物聯網操做系統華爲超輕量LiteOS解讀

物聯網終端設備開發遇到瓶頸

物聯網通過這些年的發展，在終端設備開發中顯現出諸多問題。

一、終端設備須要低成本、低功耗。因爲多爲小型便攜產品，於是電池壽命和硬件成本就成了關鍵問題，下降芯片成本、提高電池續航能力成爲當下發展瓶頸；
二、鏈接方式要求多樣化。前代鏈接方式因爲功耗和成本還是問題，在即將到來的5G時代，設備亟需支持更多鏈接方式；
三、雲端安全成爲痛點。隨着數據量的增大，部分或所有數據上傳到雲端進行處理已經是必然趨勢，隨着數據泄露事件頻發，社會關注度也愈來愈高，安全性成了不可忽視的問題。

整體來看，如今的物聯網設備還不夠智能，而這正是華爲決定開發操做系統的緣由。華爲LiteOS運營總監林旅強告訴雷鋒網(公衆號：雷鋒網)編輯，如今的物聯網終端設備一般都是不智能的，所以也被稱做啞終端。智能化後的設備不只能夠實現數據上傳雲平臺，還要可以實現信息的改變、命令下發、動做執行，這也是華爲操做系統要實現的功能。

從自用到開源：華爲的佈局思考

大部分開發者對華爲LiteOS的認知是從2015年華爲宣佈開源LiteOS，或是在2017年提出「雲——管——端」戰略開始的，而其實，據雷鋒網瞭解，早在2012年，華爲就開始作終端設備OS，也是如今LiteOS的雛形。

研發之初，華爲的終端設備OS主要應用在自家消費類產品中；可穿戴市場興起後，華爲又在2014年推廣到自家手環、手錶等可穿戴設備。隨着物聯網設備體量逐漸成長，種類也開始繁盛，華爲看到了這一市場機遇，開始進入物聯網領域，也就有了如今的LiteOS。據華爲內部對LPWA領域設備出貨量統計數據顯示，截止2018年，搭載華爲LiteOS的NB-IoT產品出貨量超過2000萬。

在2015年華爲網絡大會上，LiteOS正式宣佈開源。林旅強笑稱，華爲此前都是本身吃本身的狗糧。LiteOS操做系統是華爲徹底自研的，並不是經過Linux或其餘系統二次開發的。

爲何要開源？
開源就是爲了創建產業標準，咱們不但願規定誰能用或誰不能用，這樣沒法將產業作大，咱們但願可以將物聯網產業橫向拓展。

華爲LiteOS自主知識產權指什麼？
即便開源，也會受到不少限制，例如Android系統。華爲LiteOS 99%以上的代碼是由華爲帶頭作的（其中也有合做夥伴的身影），以BSD的方式開源，不會有國外知識產權的問題，是自有知識產權。

IoT OS聯網關鍵：端雲組件和加強組件

單獨從內核來看，任何操做系統的內核都大同小異。物聯網操做系統內核的自己有一個特色，即輕量級，華爲LiteOS能夠作到KB等級。另外，做爲物聯網開源操做系統，廠商能夠直接將華爲LiteOS操做系統拿來作定製解決方案。

物聯網最爲關鍵的就是互聯互通，因爲物聯網生態系統中，每一個組織內部有衆多節點，這須要有完整的系統架構做爲支撐。而如今市面上一些物聯網終端系統仍然存在沒法聯網的問題，這樣的嵌入式系統天然沒法稱做物聯網系統，這主要因爲端雲組件不夠完善。

從嵌入式系統到物聯網系統主要區別在於端雲集成的能力。相對於嵌入式系統，物聯網系統支持多種協議，同時也增長了遠程升級的能力。華爲LiteOS支持諸如LwM2M、MQTT、DTLS等協議，也支持遠程升級。

華爲LiteOS在加強組件方面加入了差分升級。所謂差分升級，即只把須要升級的部分進行升級，而沒必要進行所有升級，其優勢是佔用更少的通道資源，這一點其實也借鑑瞭如今手機操做系統的更新/升級功能。華爲LiteOS能夠在只佔用不多「管」端資源的狀況下，對設備須要的功能進行升級。

華爲做爲國內通信巨頭企業，與包括三大運營商在內的衆多平臺都有合做，於是其LiteOS系統擁有多平臺互動能力也就很容易理解了。固然，就華爲本身的定位來看，LiteOS主要仍是鏈接自家的OceanConnect平臺的，但同時也能夠將LiteOS與三大運營商的雲平臺鏈接。

