物聯網產業(ye)的競(jing)爭正在(zai)向著生態(tai)系統(tong)發展(zhan)，包括互聯網巨頭和運營商(shang)在(zai)內的企業(ye)都(dou)在(zai)基(ji)于平臺(tai)，積極布局上游關鍵技術和下游解決方案。
根據(ju)工信部發布的數據(ju)顯示，截至(zhi)今年(nian)(nian)8月末，三家基礎電(dian)信運營企業(ye)發展蜂(feng)窩物(wu)(wu)聯網(wang)(wang)終端(duan)用(yong)戶(hu)達到(dao)16.98億(yi)戶(hu)，已(yi)經超過移(yi)動電(dian)話用(yong)戶(hu)總數16.78億(yi)戶(hu)，標志(zhi)著國(guo)內蜂(feng)窩物(wu)(wu)聯網(wang)(wang)產業(ye)首次迎來(lai)“物(wu)(wu)超人”這一歷史性時(shi)刻。不僅如此，隨著以底層技術(shu)為主導的新型基礎設施的不斷完善，在未來(lai)5至(zhi)10年(nian)(nian)的時(shi)間維度里，物(wu)(wu)聯網(wang)(wang)產業(ye)將會繼(ji)續保持高(gao)速增長，預計(ji)到(dao)2025年(nian)(nian)時(shi)，國(guo)內物(wu)(wu)聯網(wang)(wang)的連接量將突破80億(yi)，此后還(huan)將繼(ji)續增長至(zhi)百億(yi)規(gui)(gui)模，市場(chang)規(gui)(gui)模也有望達到(dao)數萬億(yi)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。
而對(dui)于(yu)物聯網(wang)設(she)備來(lai)(lai)說，操(cao)作(zuo)系(xi)統(tong)(tong)同樣必不可少(shao)。操(cao)作(zuo)系(xi)統(tong)(tong)位于(yu)底層(ceng)硬件(jian)(jian)與用(yong)(yong)戶(hu)之(zhi)間(jian)，是兩者溝通(tong)的(de)橋梁(liang)，用(yong)(yong)戶(hu)可以通(tong)過操(cao)作(zuo)系(xi)統(tong)(tong)的(de)用(yong)(yong)戶(hu)界面輸入命令，操(cao)作(zuo)系(xi)統(tong)(tong)則負責對(dui)命令進行解釋并驅動硬件(jian)(jian)設(she)備來(lai)(lai)實現用(yong)(yong)戶(hu)要求。
在(zai)(zai)電腦上(shang)，有大家耳(er)熟能詳的(de)(de)Windows和Linux操作系統，安(an)卓和iOS系統也幾乎被(bei)裝在(zai)(zai)了所有的(de)(de)智能手機(ji)上(shang)，物聯網(wang)設(she)備自然也應該有其獨有的(de)(de)操作系統來應對各種碎片(pian)化場景(jing)下(xia)的(de)(de)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，而在通信領域具有深度(du)積累(lei)的運營商，自然也不例(li)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(tong)能夠向上承(cheng)接(jie)業務應用，向下屏蔽(bi)硬(ying)件差異(yi)，打通各種碎片化場景，更(geng)好(hao)地滿(man)足了萬物互聯時代應用的(de)需求。
從整體(ti)來看，OneOS的架(jia)構采用(yong)了(le)分(fen)層(ceng)設(she)計，主(zhu)體(ti)由驅(qu)動、內(nei)核、組(zu)件(jian)、安全框架(jia)組(zu)成，通過一個輕量級內(nei)核加多個系統組(zu)件(jian)的模式，加上海量硬(ying)件(jian)的適配支持，使OneOS具備極(ji)高的可伸縮性(xing)與易用(yong)性(xing)。
