导语: 今天我在智慧产品圈看到一篇文章,谈到在PC、互联网时代,我们绕得过Intel,却绕不过Windows(PC OS);在手机、移动互联网时代,我们绕不过Android(Mobile OS);而在物联网时代,我们完全有机会摆脱国外的OS(IoT OS),有自己的物联网操作系统!

本文描述了几款国内外流行的物联网(嵌入式)操作系统的发展历程,并在技术和生态上做了对比,证明国产OS强有力的竞争力,并分析了国产IoT OS在物联网时代的发展机遇!

全文如下:

中兴事件,使得芯片产业第一次得到如此广泛的关注,在正视差距、弥补差距的同时,我们也应该看到,除了硬件层面的芯片之外,整个电子信息产业还缺乏另一个镇国重器,即软件层面的操作系统。

芯片与操作系统从来都是孪生兄弟,形成了产业生态的“战略核武器”。在PC、互联网时代,我们受制于和Intel联盟的Windows一统江湖;在手机、移动互联网时代,我们同样受制于Android和IOS的二分天下。

在即将到来的物联网时代,我们有机会发展出自己的物联网操作系统(IoTOS),并以此为基础,推动国产物联网芯片产业的繁荣。这篇文章也确实让我们看到了一线希望。

一、物联网时代的操作系统“前世今生”



一纸宣告,中兴从云端跌入谷底,封杀禁令之下,芯片仍可有替代品,但操作系统的限制造成的影响更大。在传统嵌入式时代,设备之间相互孤立,系统和应用都较为简单,操作系统的价值也相对较低。各个厂商采用一个开源的RTOS内核,根据垂直应用领域的不同,构建、开发各自的上层软件,工作量可控,也基本能满足自身、客户和行业的需求。

逐步迈入物联网时代之后,原有的格局和模式将会被完全打破,联网设备的开发难度也呈几何级数增加,可靠性、长待机、低成本、通讯方式和传输协议、手机兼容性、二次开发、云端对接等都成为必须考虑和解决的问题。基于此,物联网操作系统(IoTOS)的概念应运而生。

对于企业来说,带有丰富中间层组件和标准API接口的OS平台无疑能大大降低联网终端开发的难度,也能简化对多种云平台的对接,为未来各种IoT服务应用的部署和更新铺平道路。

此外,由RTOS演化而来的IoTOS,从战略价值和意义角度来看,已经完全与嵌入式时代的RTOS内核不可同日而语。试想,如果未来百亿、千亿级的物联网终端采用国外的IoTOS,一旦出现政治风波,由此产生的安全隐患和风险将不亚于、甚至远超过现在手机领域的Android影响。

也就是说,拥有我们国人自主的IoTOS平台,对物联网产业的健康发展至关重要,对产业长久的安全和可控至关重要!


二、四款嵌入式操作系统角逐物联网时代



下面我们分别看看知名度较高的几款操作系统的发展情况:

uC/OS是美国的一款RTOS,发布于1992年。 2001年,北航的邵贝贝教授第一次将它的书籍翻译成了中文,该书出版后就获得了大量好评,当该书遇上“嵌入式系统开发”风口,大量的高校学生开始学习嵌入式系统,将本书籍作为学习嵌入式操作系统的入门书籍,并将学习的内容带入各类项目和产品后,它的特点才渐渐崭露头角。在2010年以前,uC/OS一直是国内大多企业选择RTOS的首选。

按照这样的势头,uC/OS 在中国理应横扫市场,但它给自己埋了个大坑——“虽然开源,但在商业产品上并不免费”。随着Arm Cortex M架构系列芯片的兴起,这个大坑直接导致它在2016年被Silicon Labs公司收购,并促进了FreeRTOS的发展。

FreeRTOS 诞生于2003年,按照开源、免费的策略发布,可用于任何商业和非商业场合。2004年,ARM公司推出第一款基于ARMv7M架构的Cortex-M3 IP核,主打高性价比的MCU市场。2006年,美国德州仪器TI公司推出了第一款基于ARM Cortex-M3的MCU,随后,意法半导体、恩智浦、飞思卡尔、爱特梅尔等欧美厂商相继推出了基于ARM Cortex-M的MCU,出于性价比的考虑,这些厂商都选择了FreeRTOS作为芯片默认搭载的嵌入式操作系统,如果考虑到国内对这些厂家MCU的大量使用,已经隐隐有了当初Intel与Windows结成Wintel联盟的架势,对我国物联网产业的威胁不言而喻。

RT-Thread 是国内的一款嵌入式操作系统,诞生于2006年,许可证类似FreeRTOS,以开源、免费的方式进行发布。与FreeRTOS和uC/OS不同的是,RT-Thread发布之初包含了网络、文件系统、GUI界面等组件的中间件平台。经过短暂的过渡期,2009年开始支持Cortex M的MCU,获得了大量开发者的认可和支持。2011年后,由于其成熟稳定、组件丰富的特点被广泛应用于工业控制、电力、新能源、高铁、医疗设备、水利、消费电子等行业。

