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IoT設備真的需要OS嗎?這是個問題。
物聯網(IoT)作為擁有千億級設備連接量的龐大市場,已經遠超PC和移動手機市場體量。國內巨頭在物聯網平臺已然較量了多個回合,而在此過程中,操作系統也被視為關鍵一環,經歷了移動互聯網時代,廠商開始對操作系統更加敏感,誰不想擁有Android或iOS在移動手機中的地位?
物聯網經過這些年的發展,在終端設備開發中顯現出諸多問題。

終端設備需要低成本、低功耗。由于多為小型便攜產品,因而電池壽命和硬件成本就成了關鍵問題,降低芯片成本、提升電池續航能力成為當下發展瓶頸;
連接方式要求多樣化。前代連接方式由于功耗和成本仍是問題,在即將到來的5G時代,設備亟需支持更多連接方式;
云端安全成為痛點。隨著數據量的增大,部分或全部數據上傳到云端進行處理已是必然趨勢,隨著數據泄露事件頻發,社會關注度也越來越高,安全性成了不可忽視的問題。
總體來看,現在的物聯網設備還不夠智能,而這正是華為決定開發操作系統的原因。華為LiteOS運營總監林旅強告訴雷鋒網編輯,現在的物聯網終端設備通常都是不智能的,因此也被稱作啞終端。智能化后的設備不僅可以實現數據上傳云平臺,還要能夠實現信息的改變、命令下發、動作執行,這也是華為操作系統要實現的功能。
大部分開發者對華為LiteOS的認知是從2015年華為宣布開源LiteOS,或是在2017年提出“云——管——端”戰略開始的,而其實,據雷鋒網了解,早在2012年,華為就開始做終端設備OS,也是現在LiteOS的雛形。

研發之初,華為的終端設備OS主要應用在自家消費類產品中;可穿戴市場興起后,華為又在2014年推廣到自家手環、手表等可穿戴設備。隨著物聯網設備體量逐漸成長,種類也開始繁盛,華為看到了這一市場機遇,開始進入物聯網領域,也就有了現在的LiteOS。據華為內部對LPWA領域設備出貨量統計數據顯示,截止2018年,搭載華為LiteOS的NB-IoT產品出貨量超過2000萬。
在2015年華為網絡大會上,LiteOS正式宣布開源。林旅強笑稱,華為此前都是自己吃自己的狗糧。LiteOS操作系統是華為完全自研的,并非通過Linux或其他系統二次開發的。
為什么要開源?
開源就是為了建立產業標準,我們不希望規定誰能用或誰不能用,這樣無法將產業做大,我們希望能夠將物聯網產業橫向拓展。
華為LiteOS自主知識產權指什么?
即使開源,也會受到很多限制,例如Android系統。華為LiteOS 99%以上的代碼是由華為帶頭做的(其中也有合作伙伴的身影),以BSD的方式開源,不會有國外知識產權的問題,是自有知識產權。
單獨從內核來看,任何操作系統的內核都大同小異。物聯網操作系統內核的本身有一個特點,即輕量級,華為LiteOS可以做到KB等級。另外,作為物聯網開源操作系統,廠商可以直接將華為LiteOS操作系統拿來做定制解決方案。

物聯網最為關鍵的就是互聯互通,由于物聯網生態系統中,每個組織內部有眾多節點,這需要有完整的系統架構作為支撐。而現在市面上一些物聯網終端系統仍然存在無法聯網的問題,這樣的嵌入式系統自然無法稱作物聯網系統,這主要由于端云組件不夠完善。
從嵌入式系統到物聯網系統主要區別在于端云集成的能力。相對于嵌入式系統,物聯網系統支持多種協議,同時也增加了遠程升級的能力。華為LiteOS支持諸如LwM2M、MQTT、DTLS等協議,也支持遠程升級。
華為LiteOS在增強組件方面加入了差分升級。所謂差分升級,即只把需要升級的部分進行升級,而不必進行全部升級,其優點是占用更少的通道資源,這一點其實也借鑒了現在手機操作系統的更新/升級功能。華為LiteOS可以在只占用很少“管”端資源的情況下,對設備需要的功能進行升級。
華為作為國內通訊巨頭企業,與包括三大運營商在內的眾多平臺都有合作,因而其LiteOS系統擁有多平臺互動能力也就很容易理解了。當然,就華為自己的定位來看,LiteOS主要還是連接自家的OceanConnect平臺的,但同時也可以將LiteOS與三大運營商的云平臺連接。
事實上,“云管端”可以自由搭配,但是我們默認推薦華為整套方案,這也是最方便的事情。
另外,開發者經常使用IDE(Integrated Development Environment ,集成開發環境)進行開發,但目前市面上物聯網領域的IDE往往昂貴,免費的體驗則欠佳。根據林旅強透露,華為看到開發者的訴求,開發了LiteOS IDE,并將于今年10月的華為全連接大會中亮相。