自1.0版本(ben)(ben)開(kai)始，OneOS便使(shi)用(yong)了極簡內核，具(ju)(ju)有可(ke)裁剪、跨平臺、低功耗、高安(an)全等(deng)(deng)(deng)特點，支(zhi)持ARM Cortex-A/M、MIPS、RISC-V等(deng)(deng)(deng)主(zhu)流芯片架(jia)構(gou)，兼容POSIX、CMSIS等(deng)(deng)(deng)標準接口，支(zhi)持Javascript、MicroPython等(deng)(deng)(deng)高級語言開(kai)發(fa)模式，提(ti)供(gong)圖形化(hua)開(kai)發(fa)工具(ju)(ju)，能(neng)夠有效提(ti)升開(kai)發(fa)效率、降低開(kai)發(fa)成(cheng)本(ben)(ben)，幫助(zhu)智能(neng)穿(chuan)戴(dai)、智能(neng)門鎖(suo)、智慧(hui)充電(dian)、環境監測等(deng)(deng)(deng)領域的(de)用(yong)戶(hu)快速開(kai)發(fa)穩定(ding)可(ke)靠、安(an)全易(yi)用(yong)的(de)物聯(lian)網(wang)應用(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(zhi)領域提供了(le)安全可靠、便捷高效(xiao)的(de)開發體驗(yan)。
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(chi)對稱多處理器(qi)平臺，幫助(zhu)高(gao)級應用(yong)提高(gao)運行效(xiao)(xiao)率(lv)；CPU親和度模(mo)型(xing)提高(gao)了任務(wu)(wu)執行效(xiao)(xiao)率(lv)，避免CPU進(jin)行上下文切換，浪費不必(bi)要的(de)(de)性能；MPU隔(ge)離保護(hu)實現內核態(tai)訪問(wen)空間和用(yong)戶態(tai)訪問(wen)空間的(de)(de)隔(ge)離，關鍵數據區禁止(zhi)篡改，代碼段(duan)保護(hu)，提高(gao)系統的(de)(de)安全性可(ke)靠性；增(zeng)加了可(ke)維可(ke)測(ce)(ce)功能，比如IPC跟蹤(zong)(zong)、中(zhong)斷檢(jian)測(ce)(ce)、任務(wu)(wu)軌跡(ji)跟蹤(zong)(zong)、伙(huo)伴監控等，幫助(zhu)開發(fa)人員檢(jian)測(ce)(ce)系統狀(zhuang)態(tai)、快(kuai)速(su)分析問(wen)題。
同時，OneOS3.0的內核性能也進一步提升。在(zai)(zai)Cortex-M4平臺(tai)上，任務(wu)(wu)切換小(xiao)(xiao)(xiao)于(yu)(yu)3us，中(zhong)斷響應最大(da)時(shi)延小(xiao)(xiao)(xiao)于(yu)(yu)6us，任務(wu)(wu)同步(bu)小(xiao)(xiao)(xiao)于(yu)(yu)2.4us，任務(wu)(wu)通(tong)(tong)信(xin)小(xiao)(xiao)(xiao)于(yu)(yu)6.3us；在(zai)(zai)多(duo)核(he)Cortex-A9平臺(tai)上，核(he)間任務(wu)(wu)同步(bu)小(xiao)(xiao)(xiao)于(yu)(yu)1.3us，核(he)間任務(wu)(wu)通(tong)(tong)信(xin)小(xiao)(xiao)(xiao)于(yu)(yu)2.0us；任務(wu)(wu)調(diao)度時(shi)間復雜(za)度也在(zai)(zai)主(zhu)流RTOS系統中(zhong)名列(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、工業控制等領域(yu)，并服務于350余(yu)家合作伙伴，實現3000萬應用裝(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)為新型的(de)關鍵基礎設(she)施，物(wu)(wu)聯(lian)網設(she)備(bei)中(zhong)的(de)數(shu)據大多是具體應(ying)用場景(jing)中(zhong)的(de)實時(shi)感知數(shu)據，其(qi)中(zhong)不乏重要行業的(de)敏感數(shu)據，數(shu)據安全(quan)保障是物(wu)(wu)聯(lian)網產業健(jian)康發展的(de)重要基礎。隨著萬物(wu)(wu)互聯(lian)時(shi)代的(de)到來(lai)，未來(lai)還(huan)會有越來(lai)越多的(de)智能終端需要兼容性更強(qiang)、更加安全(quan)可(ke)靠的(de)操(cao)作(zuo)系統。
