物联网操作系统OS定义及应用的兴起

1. 基本说明

利用传感器、GPS、激光扫描仪等信息传感设备，通过专门的传输模块（如NB-IoT、Wi-Fi）按照约定的协议，实现人与人、人与物的通信，以及任何时候的事情和事情。 、任意地点的连接（、、）进行信息交换和通信，实现智能识别、定位、跟踪、监控和管理的庞大网络系统。

2.物联网操作系统OS

(一)定义

说到操作系统，我们首先想到的是运行在电脑上的Linux，以及运行在手机上的、iOS。

这些程序直接运行在“裸机”设备的最底层，为其他软件和应用程序的运行构建环境和基础。 得益于操作系统的兴起和完善，推动了软件和应用的崛起，创造了PC时代和移动互联网时代的辉煌。

当谈论物联网时，经常与之相关的形容词是“碎片化”和“专业化”。 无论是底层连接还是上层应用服务，都特别强调专业化。

与传统嵌入式设备相比，物联网感知层的设备体积更小、功耗更低。 它们还需要安全和网络功能。 物联网通信层需要支持各种通信协议和核心协议之间的转换。 应用层需要具备云计算能力。

在软件方面，支持物联网设备的软件比传统的嵌入式设备软件更加复杂，这也对嵌入式操作系统提出了更高的要求。 为了应对这一要求，出现了一种面向物联网设备和应用的软件系统——物联网操作系统。

同时，物联网的操作系统并不仅仅局限于“边缘端操作系统”。 嵌入式操作系统仅仅完成了物理硬件的抽象，并不能真正代表未来物联网的操作系统。

物联网的操作系统对“对象”本身进行调度。 操作系统对“对象”的调度过程是逐层分布式下发的，通过对云端、边缘、终端、不同层次的不同设备的计算资源进行调度来实现。

单级物联网操作系统在移动互联网领域具有与类似的地位和作用，实现应用软件与智能终端硬件的解耦。

就像在生态环境中，开发者基本上不需要考虑智能终端的物理硬件配置。 他们只需要根据编程接口编写应用程序，就可以在所有基于的智能终端上运行。 物联网操作系统的效果也是如此。

(2) 特点

物联网操作系统不同于传统的个人电脑操作系统和智能手机操作系统。 它在物联网应用领域具有以下特点：

1）核心尺寸可扩展性和整体架构可扩展性

物联网的发展即将进入小爆发期。 因此，在面临一轮又一轮的技术创新甚至更替时，整体架构的灵活性和可扩展性可以说决定了企业的业务生命线。 同时，为了适应不同应用场景的技术要求，核心尺寸的可扩展性也是需要面对的问题。

2）内核的实时性能

采用非抢占式调度方式的内核很难满足常见中断响应、多任务调度等关键动作的实时性要求。 对操作系统的实时性能有更高的要求，尤其是对于大多数物联网应用来说，有意义的响应时间决定了市场的接受程度。

3）高可靠性

在物联网的应用环境中，面对大量的节点，可以说设备一旦投入使用，维护起来就困难重重。 因此，平均无故障运行时间和在某些恶劣环境下的性能就显得尤为重要。

4）低功耗

随着物联网应用场景和网络节点数量的增加，低功耗是一个非常关键的指标。 因此，在设计整体架构时，需要添加一些睡眠模式、节能模式、降频模式等逻辑判断，以延长电池寿命。

目前物联网操作系统的市场现状是：十多个物联网操作系统处于开发初期，产业链生态环境对此尚未做出积极反应。 与此同时，开源Linux和RTOS操作系统仍然是物联网市场的主流和活跃。

操作系统是物联网时代的战略制高点。 如今PC、手机时代的操作系统霸主，在物联网时代或许无法延续霸主地位。 操作系统行业的规则是：当垄断已经形成后，后来者就很难颠覆它，只能等待下一次产业浪潮。

2、市场规模

据前瞻产业研究院《中国物联网产业细分市场需求与投资机会分析报告》显示，2014年我国物联网产业规模达6000亿元，同比增长22.6%，2015年产业规模达到7500亿元人民币，同比增长29.3%。

预计到2020年，中国物联网整体规模将突破1.8万亿元。

构成物联网产业五个层次的终端系统层、感知层、传输层、平台层、应用层分别占物联网规模的2.7%、22.0%、33.1%、37.5%、4.7%。物联网行业分别。 物联网感知层和传输层参与厂商众多，是行业竞争最激烈的领域。

3、产业链

根据物联网智库推出的物联网产业全景图，物联网产业全景图从下到上可分为感知层、终端系统层、传输层（网络层）、数据存储层和应用层。

4、竞争格局

目前市面上的物联网操作系统基本有两个核心流派：

1.由传统嵌入式RTOS（实时操作系统）发展而来，典型代表：RT-、Lite OS。

优点：在物联网终端上得到广泛支持，硬件推广成本低。

缺点：软件开发专业性极强，软件和硬件开发很难隔离，导致专业软件公司很难进入这个领域。

这几年在中国做得最好的是RT-，目前发展非常快。 其官网信息显示，RT-已应用于能源、汽车、医疗、消费电子等多个行业，累计装机量超过2亿台。

2.从互联网公司的云平台延伸出来，典型代表：阿里OS、。

优点：与互联网服务自然融合，轻松接入互联网应用。

缺点：基本上每个公司的产品都有不同的服务，很难做到平台中立，这限制了软件开发者的功能。

1）阿里iOS

AliOS是阿里巴巴自主研发的智能操作系统，致力于成为智能网联汽车的创新变量。 2017年10月，AliOS家族旗下面向物联网领域的轻量级物联网嵌入式操作系统AliOS正式开源。 AliOS是一款面向物联网领域的轻量级嵌入式操作系统。

