物聯網產業(ye)的(de)競爭正在(zai)向著生態系統發展，包括互聯網巨(ju)頭(tou)和(he)(he)運營商在(zai)內(nei)的(de)企業(ye)都在(zai)基(ji)于平臺，積(ji)極布局上游關鍵技(ji)術和(he)(he)下游解(jie)決(jue)方案。
根據工信部發(fa)布的(de)(de)數據顯示，截至(zhi)今年8月末(mo)，三家基(ji)礎電信運營企業(ye)發(fa)展蜂(feng)窩物聯(lian)網終端用戶(hu)(hu)(hu)達(da)到(dao)(dao)16.98億戶(hu)(hu)(hu)，已經超過移動電話用戶(hu)(hu)(hu)總(zong)數16.78億戶(hu)(hu)(hu)，標志(zhi)著(zhu)國內蜂(feng)窩物聯(lian)網產(chan)業(ye)首次迎來“物超人”這一歷史性時刻。不(bu)僅如此，隨著(zhu)以底層(ceng)技(ji)術為主(zhu)導的(de)(de)新(xin)型基(ji)礎設施的(de)(de)不(bu)斷完善，在未來5至(zhi)10年的(de)(de)時間維度里，物聯(lian)網產(chan)業(ye)將會繼續保持高速增長(chang)，預計到(dao)(dao)2025年時，國內物聯(lian)網的(de)(de)連接(jie)量將突(tu)破80億，此后還(huan)將繼續增長(chang)至(zhi)百億規模(mo)，市(shi)場規模(mo)也(ye)有望達(da)到(dao)(dao)數萬億級別。
與過去幾十年經歷的互聯網和移動互聯網時代的發展軌跡類似，物聯網時代也會經歷設備數量大幅增加、用戶需要更好的服務和體驗等階段，這些都在軟硬件層面對物聯網設備提出了更高的要求，需要整個產業的持續發展與創新來實現。
而(er)對于(yu)物聯(lian)網設(she)備來說(shuo)，操作(zuo)系(xi)統(tong)同樣必不可少(shao)。操作(zuo)系(xi)統(tong)位(wei)于(yu)底層硬(ying)件與用(yong)(yong)戶(hu)(hu)之間，是(shi)兩者(zhe)溝(gou)通的橋(qiao)梁，用(yong)(yong)戶(hu)(hu)可以通過(guo)操作(zuo)系(xi)統(tong)的用(yong)(yong)戶(hu)(hu)界面(mian)輸入命令(ling)，操作(zuo)系(xi)統(tong)則負責對命令(ling)進行解釋并驅動硬(ying)件設(she)備來實現(xian)用(yong)(yong)戶(hu)(hu)要求。
在電腦上，有(you)大家耳熟(shu)能詳的Windows和Linux操作(zuo)系統(tong)，安卓和iOS系統(tong)也(ye)幾(ji)乎被裝在了所有(you)的智(zhi)能手機上，物聯網(wang)設備(bei)自(zi)然(ran)也(ye)應該有(you)其(qi)獨有(you)的操作(zuo)系統(tong)來應對各種(zhong)碎片(pian)化場(chang)景下的不同需求。
構建物聯網時代的操作系統
相比于電腦和智能手機，物聯網設備的類型和適用場景大大增加，既可以用在對算力和實時性要求非常高的車聯網場景，也能用于對功耗非常敏感的智能表計等領域。因此，物聯網終端設備面臨的問題也更加復雜，如：硬件碎片化、網絡協議多樣化、平臺接入復雜化和安全攻擊實體化等問題。傳統的開源嵌入式操作系統雖然可以解決部分問題，但無法應對更多的挑戰，也難以形成跨設備、跨芯片平臺、云端一體的物聯網應用生態。
在此背景之下，大型互聯網公司都在投入資源來發展自研的物聯網操作系統，如亞馬遜FreeRTOS，ARM Mbed OS，華為LiteOS和阿里AliOS Things等，而在通信領域具(ju)有深度積累(lei)的運營(ying)商，自然也(ye)不(bu)例外。
從2019年起，中國移動便開始投入研發一款面向物聯網領域的輕量級實時操作系統，經過了一年多的時間，中國移動旗下的中移物聯于2020年6月正式推出了面向5G的物聯網操作系統——OneOS，該系統能夠向上(shang)承接業務(wu)應用，向下屏蔽硬件差異(yi)，打通各(ge)種碎片化(hua)場景(jing)，更好(hao)地(di)滿足了萬物互聯時代應用的需求。
從整體來(lai)看，OneOS的架(jia)構采用了分層設計(ji)，主體由驅動、內(nei)核(he)、組件(jian)(jian)、安全框架(jia)組成，通過一個(ge)輕(qing)量級內(nei)核(he)加多個(ge)系統組件(jian)(jian)的模(mo)式，加上海量硬件(jian)(jian)的適(shi)配(pei)支(zhi)持，使(shi)OneOS具備極高的可伸縮(suo)性與易用性。
