,最主要的是低頻寬與不同無線網路標準間漫游的問題。


無線網路的頻寬至今只能到54Mbps,而有線網路早已發展到超過1Gbps的速度了,因為低頻寬的關係,無線網路也會隨著地點的不同以及使用者不斷移動的因素,使得網路多少會受到一些干擾,有時甚至可能會造成斷線的狀況。


室內外所使用的網路通訊協定不一致也是問題之一,通常在室內會使用802.11系列的通訊協定,但在室外則是使用GSM等通訊協定,在兩者間並行漫游的問題並不易解決。除此之外,使用者還有認證、服務使用權限和授權等問題存在,所以要先解決此一問題,就必需要整合出一套完善的無線網路通訊系統出來。


硬體設計規劃

再來就是硬體方面的問題。一般而言無線網路的硬體設備如Notebook、PDA或手機等,無不耗費龐大的電力來運作,要如何使電池有更長效的使用時間以及讓運算晶片和無線通訊晶片擁有更省電的機制,這些都是需要克服的難題。


在硬體開發的方面可以分為三層架構,最上層為各廠商所研發的Mobile Computing應用程式架構,在這一層只需要注重於應用程式的運用,並不用擔心無線網路間的問題。中層為應用程式與底層架構的仲介點,負責整合應用程式與底層架構的通訊傳輸,通常是靠一些仲介軟體來進行整合。最底層的就是無線網路的基本服務,例如通訊協定、規格標準、技術與服務品質等,而常見的無線網路標準則有WLAN、Wireless Loop、GSM等,甚至範圍最廣的衛星網路也是基本服務之一。


著名的Mobile Computing新技術與產品

目前有不少的廠商致力於開發新的Mobile Computing技術與產品,例如Intel、Sybase、Oracle、Sun Microsystem和HP等大型開發商,其中較為人知的硬體部份為Intel Centrino技術,以及軟體部份為Sybase所研發的My AvantGo與iAnywhere產品。


Intel Centrino

目前Intel為了改進Notebook的Mobile Computing功能,推出了一款名為Centrino的Mobile Computing技術,這種技術是結合了Intel 855晶片組家族、Intel PRO/Wireless 2100網路連線技術和Intel Pentium M處理器三種元件的特色進而達到最佳化電源的系統匯流排、微處理作業的融合(Micro-Ops Fusion)和專屬的堆疊管理員(Dedicated Stack Manager),這些工具可以快速執行指令集並節省電力。Centrino不但整合WLAN的技術,也解決了通訊方面的問題,而CPU的省電裝置更解決了長效能使用方面的問題。


《圖二  Intel Centrino的標記》
《圖二 Intel Centrino的標記》

Sybase My AvantGo與iAnywhere

Sybase為了要提昇Mobile Computing的實用性,推出My AvantGo與iAnywhere的系列產品。iAnywhere是一個將WLAN、WWAN與網際網路整合在一起的作業軟體,簡單來說就是一個無線網路的伺服器。iAnywhere伺服器能有效管理公司內部的無線網路系統,並能使Wireless e–Business或m–Business達到最大的效能,iAnywhere同時可以與一些知名的資料庫整合,如微軟的SQL Server和Oracle的資料庫等。


Sybase的My AvantGo是無線網路的終端系統軟體,使用者在其手機、PDA或Pocket PC上安裝My AvantGo後,便可以與無線網路伺服器連線,除了可經由伺服器達成與資料庫的即時訊息交換外,也可以瀏覽網頁或是收發EMAIL等。


《圖三  My AvantGo的手機介面》
《圖三 My AvantGo的手機介面》

Mobile Computing的願景與相關研究計劃

目前研究發展Mobile Computing的企業、組織團體可說是不勝枚舉,在這裡先介紹幾個知名企業的願景與研究機構的計劃。


NEC的願景

日本的電腦大廠NEC最近在Mobile Computing的議題上發表了許多的發展計劃與願景。NEC將Mobile Computing的產業分為七大部份,即行動多媒體、行動資訊、行動資通訊、關鍵零組件、行動產品市場、作業系統與應用軟體作業環境,以及WLAN與W–Internet整體應用環境發展。就目前這七項分類,NEC打算在未來發展出一套超越時間與距離的新一代Mobile System。


