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IoT設(shè)備真的需要OS嗎？這是個問題。
物聯(lián)網(wǎng)（IoT）作為擁有千億級設(shè)備連接量的龐大市場，已經(jīng)遠(yuǎn)超PC和移動手機(jī)市場體量。國內(nèi)巨頭在物聯(lián)網(wǎng)平臺已然較量了多個回合，而在此過程中，操作系統(tǒng)也被視為關(guān)鍵一環(huán)，經(jīng)歷了移動互聯(lián)網(wǎng)時代，廠商開始對操作系統(tǒng)更加敏感，誰不想擁有Android或iOS在移動手機(jī)中的地位？
物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)過這些年的發(fā)展，在終端設(shè)備開發(fā)中顯現(xiàn)出諸多問題。
終端設(shè)備需要低成本、低功耗。由于多為小型便攜產(chǎn)品，因而電池壽命和硬件成本就成了關(guān)鍵問題，降低芯片成本、提升電池續(xù)航能力成為當(dāng)下發(fā)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(shè)備亟需支持更多連接方式；
云端安全成為痛點(diǎn)。隨著數(shù)據(jù)量的增大，部分或全部數(shù)據(jù)上傳到云端進(jìn)行處理已是必然趨勢，隨著數(shù)據(jù)泄露事件頻發(fā)，社會關(guān)注度也越來越高，安全性成了不可忽視的問題。
總體來看，現(xiàn)在的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備還不夠智能，而這正是華為決定開發(fā)操作系統(tǒng)的原因。華為LiteOS運(yùn)營總監(jiān)林旅強(qiáng)告訴雷鋒網(wǎng)編輯，現(xiàn)在的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備通常都是不智能的，因此也被稱作啞終端。智能化后的設(shè)備不僅可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳云平臺，還要能夠?qū)崿F(xiàn)信息的改變、命令下發(fā)、動作執(zhí)行，這也是華為操作系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能。
大部分開發(fā)者對華為LiteOS的認(rèn)知是從2015年華為宣布開源LiteOS，或是在2017年提出“云——管——端”戰(zhàn)略開始的，而其實，據(jù)雷鋒網(wǎng)了解，早在2012年，華為就開始做終端設(shè)備OS，也是現(xiàn)在LiteOS的雛形。
研發(fā)之初，華為的終端設(shè)備OS主要應(yīng)用在自家消費(fèi)類產(chǎn)品中；可穿戴市場興起后，華為又在2014年推廣到自家手環(huán)、手表等可穿戴設(shè)備。隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備體量逐漸成長，種類也開始繁盛，華為看到了這一市場機(jī)遇，開始進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，也就有了現(xiàn)在的LiteOS。據(jù)華為內(nèi)部對LPWA領(lǐng)域設(shè)備出貨量統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，截止2018年，搭載華為LiteOS的NB-IoT產(chǎn)品出貨量超過2000萬。
在2015年華為網(wǎng)絡(luò)大會上，LiteOS正式宣布開源。林旅強(qiáng)笑稱，華為此前都是自己吃自己的狗糧。LiteOS操作系統(tǒng)是華為完全自研的，并非通過Linux或其他系統(tǒng)二次開發(fā)的。
為什么要開源？
開源就是為了建立產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，我們不希望規(guī)定誰能用或誰不能用，這樣無法將產(chǎn)業(yè)做大，我們希望能夠?qū)⑽锫?lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)橫向拓展。
華為LiteOS自主知識產(chǎn)權(quán)指什么？
即使開源，也會受到很多限制，例如Android系統(tǒng)。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(chǎn)權(quán)的問題，是自有知識產(chǎn)權(quán)。
單獨(dú)從內(nèi)核來看，任何操作系統(tǒng)的內(nèi)核都大同小異。物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)內(nèi)核的本身有一個特點(diǎn)，即輕量級，華為LiteOS可以做到KB等級。另外，作為物聯(lián)網(wǎng)開源操作系統(tǒng)，廠商可以直接將華為LiteOS操作系統(tǒng)拿來做定制解決方案。
物聯(lián)網(wǎng)最為關(guān)鍵的就是互聯(lián)互通，由于物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)中，每個組織內(nèi)部有眾多節(jié)點(diǎn)，這需要有完整的系統(tǒng)架構(gòu)作為支撐。而現(xiàn)在市面上一些物聯(lián)網(wǎng)終端系統(tǒng)仍然存在無法聯(lián)網(wǎng)的問題，這樣的嵌入式系統(tǒng)自然無法稱作物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，這主要由于端云組件不夠完善。
從嵌入式系統(tǒng)到物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主要區(qū)別在于端云集成的能力。相對于嵌入式系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)支持多種協(xié)議，同時也增加了遠(yuǎn)程升級的能力。華為LiteOS支持諸如LwM2M、MQTT、DTLS等協(xié)議，也支持遠(yuǎn)程升級。