自1.0版本開(kai)始，OneOS便使用(yong)了極簡內核，具(ju)有可(ke)裁剪、跨平(ping)臺、低(di)(di)功耗、高安(an)(an)全等(deng)特點，支持ARM Cortex-A/M、MIPS、RISC-V等(deng)主流(liu)芯片架構，兼容POSIX、CMSIS等(deng)標準接(jie)口(kou)，支持Javascript、MicroPython等(deng)高級語言開(kai)發模式，提供圖形(xing)化開(kai)發工具(ju)，能夠有效提升開(kai)發效率、降低(di)(di)開(kai)發成(cheng)本，幫助智(zhi)(zhi)能穿戴、智(zhi)(zhi)能門鎖、智(zhi)(zhi)慧充電、環(huan)境(jing)監測等(deng)領域(yu)的用(yong)戶快速開(kai)發穩(wen)定(ding)可(ke)靠、安(an)(an)全易用(yong)的物聯網(wang)應(ying)用(yong)。
更快更強！One OS3.0實現全方位升級
就在本月，圍繞著實時、安全、高效這三方面，OneOS3.0版本實現了全方位升級，打造了更快、更強、更安全的內核，提供了GUI、音視頻、定位等多種服務組件，為個人穿戴、智能家居、工業控制領域提供了(le)安全可靠、便捷高效的開發體驗。
對于操作系統來說，內核是最核心、最重要的部分，到了3.0版本，OneOS的內核功能進一步豐富。首先，OneOS3.0支持對稱多(duo)處理器平(ping)臺(tai)，幫助(zhu)高級應用提高運行(xing)效(xiao)率；CPU親(qin)和度模型提高了任(ren)務執行(xing)效(xiao)率，避免CPU進行(xing)上(shang)下文(wen)切換(huan)，浪(lang)費不必要的性(xing)能；MPU隔(ge)離(li)(li)保護(hu)實現(xian)內核態訪問空(kong)間和用戶態訪問空(kong)間的隔(ge)離(li)(li)，關(guan)鍵數據區禁止(zhi)篡改，代碼段保護(hu)，提高系統(tong)的安全性(xing)可(ke)靠性(xing)；增加了可(ke)維可(ke)測(ce)(ce)功能，比如IPC跟蹤(zong)、中斷檢測(ce)(ce)、任(ren)務軌跡跟蹤(zong)、伙伴監控等，幫助(zhu)開發(fa)人員(yuan)檢測(ce)(ce)系統(tong)狀態、快(kuai)速分(fen)析問題。
同時，OneOS3.0的內核性能也進一步提升。在Cortex-M4平臺上(shang)，任(ren)務(wu)(wu)(wu)切換小于(yu)(yu)(yu)3us，中(zhong)斷響應(ying)最大時延(yan)小于(yu)(yu)(yu)6us，任(ren)務(wu)(wu)(wu)同(tong)步小于(yu)(yu)(yu)2.4us，任(ren)務(wu)(wu)(wu)通(tong)信(xin)小于(yu)(yu)(yu)6.3us；在多核Cortex-A9平臺上(shang)，核間任(ren)務(wu)(wu)(wu)同(tong)步小于(yu)(yu)(yu)1.3us，核間任(ren)務(wu)(wu)(wu)通(tong)信(xin)小于(yu)(yu)(yu)2.0us；任(ren)務(wu)(wu)(wu)調度(du)時間復(fu)雜(za)度(du)也在主流RTOS系統(tong)中(zhong)名(ming)列(lie)前茅。
安全可靠是實現萬物互聯的基石
截止目前，OneOS已獲得了92項發明專利和8項軟件著作權，被廣泛應用在消費電子、智慧城市、工業控制等(deng)領域，并(bing)服務于350余(yu)家合(he)作(zuo)伙(huo)伴，實(shi)現3000萬(wan)應用裝(zhuang)機。
面對千萬級別的終端規模，操作系統的安全性和防護能力對所有客戶來說都至關重要。作(zuo)為新(xin)型的(de)關鍵(jian)基礎(chu)設施(shi)，物(wu)(wu)聯(lian)網設備(bei)中的(de)數(shu)(shu)據(ju)大(da)多是(shi)(shi)具體應(ying)用(yong)場景(jing)中的(de)實時感知(zhi)數(shu)(shu)據(ju)，其中不乏重要(yao)(yao)行業(ye)(ye)的(de)敏感數(shu)(shu)據(ju)，數(shu)(shu)據(ju)安全(quan)保障是(shi)(shi)物(wu)(wu)聯(lian)網產業(ye)(ye)健康發展的(de)重要(yao)(yao)基礎(chu)。隨著萬物(wu)(wu)互聯(lian)時代的(de)到來(lai)，未來(lai)還會有越(yue)來(lai)越(yue)多的(de)智能終(zhong)端需要(yao)(yao)兼(jian)容性更強、更加安全(quan)可(ke)靠的(de)操作(zuo)系統(tong)。