致力于打造云一体化物联网基础设施设备。 具有极致性能、极简开发、云集成、丰富配置、安全防护等关键能力。 还支持终端设备连接阿里云Link，可广泛应用于智能家居、智慧城市、新出行等领域。

2)精简版操作系统

Lite OS是华为针对物联网领域推出的轻量级物联网操作系统。 它是华为IoT战略的重要组成部分。 具有轻量化、低功耗、互联、组件丰富、开发快速等关键能力。 基于物联网领域的业务特点打造领域技术栈，为开发者提供一站式完整的软件平台，有效降低了开发门槛，缩短了开发周期。 可广泛应用于可穿戴设备、智能家居、车联网等领域。

Lite OS客户覆盖抄表、停车、环保、共享单车、物流等多个行业，加速物联网行业发展和行业数字化转型。

3）很小

腾讯物联网终端操作系统tiny是腾讯针对物联网领域开发的实时操作系统。 具有低功耗、低资源占用、模块化、安全可靠等特点，可有效提高物联网终端产品的开发效率。

tiny提供精简的RTOS内核，可定制配置，可快速移植到多种主流MCU和模块芯片上。

并且基于RTOS内核提供丰富的物联网组件，内部集成主流物联网协议栈，可以帮助物联网终端设备和企业快速接入腾讯云物联网平台。

4) RT-(驻留技术)

RT-是一个集成实时操作系统内核、中间件组件和开发者社区的技术平台。 它由 和开源社区开发。 RT-也是一个完整、丰富、高度可扩展且易于开发的技术平台。 ，一款超低功耗、高安全性能的物联网操作系统。

RT-拥有物联网操作系统平台所需的所有关键组件。 经过14年的积累和发展，RT-拥有国内最大的嵌入式开源社区，广泛应用于能源、汽车、医疗、消费电子等行业，累计安装量超过2亿台，使它是国内最成熟、最稳定、安装量最大的开源RTOS，由中国人自主开发。

5) Arm Mbed操作系统

早在2014年，Arm就推出了面向物联网应用的开源嵌入式操作系统Mbed OS，它是一个单线程架构的物联网操作系统。 随着物联网的发展，对能够实现多线程任务的实时操作系统（RTOS）的需求变得越来越重要。

ARM最近推出了该操作系统的最新版本Mbed OS 5，它集成了实时操作系统CMSIS-RTOS RTX的核心，使得Mbed OS能够支持确定性、多线程实时程序，例如低延迟工业自动化控制和车联网。

mbed OS 5可以运行在所有-M系列产品上，并且具有良好的可扩展性。 如果你处理的是对性能要求不高的产品应用，那么只能保留mbed OS 5的核心功能，使其能够运行在只有8K内存的-M0芯片上。

部分国内外物联网操作系统厂商名单

5、行业总结

1、操作系统不是一个产品，而是一个生态系统。

操作系统无法独立存在，需要硬件的支持和软件开发者生态系统的支持。

在互联网时代，微软和英特尔的芯片是高度耦合的。 虽然对于PC厂商来说，片面支持并不符合长远利益。 这样做就相当于把自己命运的控制权交给了微软。 然而，由于英特尔和微软组成的商业联盟，许多PC制造商被迫就范。

在移动互联网时代，得到了ARM处理器的大力支持。 为了推动手机的普及，谷歌还于2007年宣布成立开放移动联盟，联合数十家公司共同拓展生态系统。 谷歌将其开源，允许各个硬件制造商参与其开发，并将自己的代码放入其中。

作为反例，孤傲的苹果早在20世纪90年代就经历了大量Mac平台开发者逃往Mac。 幸运的是，当时Mac已经树立了小众的产品形象，培养了一批忠实的消费者，所以才能够在市场主导的PC时代生存下来。

因此，以物联网为核心赛道的企业往往会在“云、边、端”部署多个物联网操作系统，如华为的鸿蒙OS和华为云、阿里的AliOS、Link Edge和阿里云、谷歌的、和谷歌云。

2、先发优势对于操作系统来说尤为关键，需要抓住机遇建立生态系统并快速扩大规模。

根据BCG波士顿咨询集团的市场分析，约80%的成功企业在前5年就获得了50%以上的市场份额。 他们平均用了7年的时间才达到市场份额的顶峰，市场份额约为80%。

从失败者的数据来看，他们前五年获得的平均市场份额为8%，峰值时仅为13%。 例如，微软的Phone和黑莓的操作系统最高时的市场份额仅为15%。

大约 40% 的操作系统胎死腹中。 如果不能快速扩大市场份额，可能连参与资格都没有，就被淘汰。

3、对于物联网来说，目前还没有一个操作系统可以支持类似设备的各种跨场景应用。

经过漫长的发展过程，PC和手机已经完成了硬件标准化的步骤，形成了更多功能由软件定义的局面。 因此，互联网时代和移动互联网时代的几乎可以支持所有类似的设备。

即便如此，为了获得更好的应用体验，不同的硬件仍然需要搭配不同的操作系统。

例如，苹果有四大操作系统：macOS、iOS、tvOS，分别对应笔记本/Mac台式机、/iPad、Apple Watch、Apple TV。

参考微软在PC和手机上的经验教训，一个成功的物联网操作系统不一定是原始操作系统的裁剪或改进版本，而更有可能是基于某种细分场景量身定制的新架构。 满足这一特定物联网场景的实时性、可靠性和个性化需求的操作系统。

往期文章回顾

研究| ADC芯片国产化潜力市场

研究| 5G基站核心部件——环行器、隔离器

IC系列| 06-芯片产业链概述