事實上，「雲管端」能夠自由搭配，可是咱們默認推薦華爲整套方案，這也是最方便的事情。

另外，開發者常用IDE（Integrated Development Environment ，集成開發環境）進行開發，但目前市面上物聯網領域的IDE每每昂貴，免費的體驗則欠佳。根據林旅強透露，華爲看到開發者的訴求，開發了LiteOS IDE，並將於今年10月的華爲全鏈接大會中亮相。

着力重點：Open CPU

針對LPWA終端設備開發而言，基於華爲LiteOS有三種開發方案：
一、基於MCU的設備開發
二、集成到NB-IoT SoC方案開發
三、面向運營商雲平臺提供SDK供模塊廠商快速對接
以上三類設備開發方案須要進行單獨開發的部分依次減小。其中最典型的是基於MCU的設備開發，這類方案須要用到內核、AT Adapter, 以及LiteOS的SDK所有組件；若是用Hi2115芯片（NB-IoT SoC）作設備開發的話，能夠直接用Open CPU方案簡化開發過程；而華爲面向三大運營商產品提供各家SDK，能夠實現與一些模組廠商快速對接。

華爲在2016年9月推出首款NB-IoT芯片，並於2017年6月大規模發貨，以後又推出了Boudica 150，相較而言，Boudica 150開放了A核（Application）部分（以前並未開放），開發者能夠直接在其上作應用編程。因爲以前沒有開放這一部分，開發者須要另外加入一塊MCU，於是Boudica 150能夠節省一個MCU，從而在功耗、成本、設計尺寸上都獲得了進一步改善。
Open CPU是華爲今年的着力重點。Open CPU就設備側來看，與基於MCU的方案比較，能夠省1-2美圓；從端雲集成方案角度看，相對於用AT命令來對接，節省更多時間；相對於前一版本Boudica 120節電30%；同時對接的IoT平臺種類也有增長。

共享單車應用實例

共享單車做爲LiteOS成熟應用方案之一，其工做原理以下圖所示。

華爲的NB-IoT應用方案主要在共享單車車鎖上。當你打開車鎖時，手機APP開始計費；關閉車鎖時，手機APP會結束計費。其中，關鎖過程當中，車鎖利用NB-IoT模塊發信號到OceanConnet平臺，OceanConnet平臺接收到信號就會告知單車的雲平臺，單車雲平臺再將信號發送到你的手機APP，從而完成關鎖計費。

這樣的一套流程早期的版本用的GPRS模塊，很是耗電，須要1-2個月換一次電池；NB-IoT/LiteOS方案解決了這一問題，如今共享單車車鎖平都可以連續工做26個月。另外，在開發時間上也有很大的提高，過去要一個月，如今用兩週就能完成開發工做。

IoT OS是否必須

雖然如今各大IoT OS設備接入量屢屢爆表，可是仍然會有人質疑物聯網硬件是否真的須要OS，對此，雷鋒網編輯也與林總進行了交流。

採用華爲LiteOS系統和用其餘系統接入OceanConnect平臺是否有區別？對於IoT設備，操做系統是不是必須？

林旅強：IoT走向智能化的浪潮中，操做系統是關鍵角色。目前某些解決方案當中的終端設備和功能要求並不特別複雜，接入物聯網平臺的方式也有若干種，未必必定使用OS才能作到端雲鏈接。不過，LiteOS除了在端雲互聯方面下降開發人員的工時和複雜性外，在今天提到的OpenCPU方案節省MCU、遠端固件軟件差分升級、Device PnP和DTLS+等加強組件功能，都是使用LiteOS的優點。而且，IoT裝置發展的趨勢必定是朝向智能，將來物聯網的發展在通訊速度和帶寬的提高以及電池技術的突破，咱們都更能夠肯定物聯網OS所起到的關鍵做用。

IoT設備操做系統是否會與手機安卓系統在功能和發展上有所不一樣？

林旅強：IoT設備操做系統與安卓有不一樣之處，基於安卓系統開發APP的人不少，可是物聯網操做系統架構與安卓不一樣，目前也尚未開發APP的成熟條件。若是參照移動手機的發展史，從技術發展來看，IoT設備甚至還沒走到諾基亞的塞班系統時代，而是處在早期功能機階段。咱們如今要解決的問題包括鏈接、各類協議棧，先在行業上讓大部分人可以使用，在物聯網產業發展的過程當中，豐富能力和生態，吸引更多開發者進入，直到像如今開發安卓系統那麼容易。面向將來的暢想咱們很期待，距離還有多遠，可能仍是見仁見智。