對于輕量化的物聯網操作系統來說，更需要對軟硬件之間的協同和系統所占大小等方面進行綜合考慮。在物聯網環境中，一般數據將經歷感知、傳輸、處理這一生命周期，OneOS提供的安全組件可為數據安全各個環節提供輕量化解決方案，為物聯網數據保駕護航。而本次發布的OneOS3.0是LTS版本（長周期支持版），經歷了廣泛的和(he)深入的測試，包(bao)含了大量安全(quan)積累(lei)和(he)穩定性(xing)方面(mian)的改(gai)進。
在終端數據保護方面，OneOS安全團隊自研出輕量級(ji)的國(guo)產商用(yong)密(mi)(mi)碼SM系列算法套(tao)件(jian)，同(tong)時針對(dui)物聯網終端小資(zi)源(yuan)的特點進行了(le)(le)專門的優化設計，大(da)大(da)減少了(le)(le)套(tao)件(jian)本身對(dui)終端資(zi)源(yuan)的占用(yong)，在(zai)同(tong)等硬件(jian)環(huan)境(jing)下，OneOS國(guo)密(mi)(mi)算法套(tao)件(jian)資(zi)源(yuan)占用(yong)可減少34%，而加(jia)密(mi)(mi)效率(lv)可提升(sheng)30%，大(da)大(da)降低(di)了(le)(le)終端設備(bei)資(zi)源(yuan)壓力，可以為(wei)更廣(guang)泛的設備(bei)提供(gong)數據保護(hu)。
在網絡數據傳輸方面，為了給通信雙(shuang)方(fang)提(ti)供安全的(de)(de)通道，保證傳(chuan)輸的(de)(de)數(shu)據安全可靠，OneOS針對物(wu)聯網場景開(kai)發了輕量級的(de)(de)DTLS 1.3安全傳(chuan)輸協(xie)議棧(zhan)，在內存資(zi)源占用(yong)減少(shao)54%的(de)(de)同(tong)時，還可以使得(de)握手效(xiao)率(lv)提(ti)升43%，滿(man)足(zu)各類網絡(luo)環境下數(shu)采(cai)終端及智能設(she)備的(de)(de)敏感數(shu)據安全傳(chuan)輸需求。
目前，中移物聯OneOS已通過PSA、IEC 61508、CCRC EAL4+等多項安全認證，系統的(de)內核性(xing)能(neng)也實現了攻關(guan)突(tu)破，任務切換、中(zhong)斷處(chu)理等關(guan)鍵指標達(da)到國際先進水平，能(neng)夠滿足金融(rong)、支付等特種行業(ye)的(de)高安(an)(an)全性(xing)要求。其中(zhong)，IEC 61508自2000年正(zheng)式發布(bu)至今，已(yi)被(bei)公認為全球范圍內功能(neng)安(an)(an)全的(de)權(quan)威(wei)標準。OneOS成功獲得該(gai)認證，標志著在(zai)(zai)系統可靠性(xing)和整體技術實力方面(mian)，OneOS已(yi)躋身國際一流嵌入(ru)式操(cao)作系統行列，企業(ye)和開發者(zhe)在(zai)(zai)使用OneOS開發軟件產品(pin)時，不僅(jin)在(zai)(zai)基(ji)礎(chu)系統的(de)可靠性(xing)上(shang)有(you)了強力保障，而且還可以更加快速地通過相(xiang)關(guan)領(ling)域(yu)的(de)安(an)(an)全認證，加速產品(pin)的(de)行業(ye)準入(ru)和上(shang)市(shi)銷售。
各行各業都亟待整體解決方案出現
對于(yu)物(wu)(wu)聯(lian)網來(lai)說，最突出的(de)(de)(de)(de)一(yi)個(ge)特征當屬(shu)“碎片化”現(xian)象嚴重，不(bu)同(tong)行業當中的(de)(de)(de)(de)硬(ying)(ying)件(jian)設備各(ge)異，軟(ruan)件(jian)也是“百花齊放”，這不(bu)僅導致了很(hen)多無(wu)謂的(de)(de)(de)(de)重復開發(fa)，也造(zao)成(cheng)設備之(zhi)間彼此割(ge)裂(lie)，難以形成(cheng)真(zhen)正的(de)(de)(de)(de)萬物(wu)(wu)互聯(lian)體驗。