針對LPWA終端設備開發而言,基于華為LiteOS有三種開發方案:
基于MCU的設備開發
集成到NB-IoT SoC方案開發
面向運營商云平臺提供SDK供模塊廠商快速對接
以上三類設備開發方案需要進行單獨開發的部分依次減少。其中最典型的是基于MCU的設備開發,這類方案需要用到內核、AT Adapter, 以及LiteOS的SDK全部組件;如果用Hi2115芯片(NB-IoT SoC)做設備開發的話,可以直接用Open CPU方案簡化開發過程;而華為面向三大運營商產品提供各家SDK,可以實現與一些模組廠商快速對接。
華為在2016年9月推出首款NB-IoT芯片,并于2017年6月大規模發貨,之后又推出了Boudica 150,相較而言,Boudica 150開放了A核(Application)部分(之前并未開放),開發者可以直接在其上做應用編程。由于之前沒有開放這一部分,開發者需要另外加入一塊MCU,因而Boudica 150可以節省一個MCU,從而在功耗、成本、設計尺寸上都得到了進一步改善。
Open CPU是華為今年的著力重點。Open CPU就設備側來看,與基于MCU的方案比較,可以省1-2美元;從端云集成方案角度看,相對于用AT命令來對接,節省更多時間;相對于前一版本Boudica 120節電30%;同時對接的IoT平臺種類也有增加。
共享單車作為LiteOS成熟應用方案之一,其工作原理如下圖所示。

華為的NB-IoT應用方案主要在共享單車車鎖上。當你打開車鎖時,手機APP開始計費;關閉車鎖時,手機APP會結束計費。其中,關鎖過程中,車鎖利用NB-IoT模塊發信號到OceanConnet平臺,OceanConnet平臺接收到信號就會告知單車的云平臺,單車云平臺再將信號發送到你的手機APP,從而完成關鎖計費。
這樣的一套流程早期的版本用的GPRS模塊,非常耗電,需要1-2個月換一次電池;NB-IoT/LiteOS方案解決了這一問題,現在共享單車車鎖平均可以連續工作26個月。另外,在開發時間上也有很大的提升,過去要一個月,現在用兩周就能完成開發工作。
雖然現在各大IoT OS設備接入量屢屢爆表,但是仍然會有人質疑物聯網硬件是否真的需要OS,對此,雷鋒網編輯也與林總進行了交流。
采用華為LiteOS系統和用其他系統接入OceanConnect平臺是否有區別?對于IoT設備,操作系統是否是必須?
林旅強:IoT走向智能化的浪潮中,操作系統是關鍵角色。目前某些解決方案當中的終端設備和功能要求并不特別復雜,接入物聯網平臺的方式也有若干種,未必一定使用OS才能做到端云連接。不過,LiteOS除了在端云互聯方面降低開發人員的工時和復雜性外,在今天提到的OpenCPU方案節省MCU、遠端固件軟件差分升級、Device PnP和DTLS+等增強組件功能,都是使用LiteOS的優勢。并且,IoT裝置發展的趨勢一定是朝向智能,未來物聯網的發展在通信速度和帶寬的提升以及電池技術的突破,我們都更可以確定物聯網OS所起到的關鍵作用。
IoT設備操作系統是否會與手機安卓系統在功能和發展上有所不同?
林旅強:IoT設備操作系統與安卓有不同之處,基于安卓系統開發APP的人很多,但是物聯網操作系統架構與安卓不同,目前也還沒有開發APP的成熟條件。如果參照移動手機的發展史,從技術發展來看,IoT設備甚至還沒走到諾基亞的塞班系統時代,而是處在早期功能機階段。我們現在要解決的問題包括連接、各種協議棧,先在行業上讓大部分人能夠使用,在物聯網產業發展的過程中,豐富能力和生態,吸引更多開發者進入,直到像現在開發安卓系統那么容易。面向未來的暢想我們很期待,距離還有多遠,可能還是見仁見智。
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