自主可控时代,物联网呼唤怎样的*作**?

2023-03-01 物联网智库

作者:Levin


导读

物联网产业的竞争正在向着生态**发展,包括互联网巨头和***在内的企业都在基于平台,积极布局上游关键技术和下游解决方案。

根据工信部发布的数据显示,截至今年8月末,三家基础电信运营企业发展蜂窝物联网终端用户达到16.98亿户,已经超过移动电话用户总数16.78亿户,标志着国内蜂窝物联网产业首次迎来“物超人”这一历史性时刻。不仅如此,随着以底层技术为主导的新型基础设施的不断完善,在未来5至10年的时间维度里,物联网产业将会继续保持高速增长,预计到2025年时,国内物联网的连接量将突破80亿,此后还将继续增长至百亿规模,市场规模也有望达到数万亿级别。


与过去几十年经历的互联网和移动互联网时代的发展轨迹类似,物联网时代也会经历设备数量大幅增加、用户需要更好的服务和体验等阶段,这些都在软硬件层面对物联网设备提出了更高的要求,需要整个产业的持续发展与创新来实现。


而对于物联网设备来说,*作**同样必不可少。*作**位于底层硬件与用户之间,是两者沟通的桥梁,用户可以通过*作**的用户界面输入命令,*作**则负责对命令进行解释并驱动硬件设备来实现用户要求。


在电脑上,有大家耳熟能详的Windows和Linux*作**,安卓和iOS**也几乎被装在了所有的智能手机上,物联网设备自然也应该有其独有的*作**来应对各种碎片化场景下的不同需求。


构建物联网时代的*作**


相比于电脑和智能手机,物联网设备的类型和适用场景大大增加,既可以用在对算力和实时性要求非常高的车联网场景,也能用于对功耗非常敏感的智能表计等领域。因此,物联网终端设备面临的问题也更加复杂,如:硬件碎片化、网络协议多样化、平台接入复杂化和安全攻击实体化等问题。传统的开源嵌入式*作**虽然可以解决部分问题,但无法应对更多的挑战,也难以形成跨设备、跨芯片平台、云端一体的物联网应用生态。

在此背景之下,大型互联网公司都在投入资源来发展自研的物联网*作**,如亚马逊FreeRTOS,ARM Mbed OS,华为LiteOS和阿里AliOS Things等,而在通信领域具有深度积累的***,自然也不例外。

从2019年起,我国移动便开始投入研发一款面向物联网领域的轻量级实时*作**,经过了一年多的时间,我国移动旗下的中移物联于2020年6月正式推出了面向5G的物联网*作**——OneOS,该**能够向上承接业务应用,向下**硬件差异,打通各种碎片化场景,更好地满足了万物互联时代应用的需求。

从整体来看,OneOS的架构采用了分层设计,主体由驱动、内核、组件、安全框架组成,通过一个轻量级内核加多个**组件的模式,加上海量硬件的适配支持,使OneOS具备极高的可伸缩性与易用性。

自1.0版本开始,OneOS便使用了极简内核,具有可裁剪、跨平台、低功耗、高安全等特点,支持ARM Cortex-A/M、MIPS、R**C-V等主流芯片架构,兼容POSIX、CMS**等标准接口,支持Javascript、MicroPython等高级语言开发模式,提供图形化开发工具,能够有效提升开发效率、降低开发成本,帮助智能穿戴、智能门锁、智慧充电、环境监测等领域的用户快速开发稳定可靠、安全易用的物联网应用。


更快更强!One OS3.0实现全方位升级


就在本月,围绕着实时、安全、高效这三方面,OneOS3.0版本实现了全方位升级,打造了更快、更强、更安全的内核,提供了GUI、音**、定位等多种服务组件,为个人穿戴、智能家居、工业控制领域提供了安全可靠、便捷高效的开发体验。


