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​中国移动OneOS 2.0:更加安全可靠的轻量化OS助力物联网生态发展

时间:2022-01-24 14:29:56 作者:顾正书 阅读:
据IDC统计和预测,2021年全球物联网市场规模达到7,542.8亿美元,预计到2025年将达到1.2万亿美元,五年(2021-2025)复合增长率(CAGR)为11.4%。其中,中国市场规模将在2025年超过3,000
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据IDC统计和预测,2021年全球物联网市场规模达到7,542.8亿美元,预计到2025年将达到1.2万亿美元,五年(2021-2025)复合增长率(CAGR)为11.4%。其中,中国市场规模将在2025年超过3,000亿美元,全球占比约26.1%。

从技术层面上,未来5年中国物联网市场在软件、硬件、服务和连接上都呈现稳步增长的趋势。受益于5G和窄带网络基础设施的建成,车联网、智能表计、工业控制、智慧家居和可穿戴终端等应用市场增长迅速,从而带动芯片、模组和传感器等IoT关键部件的快速增长。

从物联网连接数量来看,预计2025年全球物联网设备连接将到达252亿个,其中中国物联网连接量将突破80亿个。要保持数百亿的设备联网及各种应用服务的正常运行,除了硬件设备的性能不断提升外,各个层面的软件也要不断迭代更新。跟PC和智能手机一样,连接底层硬件和上层应用软件的操作系统对物联网设备和整个网络来说也必不可少。

然而,国产物联网产业界似乎更多关注在IoT设备硬件方面,而对操作系统的重视和投入较少。可能是市场上可以选择的开源嵌入式操作系统比较多,专门投入资金和技术资源在物联网操作系统上似乎“不太划算”。最近几年国内市场上也出现了很多嵌入式操作系统,比如RT-Thread、华为鸿蒙,以及中国移动OneOS。

AspenCore资深产业分析师顾正书最近专门采访了负责中国移动OneOS项目的中移物联网有限公司信息技术中心副总经理李蒙。他详细解释了物联网OS的价值及生态发展,以及中国移动OneOS的核心功能特性及未来发展规划。

中移物联网有限公司信息技术中心副总经理李蒙

物联网需要专门的操作系统

无论PC、手机,还是现今的物联网时代,所涉及的设备在不同的应用场景下都有不同的需求。PC机有Windows和Linux操作系统,智能手机有Android和iOS,自然IoT设备也应该有其特有的操作系统。

李蒙认为,相比PC和手机,IoT设备有几个不同的需求。首先,物联网弹性部署的能力要求更高,伸缩空间大。以IoT设备的核心计算处理单元(微处理器)为例,从最小的Cortex-M0到最高性能的Cortex-A系列,不同级别性能的内核都有,这就要求物联网操作系统要适配各种不同的设备。第二,PC和手机是“人与物”之间的交互,而IoT设备更多是“物与物”之间的交互,这需要合适的操作系统负责跨系统、跨平台的通信与协调。第三,IoT设备一般不单独工作,而需要端、云紧密协同。比如智慧城市网络中的路灯,单个路灯的正常运行需要终端与云端的通信和统一调配。

此外,IoT设备对低功耗和安全性的要求比PC和手机都更高,适合PC和手机的操作系统不一定适合IoT设备,即便传统的嵌入式实时操作系统(RTOS)也不一定适合新兴物联网的需求。综上所述,物联网设备需要专门的IoT操作系统来支持硬件、软件和网络的高效而安全的通信和协同。

当被问及中国移动为什么要开发物联网操作系统OneOS时,李蒙解释道,物联网是中国移动未来战略发展的重要布局。无论向上扩展到云平台和云端服务,还是向下延伸到各种应用领域的终端设备,都需要起“承上启下”作用的IoT操作系统。

OneOS核心构成及价值

李蒙详细解释了OneOS的架构设计及其为用户和生态合作伙伴带来的价值。OneOS总体架构采用分层设计,主体由驱动、内核、组件和安全框架组成。采用高可靠、高安全的实时内核,加上多个系统组件的构建模式,再加上海量的硬件支持,使得OneOS具有极好的可伸缩性。

OneOS现已支持ARM Cortex-M/R/A、MIPS、RISC-V等主流CPU架构,兼容POSIX、CMSIS等标准接口。此外,其MicroPython语言开发支持和图形化开发工具能够有效提高开发效率并降低开发成本,帮助客户开发稳定可靠、安全易用的物联网应用。

OneOS向下可屏蔽硬件差异,向上通过CMS服务框架支持各种物联网应用,可为用户、设备厂商和平台服务商带来很多好处。例如,目前商用的OneOS 2.0版本实时性领先国内外同类OS,而且具有高可靠性、高安全性(通过功能安全IEC61508 SIL3认证以及信息安全EAL4+认证)。此外,OneOS已经形成了丰富的应用生态,可将上游的能力和下游设备厂商的需求汇聚在一个平台上,为生态合作伙伴提供完善的服务(比如OTA升级服务)。

那么,OneOS是完全开源和免费的吗?李蒙解释说,OneOS有开源版本,也有闭源版本。开源版本对生态合作伙伴是开放和免费的,而闭源版本及其上的一些第三方功能插件可满足特定客户的需求,但需要收取一定费用。

OneOS如何保证设备、平台和网络的安全性?