LiteOS是华为在2015华为网络大会上发布的敏捷网络3.0中的一个轻量级的物联网操作系统,以轻量级、低功耗 、互联互通、安全等关键能力,为开发者提供 “一站式” 完整软件平台,有效降低开发门槛、缩短开发周期。LiteOS 主要应用于智能家居、可穿戴式、车联网、工业互联网等 IoT 领域的智能硬件,同时可与LiteOS生态圈内的硬件互联互通,提高用户体验。

图:四款嵌入式操作系统的技术和生态对比 从以上的对比表格可以看出,国产OS在技术水平和生态支持上已经完全不逊色于国外的FreeRTOS和uC/OS,在多个方面还比它们有更好的表现。


三、国产物联网操作系统大有可为



自2014年起,国内MCU芯片和无线SoC厂商开始崛起,如兆易创新、乐鑫、Realtek、富瀚微、灵动微等企业也推出了一系列高性价比的芯片。物联网市场的兴起,导致嵌入式操作系统市场产生了新的变化。

一方面,国内芯片厂商对选择嵌入式操作系统有了自主权;另一方面,物联网的兴起对嵌入式操作系统提出了更高的要求,国外的uC/OS和FreeRTOS作为传统的嵌入式操作系统,仅有一个内核,很难满足对于联网、存储、安全、低功耗等多方面的需求。

从市场应用上看,uC/OS拥有较多开发者,但市场份额正大幅降低;FreeRTOS由于早期被国外MCU大厂采用,目前的市占率最高;LiteOS被华为设备大量采用,但在第三方设备中还鲜有商用;RT-Thread作为国产嵌入式OS,发展时间最长,已经拥有相当高的装机量,且横跨多个应用领域。

尽管uC/OS也正在全力进军IoT,但其日渐式微的趋势非常明显,内核和中间层软件都要收费,在国内应该是再难有作为了。FreeRTOS拥有最好的生态基础,开发者数量多,市占率最高,但绝大多数企业只是使用了它的一个内核,这意味着它的生态基础极为不牢靠。

华为有意把LiteOS打造成主流的IoTOS,且投入了较多的资源给予推广和支持。但是推出后两年多,也仅仅开源了内核和极少数组件,得到的芯片厂商支持也比较少,不免让人对LiteOS的前途有些许担心。希望华为能加大研发和软件开放力度,给予开发者和合作伙伴更多的信心。

RT-Thread在国内也拥有较好的生态基础和一定开发者拥趸。其成熟、高可扩展性、中间组件丰富易用的特点极大满足了如今的市场需求,且一直定位于全软件平台,是一款较为完整、优质的IoTOS。凭借其品牌知名度以及本地化优势,已成为角逐未来主流IoTOS的有力竞争者之一。

国产物联网芯片的逐渐崛起,产业链持续增强的优势,都为国产IoTOS的成功提供了良好的机遇和土壤。我们祝愿,国内厂商能耐住寂寞、踏实前行、勇于创新、相互提携,实现物联网时代自主IoTOS的梦想,PC和移动互联网时代我们在操作系统上受制于人的局面不再上演。

现在越来越多的智能化产品涌入人们的视野,打着物联网产品,智能硬件等旗号,但是这些是真正的物联网产品吗?

四、真正的物联网产品是什么样子的呢?



物联网是新一代信息技术的重要组成部分,也是“信息化”时代的重要发展阶段。其英文名称是:“Internet of things(IoT)”。顾名思义,物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思:其一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;其二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信,也就是物物相息。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术,广泛应用于网络的融合中,也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网是互联网的应用拓展,与其说物联网是网络,不如说物联网是业务和应用。因此,应用创新是物联网发展的核心,以用户体验为核心的创新是物联网发展的灵魂。

现在很多的推出智能系列的产品,智能家居,智能硬件等物联网产品,但是我觉得这些并不能算是智能设备,更谈不上物联网的产品

最早开始有物联网概念的是在1990年

1990年施乐公司的网络可乐贩售——Networked Coke Machine。这是最早的物联网设备实践

1995年比尔盖茨在《未来之路》一书中也曾提及物联网,但未引起广泛重视。

1999年美国麻省理工学院(MIT)的Kevin Ash-ton教授首次提出物联网的概念。

1999年美国麻省理工学院建立了“自动识别中心(Auto-ID)”,提出“万物皆可通过网络互联”,阐明了物联网的基本含义。早期的物联网是依托射频识别(RFID)技术的物流网络,随着技术和应用的发展,物联网的内涵已经发生了较大变化。

2013年美国《技术评论》提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。

2004年日本总务省(MIC)提出u-Japan计划,该战略力求实现人与人、物与物、人与物之间的连接,希望将日本建设成一个随时、随地、任何物体、任何人均可连接的泛在网络社会。

2015年11月17日,在突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSIS)上,国际电信联盟(ITU)发布《ITU互联网报告2005:物联网》,引用了“物联网”的概念。物联网的定义和范围已经发生了变化,覆盖范围有了较大的拓展,不再只是指基于RFID技术的物联网。