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(guang)泛的和深(shen)入(ru)的測試，包(bao)含了大(da)量安全積(ji)累和穩定(ding)性方(fang)面(mian)的改進(jin)。
在終端數據保護方面，OneOS安全團隊自研出輕量級的國(guo)產商用(yong)(yong)密(mi)碼SM系列算法套(tao)件(jian)，同(tong)時(shi)針對(dui)物聯網終(zhong)端(duan)小(xiao)資(zi)(zi)(zi)源(yuan)的特點進(jin)行了專(zhuan)門的優(you)化設(she)計(ji)，大大減(jian)少(shao)了套(tao)件(jian)本身(shen)對(dui)終(zhong)端(duan)資(zi)(zi)(zi)源(yuan)的占(zhan)用(yong)(yong)，在同(tong)等硬(ying)件(jian)環境下，OneOS國(guo)密(mi)算法套(tao)件(jian)資(zi)(zi)(zi)源(yuan)占(zhan)用(yong)(yong)可減(jian)少(shao)34%，而加密(mi)效率(lv)可提(ti)升30%，大大降低了終(zhong)端(duan)設(she)備(bei)資(zi)(zi)(zi)源(yuan)壓(ya)力，可以為更廣泛(fan)的設(she)備(bei)提(ti)供(gong)數(shu)據保(bao)護。
在網絡數據傳輸方面，為了(le)給(gei)通信(xin)雙(shuang)方提供安(an)全的(de)通道，保證傳輸的(de)數據安(an)全可(ke)靠(kao)，OneOS針對物聯網場景(jing)開發了(le)輕(qing)量級的(de)DTLS 1.3安(an)全傳輸協議棧，在內存資(zi)源占用(yong)減少54%的(de)同時，還(huan)可(ke)以使得握(wo)手(shou)效率提升(sheng)43%，滿足各類網絡環境下數采終(zhong)端及智能設(she)備的(de)敏(min)感數據安(an)全傳輸需求。
目前，中移物聯OneOS已通過PSA、IEC 61508、CCRC EAL4+等多項安全認證，系(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)內核性(xing)(xing)(xing)能也實現了攻(gong)關突破，任務(wu)切換、中斷處理等(deng)(deng)關鍵指標(biao)達到國(guo)(guo)際先進(jin)水平，能夠(gou)滿(man)足金融、支付(fu)等(deng)(deng)特種(zhong)行業(ye)的(de)(de)(de)(de)高安全(quan)性(xing)(xing)(xing)要求(qiu)。其中，IEC 61508自2000年正(zheng)式發(fa)(fa)布至今(jin)，已被公(gong)認(ren)(ren)為全(quan)球范圍(wei)內功能安全(quan)的(de)(de)(de)(de)權威標(biao)準。OneOS成功獲(huo)得該認(ren)(ren)證，標(biao)志著在(zai)系(xi)(xi)統(tong)(tong)可靠性(xing)(xing)(xing)和(he)整體技術(shu)實力方(fang)面，OneOS已躋身國(guo)(guo)際一流(liu)嵌入式操作系(xi)(xi)統(tong)(tong)行列，企業(ye)和(he)開(kai)發(fa)(fa)者在(zai)使用OneOS開(kai)發(fa)(fa)軟件(jian)產品時，不(bu)僅在(zai)基礎系(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)可靠性(xing)(xing)(xing)上有了強力保障(zhang)，而且還可以更加快速(su)地通(tong)過相關領域的(de)(de)(de)(de)安全(quan)認(ren)(ren)證，加速(su)產品的(de)(de)(de)(de)行業(ye)準入和(he)上市銷售(shou)。
各行各業都亟待整體解決方案出現