為(wei)了解決(jue)這個(ge)問(wen)題(ti)，很(hen)多企(qi)業都在提(ti)出物(wu)(wu)聯(lian)網的(de)(de)(de)(de)行業解決(jue)方(fang)案，涵蓋了物(wu)(wu)聯(lian)網應用、操作系統、終端(duan)等各(ge)個(ge)層次。對于(yu)操作系統層面來(lai)說，上層的(de)(de)(de)(de)各(ge)類應用通過它屏蔽(bi)了底層硬(ying)(ying)件(jian)工作方(fang)式的(de)(de)(de)(de)不(bu)同(tong)，只需專(zhuan)注于(yu)功能的(de)(de)(de)(de)實現(xian)即可，打(da)破了設備之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)壁(bi)壘(lei)界限，從(cong)而促進應用的(de)(de)(de)(de)開發(fa)與部署更加快(kuai)捷高(gao)效。
在消費電子方面，OneOS通(tong)(tong)過與國外多家專業服務商戰略(lve)合(he)作，為開(kai)發(fa)(fa)者提(ti)供(gong)(gong)了一套覆(fu)蓋全(quan)球的高(gao)(gao)可靠(kao)、低(di)延時(shi)(shi)(shi)、低(di)成(cheng)本、高(gao)(gao)質量(liang)的實(shi)時(shi)(shi)(shi)音(yin)視(shi)頻通(tong)(tong)信(xin)服務。具體來說，系統(tong)支持(chi)48kHz全(quan)頻帶采樣，提(ti)供(gong)(gong)超高(gao)(gao)音(yin)質體驗；支持(chi)1080P分辨率(lv)、碼率(lv)可自由切(qie)換，融合(he)多種(zhong)視(shi)頻編碼處理(li)算(suan)法，畫質更(geng)好、碼率(lv)更(geng)低(di)；提(ti)供(gong)(gong)提(ti)供(gong)(gong)毫秒(miao)級(ji)延時(shi)(shi)(shi)服務，實(shi)時(shi)(shi)(shi)通(tong)(tong)話質量(liang)高(gao)(gao)于(yu)業內平均水平；同時(shi)(shi)(shi)，弱(ruo)網(wang)條件及切(qie)換網(wang)絡時(shi)(shi)(shi)仍能(neng)支持(chi)高(gao)(gao)質量(liang)通(tong)(tong)信(xin)，在70%丟包情況下仍可正(zheng)常通(tong)(tong)信(xin)；此外，開(kai)發(fa)(fa)者通(tong)(tong)過集(ji)成(cheng)RTC的SDK即(ji)可輕(qing)松實(shi)現智能(neng)硬(ying)件設備一對一語音(yin)、視(shi)頻通(tong)(tong)話，極大降低(di)了實(shi)時(shi)(shi)(shi)音(yin)視(shi)頻應用的開(kai)發(fa)(fa)成(cheng)本。
在工業控制方面，OneOS整合行業基礎能力，并結合工業數字化的市場需求進行能力整合及能力優化。在PLC產品方向，OneOS與德國CODESYS合作開發的軟PLC開發套件，遵循IEC61131-3標準，結合工業互聯網遠(yuan)程調(diao)試、遠(yuan)程運維(wei)的(de)(de)(de)(de)需求痛點，采(cai)用(yong)5G技(ji)術(shu)打通(tong)上位機(ji)、PLC設(she)備間的(de)(de)(de)(de)無線通(tong)信及云端通(tong)道，減少現(xian)場(chang)布線的(de)(de)(de)(de)同時，實現(xian)跨廣(guang)域網靈活運維(wei)；在(zai)(zai)運動控制方(fang)向，遵循CNC數(shu)控加工(gong)(gong)編程規范，OneOS采(cai)用(yong)高效(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)(de)CNC數(shu)控算(suan)法，實現(xian)高效(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)(de)G代碼解析與執(zhi)行能(neng)力(li)。