CMIC：物联网操作系统特征及发展问题与建议

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1、CMIC：物联网操作系统特征及发展问题与建议[CMIC讯】忖前，物联网操作系统产业呈现百花齐放的竞争态势，微软、谷歌等国际巨头以及华为、屮兴、庆科等国内企业纷纷推出自己的产品。形成这一局面的主要原因在于碎片化的设备和业务需求的多样性使得一种物联网操作系统很难满足報个物联网领域的所冇需求。短期内，物联网操作系统很难形成像智能手机领域Android和iOS两家独大的局面。首先应把握住物联网操作系统的独冇特征，解决好硬件适配、软硬分离、协同工作等问题。在此基础上，通过构建良好的生态环境，开展产业合作，促进物联网操

2、作系统产业的发展。一、物联网操作系统的主要特征分析（一）支持不同业务场景下的网络连接网络连接是开展一切物联网业务的基础。从通信协议的角度，物联网操作系统要具备支持TCP/IP等互联网协议栈、GSM/GPRS/UE等无线通信网络制式、Zigbee/Z-wave/Bluetooth等短距离通信协议、WLAN/Ethernet等桌而网络接口、NFC/RFID等近场通信技术的能力，并R随着技术和业务的发展实现升级。例如，随着设备种类和数量的快速增加，操作系统需要支持IPv6协议栈；对于不同性能的终端，操作系统要具备

3、灵活的伸缩性，能够通过补充或裁剪，支持更高或更低代码尺寸或更加丰富的IP协议族，如IPSec、FTP；操作系统要能实现不同协议之间数据报文格式的和互转换。此外，从网络结构的角度，物联网操作系统要能支持中心放射型网络、无屮心网络、固定局域网、动态区域网等网络形式，以及由此带來的数据发送策略差异，例如，集屮式数据运算屮心与终端组成的网络、终端Z间的H组织网络、位置固定的市政基础设施组成的无线传感器网络、车辆与信号灯和指示牌动态建立的区域网络等。（二）关注节能降耗、远程管理等基础功能很多物联网设备受到使用场景的限

4、制，对设备体积、电池容量、供电方式等往往有特定要求。因此物联网操作系统内核应在CPU相对空闲，或者不影响系统响应实时性的条件下适当降低运行频率。同时，根据対周边设备运行状态的判断，将英适时切换到省电模式,并支持低功耗设备的心跳策略，对低频小数据量设备建立休眠和唤醒机制，尽可能节约电能消耗。此外，一些行业领域的物联网设备往往是批量使用，且长期无人值守。因此，远程管理也是物联网操作系统的基木功能之一。操作系统通过向通信模组发送控制指令，上报设备运行状态和当询配置，实现远程升级、远程口动配置，并11在此过程中保存

5、原有的数据信息。在升级和配置失败的情况卜，操作系统应能恢复设备原有运行状态，或自动进行降级处理。当设备出现故障时，操作系统能够实时上报故障点、故障描述等信息，对内核状态查看、线程或任务的远程调用等提供支持。远程升级和管理也是支持物联网操作系统大规模部署、降低使用成本的主要措施之一。（三）需要构建实时、安全、可靠的运行环境一些特定领域的物联网设备，例如，智能交通、工业设备、可穿戴设备，要求很多关键的计算和线程调度必须在有限的吋间内完成，否则就失去了意义。当操作系统收到外部小断或线程请求后，必须在很知时间内完成

6、数据运算处理，做出中断响应，或者在线程所盂要的资源准备就绪后立即进行调度。这就要求系统具冇较高的时钟频率，因此在选择时钟频率和进行内核调度策略设计时，平衡好系统的实时性和设备功耗是一个关键问题。同时，物联网设备天然需耍具备口动化程度高、人为干预少等特点，操作系统内核的长时间稳定可靠运行非常重要。此外，安全性是物联网操作系统不町或缺的组成部分，特别是在智能电网、智慧能源、数字家庭等关键领域尤为突出。由于物联网设备通常是组合使用，当一两台设备出现安全问题后，可能会对一个区域或整个系统造成影响。因此，操作系统内核

7、需耍设置完善的异常处理、错误隔离、自动下线、风险预测、内存保护等机制，必要吋nJ以转人工干预，降低安全事件对整个系统的影响，避免风险扩大。二、发展物联网操作系统需要解决的主要问题（一）适配碎片化的硬件设备类型物联网硬件设备的形态非常多样，与场景需求的结合更加紧密。例如，可穿戴设备的数据计算一般比较复杂，并月•大多支持LTE或WiFi等无线网络连接，唤件资源相对充足；而一些市政基础设施设备由于数据规模相对较小，冇的只需要实现基本的数据采集和上报，硬件资源就相对有限。如果针对不同终端分別开发不同的操作系统，则研

8、发企业很难进行代码和智力资源的共享，以及开发和维护经验的迁移。随着终端类型的不断变化，所带来的后期版木维护和终端适配工作虽也是巨大的。面对这种碎片化的设备，物联网操作系统必须具冇一定的可裁剪性，例如，操作系统的尺寸能够进行从10K级到100M级的仲缩，所需内存配置从几K到数十M的伸缩。同时，物联网操作系统述应具备动态配置的功能，能够动态加载和卸载驱动程序，相应的API、开发工具也要有所调整，编译工具也需要对不同硬