對于物聯網來說(shuo)，最突出的(de)(de)一個(ge)特征當屬“碎(sui)片化”現象嚴重，不同行業(ye)(ye)當中的(de)(de)硬(ying)件設(she)備(bei)各異，軟件也是(shi)“百花齊放”，這不僅導致了很多無謂(wei)的(de)(de)重復開(kai)發，也造(zao)成(cheng)設(she)備(bei)之間彼此割裂(lie)，難(nan)以形成(cheng)真正的(de)(de)萬物互聯體驗。為了解決(jue)這個(ge)問題，很多企業(ye)(ye)都在提出物聯網的(de)(de)行業(ye)(ye)解決(jue)方案，涵蓋了物聯網應(ying)(ying)用(yong)、操(cao)作系(xi)統、終(zhong)端等(deng)各個(ge)層次。對于操(cao)作系(xi)統層面(mian)來說(shuo)，上層的(de)(de)各類應(ying)(ying)用(yong)通(tong)過(guo)它(ta)屏蔽了底層硬(ying)件工作方式的(de)(de)不同，只需(xu)專注(zhu)于功能的(de)(de)實現即可，打破了設(she)備(bei)之間的(de)(de)壁壘界限，從而促進應(ying)(ying)用(yong)的(de)(de)開(kai)發與部(bu)署更加快捷高(gao)效。
在消費電子方面，OneOS通(tong)(tong)過與(yu)國(guo)外(wai)多家專業(ye)服(fu)(fu)務商戰略合作(zuo)，為開(kai)發者提(ti)(ti)供了(le)一(yi)套覆蓋全(quan)球的(de)高(gao)可(ke)(ke)靠(kao)、低(di)延(yan)時(shi)、低(di)成(cheng)(cheng)本、高(gao)質(zhi)量(liang)的(de)實(shi)(shi)(shi)時(shi)音(yin)視(shi)頻(pin)通(tong)(tong)信服(fu)(fu)務。具體來說，系統支持(chi)(chi)48kHz全(quan)頻(pin)帶采樣(yang)，提(ti)(ti)供超(chao)高(gao)音(yin)質(zhi)體驗(yan)；支持(chi)(chi)1080P分(fen)辨率(lv)、碼率(lv)可(ke)(ke)自由(you)切換，融合多種視(shi)頻(pin)編碼處理算法，畫質(zhi)更(geng)好、碼率(lv)更(geng)低(di)；提(ti)(ti)供提(ti)(ti)供毫秒(miao)級(ji)延(yan)時(shi)服(fu)(fu)務，實(shi)(shi)(shi)時(shi)通(tong)(tong)話質(zhi)量(liang)高(gao)于業(ye)內平(ping)均水平(ping)；同時(shi)，弱網條件及切換網絡(luo)時(shi)仍能支持(chi)(chi)高(gao)質(zhi)量(liang)通(tong)(tong)信，在(zai)70%丟包情況(kuang)下仍可(ke)(ke)正常通(tong)(tong)信；此外(wai)，開(kai)發者通(tong)(tong)過集成(cheng)(cheng)RTC的(de)SDK即可(ke)(ke)輕松實(shi)(shi)(shi)現智能硬件設(she)備一(yi)對一(yi)語音(yin)、視(shi)頻(pin)通(tong)(tong)話，極大降低(di)了(le)實(shi)(shi)(shi)時(shi)音(yin)視(shi)頻(pin)應用的(de)開(kai)發成(cheng)(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，結合工業互聯網遠程(cheng)調試、遠程(cheng)運維(wei)的(de)需求痛點，采用(yong)5G技(ji)術(shu)打通上(shang)位(wei)機、PLC設(she)備間的(de)無線通信(xin)(xin)及云端通道，減(jian)少現場布線的(de)同(tong)時(shi)，實現跨廣(guang)域網靈活運維(wei)；在運動控(kong)制方向(xiang)，遵循(xun)CNC數控(kong)加工(gong)(gong)編程(cheng)規范，OneOS采用(yong)高(gao)(gao)效(xiao)(xiao)的(de)CNC數控(kong)算(suan)法，實現高(gao)(gao)效(xiao)(xiao)的(de)G代(dai)碼解析與執(zhi)行能(neng)力(li)(li)。