2016年韩国确立了u-Korea计划,该计划旨在建立无所不在的社会(ubiquitous society),在民众的生活环境里建设智能型网络(如IPv6、BcN、USN)和各种新型应用(如DMB、Telematics、RFID),让民众可以随时随地享有科技智慧服务。2009年韩国通信委员会出台了《物联网基础设施构建基本规划》,将物联网确定为新增长动力,提出到2012年实现“通过构建世界最先进的物联网基础实施,打造未来广播通信融合领域超一流信息通信技术强国”的目标。

2016年后,为了促进科技发展,寻找经济新的增长点,各国政府开始重视下一代的技术规划,将目光放在了物联网上。在中国,同年11月在北京大学举行的第二届中国移动政务研讨会“知识社会与创新2.0”提出移动技术、物联网技术的发展代表着新一代信息技术的形成,并带动了经济社会形态、创新形态的变革,推动了面向知识社会的以用户体验为核心的下一代创新(创新2.0)形态的形成,创新与发展更加关注用户、注重以人为本。而创新2.0形态的形成又进一步推动新一代信息技术的健康发展。

在最近结束的两会上,多次提到了物联网的发展,提到了人工智能,这块是前景,也是未来的方向,从1990年到2018年,这些年的研发,很多国家,很多科学家团队一直持续钻研,有很大的进步,但是不是一些嗅觉灵敏的商家,略微修改下产品,更换个名字,换个新衣服就摇身一变就成为了智能产品,物联网的发展等

五、NB-IoT:中国的物联网标准



NB-IoT产业2017年开始起步,2018年进入加速阶段,2019年将要正式起飞。从技术标准发展来看,2016年3GPP R13版本发表NB-IoT技术,2017年大厂高通(Qualcomm)与海思(HiSilicon)相继推出支持初版标准的芯片,年底联发科进一步推出R14版本芯片,更有许多芯片厂商陆续宣布投入NB-IoT,市场蓬勃发展,同时也刺激了通讯模块厂商的脚步。

自2016年6月16日,NB-IoT 技术协议获得3GPP无线接入网(RAN)技术规范组会议通过以来,我国随后就出台一系列政策支持 NB-IoT 发展。

2017年5月,工信部发布《电信网编号计划(2017年版)》,新编号中增加了物联网网号,将“140XX~144XX”明确为物联网网号。

2017年6月16日,工信部下发《关于全面推进移动物联网(NB-IoT)建设发展的通知》,《通知》对2017年到2020年的NB-IoT标准、NB-IoT设备、NB-IoT芯片、NB-IoT模组、NB-IoT测试、NB-IoT应用、NB-IoT网络的发展,部署了“定量”的任务。

2017年6月20日,工信部发布2017年第27号公告,从三方面明确了 NB-IoT 系统频率的使用要求。

2017年8月7日,工信部批准同意了部分单位提出的电信网码号资源有关申请,对2017年第10批《中华人民共和国电信网码号资源使用证书》颁发结果进行公示,其中就包括了物联网号段分配。

有了中国政府和中国市场对NB-IoT的全力支持,NB-IoT如日中天。

三大运营商NB-IoT部署进度

NB-IoT的发展离不开芯片和模组等产业链上游厂商的发力。华为的Boudica120、Boudica150;高通的MDM9206;联发科的MT2625。除此之外,锐迪科、英特尔、中兴微电子等公司也有自己的芯片规划。

网络部署情况

中国是现今NB-IoT最大部署市场,随着2017年中国国务院和工信部发文,引导物联市场健康有序发展,NB-IoT产业生态在中国蓬勃发展。NB-IoT产业联盟、移动物联网联盟的成立吸引了一千多家企业布局NB-IoT市场,智慧抄表、智能停车、智慧医疗、智能物流等四十多个行业应用已启动规模商用部署,预计年底中国NB-IoT连接数将达1亿。

海外NB-IoT发展也即将进入快车道。在NB-IoT商用快速增长、产业蓬勃发展的带动下,原有LoRa的支持者们也逐步尝试转向NB-IoT阵营。

六、对物联网未来的设想

两会结束后,可以感受到众多的人看到这块市场,纷纷开始调研,准备大干一场,这块着实有前景,有诱惑,但不是靠口说出来的。

上面说的两会,相信大家都可以感受到,经过这些年的发展,线上的互联网经济发展的速度太快,已经把线下实业甩的太远,两会的一个方向应该是扶持高新技术实业,线上,线下,稳步发展,不至于失衡,也就是说实业这块没有那么难熬了,经过电商的一波冲击,有利也有弊,更新了一些线下的企业,带入了新的思想,更新了新的商业模式,格局。电商把火也过了高峰期,现在步入转型阶段,实业这个时候也是一个扶持兴起的时候,这两者又会怎样的结合呢?

我想这块的结合,应该就是物联网吧,前期,线下把线上甩的太远,中期,线上把线下甩的过远,没有真正的相结合过,现在到了后期,中期的淘汰,筛选了一批企业,能够活下来的企业都是有实力,有创新的企业,这正是后期需要的。

物联网,一直听说却姗姗来迟的技术,我想不会太远了....