对于*作**来说,内核是最核心、最重要的部分,到了3.0版本,OneOS的内核功能进一步丰富。首先,OneOS3.0支持对称多处理器平台,帮助高级应用提高运行效率;CPU亲和度模型提高了任务执行效率,避免CPU进行上下文切换,浪费不必要的性能;MPU隔离保护实现内核态访问空间和用户态访问空间的隔离,关键数据区禁止篡改,代码段保护,提高**的安全性可靠性;增加了可维可测功能,比如IPC**、中断检测、任务轨迹**、伙伴监控等,帮助开发人员检测**状态、快速分析问题。

同时,OneOS3.0的内核性能也进一步提升。在Cortex-M4平台上,任务切换小于3us,中断响应最大时延小于6us,任务同步小于2.4us,任务通信小于6.3us;在多核Cortex-A9平台上,核间任务同步小于1.3us,核间任务通信小于2.0us;任务调度时间复杂度也在主流RTOS**中名列前茅。



安全可靠是实现万物互联的基石


截止目前,OneOS已获得了92项发明专利和8项软件著作权,被广泛应用在消费电子、智慧城市、工业控制等领域,并服务于350余家合作伙伴,实现3000万应用装机。

面对千万级别的终端规模,*作**的安全性和防护能力对所有客户来说都至关重要。作为新型的关键基础设施,物联网设备中的数据大多是具体应用场景中的实时感知数据,其中不乏重要行业的敏感数据,数据安全保障是物联网产业健康发展的重要基础。随着万物互联时代的到来,未来还会有越来越多的智能终端需要兼容性更强、更加安全可靠的*作**。

对于轻量化的物联网*作**来说,更需要对软硬件之间的协同和**所占大小等方面进行综合考虑。在物联网环境中,一般数据将经历感知、传输、处理这一生命周期,OneOS提供的安全组件可为数据安全各个环节提供轻量化解决方案,为物联网数据保驾护航。而本次发布的OneOS3.0是LTS版本(长周期支持版),经历了广泛的和深入的测试,包含了大量安全积累和稳定性方面的改进。

在终端数据保护方面,OneOS安全团队自研出轻量级的国产商用密码SM系列算法套件,同时针对物联网终端小资源的特点进行了专门的优化设计,大大减少了套件本身对终端资源的占用,在同等硬件环境下,OneOS国密算法套件资源占用可减少34%,而加密效率可提升30%,大大降低了终端设备资源压力,可以为更广泛的设备提供数据保护。


在网络数据传输方面,为了给通信双方提供安全的通道,保证传输的数据安全可靠,OneOS针对物联网场景开发了轻量级的DTLS 1.3安全传输协议栈,在内存资源占用减少54%的同时,还可以使得握手效率提升43%,满足各类网络环境下数采终端及智能设备的敏感数据安全传输需求。

目前,中移物联OneOS已通过PSA、IEC 61508、CCRC EAL4+等多项安全认证,**的内核性能也实现了攻关突破,任务切换、中断处理等关键指标达到国际先进水平,能够满足金融、支付等特种行业的高安全性要求。其中,IEC 61508自2000年正式发布至今,已被公认为全球范围内功能安全的权威标准。OneOS成功获得该认证,标志着在**可靠性和整体技术实力方面,OneOS已跻身国际一流嵌入式*作**行列,企业和开发者在使用OneOS开发软件产品时,不仅在基础**的可靠性上有了强力保障,而且还可以更加快速地通过相关领域的安全认证,加速产品的行业准入和上市销售。

各行各业都亟待整体解决方案出现


对于物联网来说,最突出的一个特征当属“碎片化”现象严重,不同行业当中的硬件设备各异,软件也是“百花齐放”,这不仅导致了很多无谓的重复开发,也造成设备之间彼此割裂,难以形成真正的万物互联体验。为了解决这个问题,很多企业都在提出物联网的行业解决方案,涵盖了物联网应用、*作**、终端等各个层次。对于*作**层面来说,上层的各类应用通过它**了底层硬件工作方式的不同,只需专注于功能的实现即可,打破了设备之间的壁垒界限,从而促进应用的开发与部署更加快捷高效。