華為LiteOS在增強(qiáng)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(jìn)行升級，而不必進(jìn)行全部升級，其優(yōu)點(diǎn)是占用更少的通道資源，這一點(diǎn)其實也借鑒了現(xiàn)在手機(jī)操作系統(tǒng)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(shè)備需要的功能進(jìn)行升級。
華為作為國內(nèi)通訊巨頭企業(yè)，與包括三大運(yùn)營商在內(nèi)的眾多平臺都有合作，因而其LiteOS系統(tǒng)擁有多平臺互動能力也就很容易理解了。當(dāng)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(yùn)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(rèn)推薦華為整套方案，這也是最方便的事情。
另外，開發(fā)者經(jīng)常使用IDE（Integrated Development Environment ，集成開發(fā)環(huán)境）進(jìn)行開發(fā)，但目前市面上物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的IDE往往昂貴，免費(fèi)的體驗則欠佳。根據(jù)林旅強(qiáng)透露，華為看到開發(fā)者的訴求，開發(fā)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(shè)備開發(fā)而言，基于華為LiteOS有三種開發(fā)方案：
基于MCU的設(shè)備開發(fā)
集成到NB-IoT SoC方案開發(fā)
面向運(yùn)營商云平臺提供SDK供模塊廠商快速對接
以上三類設(shè)備開發(fā)方案需要進(jìn)行單獨(dú)開發(fā)的部分依次減少。其中最典型的是基于MCU的設(shè)備開發(fā)，這類方案需要用到內(nèi)核、AT Adapter, 以及LiteOS的SDK全部組件；如果用Hi2115芯片（NB-IoT SoC）做設(shè)備開發(fā)的話，可以直接用Open CPU方案簡化開發(fā)過程；而華為面向三大運(yùn)營商產(chǎn)品提供各家SDK，可以實現(xiàn)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(guī)模發(fā)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(fā)者可以直接在其上做應(yīng)用編程。由于之前沒有開放這一部分，開發(fā)者需要另外加入一塊MCU，因而Boudica 150可以節(jié)省一個MCU，從而在功耗、成本、設(shè)計尺寸上都得到了進(jìn)一步改善。
Open CPU是華為今年的著力重點(diǎn)。Open CPU就設(shè)備側(cè)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(jié)省更多時間；相對于前一版本Boudica 120節(jié)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(yīng)用方案之一，其工作原理如下圖所示。
華為的NB-IoT應(yīng)用方案主要在共享單車車鎖上。當(dāng)你打開車鎖時，手機(jī)APP開始計費(fèi)；關(guān)閉車鎖時，手機(jī)APP會結(jié)束計費(fèi)。其中，關(guān)鎖過程中，車鎖利用NB-IoT模塊發(fā)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(fā)送到你的手機(jī)APP，從而完成關(guān)鎖計費(fèi)。
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?lián)Q一次電池；NB-IoT/LiteOS方案解決了這一問題，現(xiàn)在共享單車車鎖平均可以連續(xù)工作26個月。另外，在開發(fā)時間上也有很大的提升，過去要一個月，現(xiàn)在用兩周就能完成開發(fā)工作。
雖然現(xiàn)在各大IoT OS設(shè)備接入量屢屢爆表，但是仍然會有人質(zhì)疑物聯(lián)網(wǎng)硬件是否真的需要OS，對此，雷鋒網(wǎng)編輯也與林總進(jìn)行了交流。
采用華為LiteOS系統(tǒng)和用其他系統(tǒng)接入OceanConnect平臺是否有區(qū)別？對于IoT設(shè)備，操作系統(tǒng)是否是必須？
林旅強(qiáng)：IoT走向智能化的浪潮中，操作系統(tǒng)是關(guān)鍵角色。目前某些解決方案當(dāng)中的終端設(shè)備和功能要求并不特別復(fù)雜，接入物聯(lián)網(wǎng)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(lián)方面降低開發(fā)人員的工時和復(fù)雜性外，在今天提到的OpenCPU方案節(jié)省MCU、遠(yuǎn)端固件軟件差分升級、Device PnP和DTLS+等增強(qiáng)組件功能，都是使用LiteOS的優(yōu)勢。并且，IoT裝置發(fā)展的趨勢一定是朝向智能，未來物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展在通信速度和帶寬的提升以及電池技術(shù)的突破，我們都更可以確定物聯(lián)網(wǎng)OS所起到的關(guān)鍵作用。
IoT設(shè)備操作系統(tǒng)是否會與手機(jī)安卓系統(tǒng)在功能和發(fā)展上有所不同？
林旅強(qiáng)：IoT設(shè)備操作系統(tǒng)與安卓有不同之處，基于安卓系統(tǒng)開發(fā)APP的人很多，但是物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)架構(gòu)與安卓不同，目前也還沒有開發(fā)APP的成熟條件。如果參照移動手機(jī)的發(fā)展史，從技術(shù)發(fā)展來看，IoT設(shè)備甚至還沒走到諾基亞的塞班系統(tǒng)時代，而是處在早期功能機(jī)階段。我們現(xiàn)在要解決的問題包括連接、各種協(xié)議棧，先在行業(yè)上讓大部分人能夠使用，在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的過程中，豐富能力和生態(tài)，吸引更多開發(fā)者進(jìn)入，直到像現(xiàn)在開發(fā)安卓系統(tǒng)那么容易。面向未來的暢想我們很期待，距離還有多遠(yuǎn)，可能還是見仁見智。
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