得益于(yu)OneOS極低的(de)資源占用(yong)和高(gao)(gao)效(xiao)(xiao)的(de)實時(shi)響應(ying)，使多任務(wu)CNC技(ji)術(shu)在普通MCU平臺運行成為(wei)可(ke)能(neng)；在通信(xin)(xin)能(neng)力(li)(li)方向(xiang)，OneOS不僅提供包括(kuo)Modbus、CANopen、EtherCAT、EtherNET等主流的(de)現場總線協議棧，同(tong)時(shi)也(ye)深度支持5G、4G網絡特性，向(xiang)工(gong)(gong)業(ye)客戶提供低時(shi)延(yan)、高(gao)(gao)可(ke)靠(kao)的(de)工(gong)(gong)業(ye)通信(xin)(xin)能(neng)力(li)(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，包括亞馬(ma)遜AWS、微軟Azure、阿里云(yun)、騰訊(xun)云(yun)、中國移(yi)動的(de)OneNET云(yun)平臺(tai)等，將云(yun)平臺(tai)上(shang)的(de)各種服務能(neng)力通過(guo)OS下(xia)沉到終端和底層組件之中，為開發者(zhe)提(ti)供更多選擇(ze)。
不僅如此(ci)，在系統源碼、開源社(she)區、開發工具等(deng)方(fang)面(mian)(mian)，中(zhong)(zhong)移(yi)物聯(lian)也在為開發者(zhe)提(ti)供全面(mian)(mian)的(de)技(ji)術支持服(fu)務(wu)，幫助合(he)(he)作伙(huo)伴打通(tong)中(zhong)(zhong)移(yi)物聯(lian)產品庫(ku)、IoT商城(cheng)等(deng)多(duo)(duo)(duo)方(fang)渠道；同(tong)時，中(zhong)(zhong)移(yi)物聯(lian)也在通(tong)過與(yu)高(gao)校緊密合(he)(he)作，以聯(lian)合(he)(he)實驗室(shi)、大學生(sheng)專題賽、高(gao)校公開課等(deng)多(duo)(duo)(duo)種方(fang)式，為企業(ye)開發者(zhe)和個人(ren)開發者(zhe)提(ti)供全方(fang)面(mian)(mian)、多(duo)(duo)(duo)維(wei)度(du)的(de)服(fu)務(wu)。
寫在最后
當(dang)前，“自主可(ke)控”已經成為我(wo)國(guo)科(ke)技發展的(de)(de)主旋律之一(yi)，可(ke)以(yi)避(bi)免核心技術(shu)遭(zao)到“卡脖(bo)子”等問題(ti)。作(zuo)為我(wo)國(guo)對(dui)國(guo)產(chan)(chan)自主物(wu)聯(lian)網(wang)(wang)操作(zuo)系(xi)統(tong)的(de)(de)探索和實踐，OneOS對(dui)整(zheng)個物(wu)聯(lian)網(wang)(wang)產(chan)(chan)業(ye)來說也意義非凡。在此背景下(xia)，OneOS已經適(shi)配(pei)飛騰(teng)和龍芯(xin)等國(guo)產(chan)(chan)廠商的(de)(de)物(wu)聯(lian)網(wang)(wang)芯(xin)片產(chan)(chan)品，并為各行業(ye)領域客戶(hu)(hu)提供國(guo)產(chan)(chan)方案，幫助客戶(hu)(hu)擺脫(tuo)對(dui)國(guo)外技術(shu)的(de)(de)依賴(lai)，推動工業(ye)互聯(lian)網(wang)(wang)行業(ye)國(guo)產(chan)(chan)化進程(cheng)。
未來，中移物(wu)聯(lian)OneOS將持續夯實(shi)系(xi)統基礎能力，布局行(xing)業(ye)(ye)應(ying)用，同時深耕消費(fei)電子、智慧城(cheng)市、智慧工業(ye)(ye)三大領域，聯(lian)合上下游企業(ye)(ye)共同打造(zao)以(yi)操作(zuo)系(xi)統為核心的自(zi)主可控產業(ye)(ye)鏈生態，以(yi)技術實(shi)力推動(dong)行(xing)業(ye)(ye)發展，加快產業(ye)(ye)數智化轉型(xing)升級。