得益于(yu)OneOS極低(di)的(de)(de)(de)(de)資源占用(yong)和(he)高效(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)(de)實時響應(ying)，使(shi)多(duo)任務CNC技(ji)術(shu)在(zai)(zai)普通(tong)MCU平臺運行成為(wei)可能(neng)；在(zai)(zai)通(tong)信能(neng)力(li)方(fang)向，OneOS不僅提供包括Modbus、CANopen、EtherCAT、EtherNET等主(zhu)流的(de)(de)(de)(de)現(xian)場(chang)總(zong)線協議棧，同時也深度支(zhi)持5G、4G網絡特(te)性，向工(gong)(gong)業(ye)客戶提供低(di)時延(yan)、高可靠的(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)業(ye)通(tong)信能(neng)力(li)。
開源協同是物聯網操作系統的“源頭活水”
對于國外發展較早的物聯網操作系統來說，在開源和生態建設方面都已經較為成熟。與之相比，國內的物聯網操作系統起步較晚，更加需要聯合上游芯片廠商、下游能力開發商、應用開發商來多方共建產業生態。
自OneOS研發之初，就致力于為廣大開發者提供更友好的研發體驗，為合作伙伴提供更高的接入效率。在兼容性方面，在1.0版本時，OneOS僅支持100多款芯片，如今，OneOS3.0已支持ARM、RISC-V、MIPS、LoongArch、C-SKY、Xtensa這6類主流芯片架構，涵蓋意法半導體、恩智浦、兆易創新、華大半導體、復旦微、龍芯、飛騰等主流廠商的MCU，累計適配芯片超1200款，支持80款以上模組，并可在超50款開發板上穩定運行。
此外，為了更大程度地支持跨平臺、跨系統的聯網通信，OneOS現已兼容和支持大部分云服務平臺，包括亞(ya)馬(ma)遜AWS、微軟(ruan)Azure、阿里云、騰訊云、中國移動的OneNET云平(ping)臺等，將(jiang)云平(ping)臺上(shang)的各種服(fu)務能(neng)力通過OS下(xia)沉(chen)到終端(duan)和底層組件(jian)之中，為開發者提供(gong)更(geng)多選擇。
不僅(jin)如此，在(zai)(zai)系統源碼、開源社區(qu)、開發工具等方(fang)(fang)面(mian)(mian)，中移物聯也(ye)在(zai)(zai)為開發者提供全(quan)面(mian)(mian)的技術支持(chi)服(fu)務，幫助合(he)作(zuo)伙伴打通中移物聯產品庫(ku)、IoT商城等多方(fang)(fang)渠(qu)道(dao)；同時，中移物聯也(ye)在(zai)(zai)通過與高校緊(jin)密合(he)作(zuo)，以聯合(he)實驗室(shi)、大學生(sheng)專題賽、高校公開課等多種(zhong)方(fang)(fang)式，為企業開發者和個(ge)人開發者提供全(quan)方(fang)(fang)面(mian)(mian)、多維(wei)度的服(fu)務。
寫在最后
當前，“自主(zhu)可(ke)控(kong)”已經成為我(wo)國(guo)(guo)科技發展的主(zhu)旋律(lv)之一，可(ke)以避免核心技術遭到“卡(ka)脖(bo)子”等問題。作為我(wo)國(guo)(guo)對(dui)(dui)國(guo)(guo)產(chan)自主(zhu)物(wu)(wu)(wu)聯(lian)(lian)網操作系(xi)統的探索和實踐，OneOS對(dui)(dui)整個物(wu)(wu)(wu)聯(lian)(lian)網產(chan)業(ye)(ye)來說也(ye)意(yi)義非凡。在此背景(jing)下，OneOS已經適配(pei)飛騰和龍芯等國(guo)(guo)產(chan)廠商(shang)的物(wu)(wu)(wu)聯(lian)(lian)網芯片產(chan)品，并為各行(xing)業(ye)(ye)領(ling)域客戶提供國(guo)(guo)產(chan)方案(an)，幫助(zhu)客戶擺脫對(dui)(dui)國(guo)(guo)外(wai)技術的依賴(lai)，推動工業(ye)(ye)互聯(lian)(lian)網行(xing)業(ye)(ye)國(guo)(guo)產(chan)化進程。
未來，中移物聯(lian)OneOS將持(chi)續夯實(shi)系統基礎能(neng)力，布局(ju)行(xing)業(ye)(ye)應用，同時深耕(geng)消(xiao)費電子、智慧城市(shi)、智慧工業(ye)(ye)三大(da)領域，聯(lian)合上下游(you)企業(ye)(ye)共同打造以(yi)操作(zuo)系統為核(he)心的自(zi)主可(ke)控(kong)產業(ye)(ye)鏈生態，以(yi)技術實(shi)力推動行(xing)業(ye)(ye)發展，加快產業(ye)(ye)數(shu)智化轉型升級。