在消费电子方面,OneOS通过与国外多家专业服务商战略合作,为开发者提供了一套覆盖全球的高可靠、低延时、低成本、高质量的实时音**通信服务。具体来说,**支持48kHz全频带采样,提供超高音质体验;支持1080P分辨率、码率可**切换,融合多种**编码处理算法,画质更好、码率更低;提供提供毫秒级延时服务,实时通话质量高于业内平均水平;同时,弱网条件及切换网络时仍能支持高质量通信,在70%丢包情况下仍可正常通信;此外,开发者通过集成RTC的SDK即可轻松实现智能硬件设备一对一语音、**通话,极大降低了实时音**应用的开发成本。

在工业控制方面,OneOS整合行业基础能力,并结合工业数字化的市场需求进行能力整合及能力优化。在PLC产品方向,OneOS与德国CODESYS合作开发的软PLC开发套件,遵循IEC61131-3标准,结合工业互联网远程调试、远程运维的需求痛点,采用5G技术打通上位机、PLC设备间的无线通信及云端通道,减少现场布线的同时,实现跨广域网灵活运维;在运动控制方向,遵循CNC数控加工编程规范,OneOS采用高效的CNC数控算法,实现高效的G代码解析与执行能力。得益于OneOS极低的资源占用和高效的实时响应,使多任务CNC技术在普通MCU平台运行成为可能;在通信能力方向,OneOS不仅提供包括Modbus、CANopen、EtherCAT、EtherNET等主流的现场总线协议栈,同时也深度支持5G、4G网络特性,向工业客户提供低时延、高可靠的工业通信能力。

开源协同是物联网*作**的“源头活水”


对于国外发展较早的物联网*作**来说,在开源和生态建设方面都已经较为成熟。与之相比,国内的物联网*作**起步较晚,更加需要联合上游芯片厂商、下游能力开发商、应用开发商来多方共建产业生态。

自OneOS研发之初,就致力于为广大开发者提供更友好的研发体验,为合作伙伴提供更高的接入效率。在兼容性方面,在1.0版本时,OneOS仅支持100多款芯片,如今,OneOS3.0已支持ARM、R**C-V、MIPS、LoongArch、C-SKY、Xtensa这6类主流芯片架构,涵盖意法半导体、恩智浦、兆易创新、华大半导体、复旦微、龙芯、飞腾等主流厂商的MCU,累计适配芯片超1200款,支持80款以上模组,并可在超50款开发板上稳定运行。


此外,为了更大程度地支持跨平台、跨**的联网通信,OneOS现已兼容和支持大部分云服务平台,包括亚马逊AWS、微软Azure、阿里云、**云、我国移动的OneNET云平台等,将云平台上的各种服务能力通过OS下沉到终端和底层组件之中,为开发者提供更多选择。

不仅如此,在**源码、开源社区、开发工具等方面,中移物联也在为开发者提供全面的技术支持服务,帮助合作伙伴打通中移物联产品库、IoT商城等多方渠道;同时,中移物联也在通过与高校紧密合作,以联合实验室、大学生专题赛、高校公开课等多种方式,为企业开发者和个人开发者提供全方面、**度的服务。

写在最后


当前,“自主可控”已经成为我国科技发展的主旋律之一,可以避免核心技术遭到“卡脖子”等问题。作为我国对国产自主物联网*作**的探索和实践,OneOS对整个物联网产业来说也意义非凡。在此背景下,OneOS已经适配飞腾和龙芯等国产厂商的物联网芯片产品,并为各行业领域客户提供国产方案,帮助客户摆脱对国外技术的依赖,推动工业互联网行业国产化进程。

未来,中移物联OneOS将持续夯实**基础能力,布局行业应用,同时深耕消费电子、智慧城市、智慧工业三大领域,联合上下游企业共同打造以*作**为核心的自主可控产业链生态,以技术实力推动行业发展,加快产业数智化转型升级。




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