谈及物联网安全,李蒙认为安全是一个体系,需要硬件、软件和操作系统的协同才能保证。与PC和手机不同的是,物联网需要轻量化的操作系统,如果出于安全原因而绑定太多的组件,可能无法被客户认可。这需要操作系统对固件、接入和传输等方面的安全性进行综合考虑。

作为一个安全、可靠和中立的物联网操作系统,OneOS 2.0获得了PSA L1认证,支持国密算法和DTLS 1.3,提供了EAL4+级的安全保障。OneOS 2.0的安全框架从端到云进行了全面安全设计,终端侧支持安全启动、安全升级、认证加密等,网络侧实现了(D)TLS-1.3安全传输协议,平台侧提供设备身份认证和密钥管理等安全云服务。

构建完整的OneOS生态

李蒙认为,在一个物联网OS的生态中,需要上游芯片厂商、下游能力开发商,以及应用开发商等生态伙伴协作构建。目前国内的操作系统开发和上市都比较晚,而国外的同类OS都有比较长的开发和迭代历史,自然应用也比较广泛。如果没有特别的诉求点,芯片厂商可能不太愿意采用新的OS,这是OneOS目前面临的一大挑战。

国内OS目前存在的一个通病是,开发者和学校社区生态建设比较弱。OneOS正在跟多所高校展开合作,比如开设IoT应用开发课程和创新设计竞赛等,以培养更多未来的开发者社群。

从积极方面看,国内信创行业的供应商对国产OS都有比较强的国产化诉求。OneOS在这一领域的进展比较顺利,像飞腾和龙芯等国产厂商的物联网芯片产品都已经适配OneOS。

OneOS目前已经支持1000多款芯片型号,主要覆盖MCU产品类别,其中ST和NXP比较多,国内MCU厂商如兆易创新和华大半导体等MCU型号也都已经完成适配。

此外,跟云平台服务商的合作也比较顺利,因为OS可以作为云平台生态延伸的渠道,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,为开发者提供更多选择。为了更大程度地支持跨平台、跨系统的联网通信,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、腾讯云,以及中国移动的OneNET云平台。

产业物联网应用能力强

物联网大致可以分为家庭物联网和产业物联网两大类,不同的物联网类型对操作系统的要求也不同。家庭物联网强调互联互通、人机交互,操作系统更多体现在生态的丰富程度上。而产业物联网目前的应用量还不是很大,但需要很强的组件能力,而且需要行业标准化的编程规范,操作系统要能够兼容和支持这些特定的组件。

OneOS集成的产业能力比较丰富,用户可以拿到准交钥匙的方案。依托中国移动的大平台和较为完善的5G网络部署,OneOS可以整合更为完整的方案,给用户高性价比的组件和方案。据李蒙介绍,OneOS目前使用最多的客户是在智能表计应用领域,但其智能化程度有限,OneOS可为其提供极限资源下的OTA。表计设备和网络对功耗要求比较高,低功耗组件可以快速实现一些低功耗特性。此外,表计应用关系到“国计民生”,用户数据的安全非常重要,OneOS为此专门提供了非常轻量化的安全组件。

结语

不同的计算时代有不同的软硬件和操作系统需求,大型机时代的处理器硬件与操作系统和应用软件都集中在个别开发商手中(比如IBM);PC时代CPU与OS分离,但Wintel联盟仍是主导者;智能手机时代iOS和iPhone自成一派,而安卓阵营则是多家争鸣,但处理器都采用Arm架构。

在现今IoT与AI融合的时代,底层硬件和处理器芯片不再由Arm架构主导,开源开放的RISC-V也将渗透到物联网每个角落。碎片化的应用场景和百花齐放的处理器生态呼召能够担当“承上启下”重任的物联网操作系统,中国移动OneOS适逢其时,将以其安全可靠的轻量化OS支撑起物联网的快速发展和丰富生态建设。

责编:Steve
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顾正书
ASPENCORE资深产业分析师。以深圳为坐标原点,扫描全球电子和半导体行业。专注于China Fabless和SoC设计细分市场的分析和学习,欢迎交流。
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