NEC當前的三大願景為加強Mobile Computing的基礎建設、從Mobile Computing的服務發展出一條附加價值的商務鏈,和提供以Mobile Computing為主的解決方案。由此可見,NEC多麼地重視Mobile Computing這個市場。


Oxygen活氧計劃

目前人類與電腦的關係是建立在人類需要適應電腦環境的架構上,不過活氧計劃則是將目前的狀況完全地反轉過來,即是讓電腦退到幕後,並可以感知使用者的所處的環境與想法,進而提供使用者所需要的幫助。使用者只需要帶個PDA或是筆記型電腦,而這些電腦又建立了周遭環境的資料,那麼使用者就可以利用語音或手勢與電腦做直接的溝通,並達成使用者的構想與意圖。不過要達成這個目標,還需要影音、語音辯識系統與平台,或自動化的技術等,將電腦建構成一個人性化的工具,如此可以將Mobile Computing的技術應用在人類與電腦之間。


Aura計劃

Aura計劃是建構出一個以使用者為主體,將電腦及網路設備架構成一個光環的形式環繞在使用者周圍,進而讓使用者能夠在一個完全電腦化的環境裡工作。在這種環繞形式的電腦架構下,使用者不論走到任何地方,都能透過網路與電腦緊緊地結合在一起。目前該計劃的研究人員將從個人的形式開始著手研發,並將此一雛型計劃命名為Personal information aura,意即個人資訊光環。這道光環裡將包括穿戴式電腦、手持式裝置、桌上型電腦,以及一些基礎架構供使用者應用。如此一來,Aura計劃可以輕易將行動運算應用在人與電腦之間。


Easy Living計劃

Easy Living計劃是希望能夠開發一個智慧型的環境出來。電腦透過感測器的偵測,將裝置與人之間的互動關係清楚的表示出來,當使用者走到任何一個裝置前,所有的工作桌面與需求都會立刻在裝置上出現,而且環境中的每一項裝置都具有這樣的功能,讓使用者身處在一個隨時隨地都可以工作的環境裡,完全將行動運算所需理念表達出來。


結論

Mobile Computing已不再是一個理想,而是現代行動商務所不能或缺的一個標準架構。在我們的印象裡,傳統的Sales都是拿著一個公事包到處談生意,而在Mobile Computing實體化地應用在行動商務後,這種傳統的景象將不復見,取而代之的是這些Sales都拿著一個筆記型電腦、PDA或手機到世界各地談生意。


假如公司的每個Sales都擁有一台隨時與公司資料庫聯繫的PDA或手機,那麼無論在何時或任地與客戶談生意,都可以輕易地從公司的資料庫中調閱出相關的資料給客戶觀看,而不用再帶著一堆資料報表到處跑,如此一來,可以讓行動商務更為落實而簡便。


延 伸 閱 讀
英特爾(Intel)將於2003年3月12日在全球正式發表「迅馳(Centrino)」行動運算平台,包括有中央處理器(CPU)、電腦晶片組,以及無線網路晶片,強調輕薄、低耗電與行動無線通訊三大特性。就無線通訊而言,顯示出筆記型電腦(NB)領域將成為無線區域網路(WLAN)的新市場。本文從WLAN角度,觀察NB內建WLAN之發展以及對廠商的影響,請見「從Centrino看WLAN產業變化」一文。
五萬元以上中高階筆記型電腦,進入無線上網時代,在低價筆記型電腦進入混戰時期,IBM推出ThinkPad T、X、R系列,多款內建英特爾迅馳行動運算技術的中高階NB;戴爾電腦的企業級迅馳NB更標榜「完美保固」,即使保固期間泡水也能修到好,你可在「無線上網成高階NB主要訴求」一文中得到進一步的介紹。
快迎向「後PC時代」,資訊產業終於有機會能擺脫WinTel主宰的架構,利用半導體、通訊及軟體的技術,透過網際網路的蓬勃發展,以新的產品來滿足廣大消費者的需求。傳統消費性電子產品大廠、電腦大廠、通訊大廠等不同領域的眾多廠商,都以網際網路為核心,推出其資訊家電型的產品,希望藉由新的產品來滿足不同的市場需求,資訊產業市場的盛況可謂空前。 迎向後PC時代看PDA發展 」一文有詳細的介紹。 

相關組織網站
美國華盛頓大學對Mobile Computing的研究報告網站
IEEE對Mobile Computing的研究報告網站
PAO FreeBSD論壇網站
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