Huawei LiteOS加速物联网终端智能化

责任编辑:王德清 2017.12.29 12:33 来源:通信世界全媒体

在个人电脑时代,微软的Windows是电脑操作系统的霸主。在智能手机时代,谷歌Android和苹果iOS抓住机会,成为手机操作系统市场的双雄。物联网时代已经到来,Huawei LiteOS通过开源,有意与业界伙伴一起努力打造IoT领域的“Android”,做大物联网产业生态。

随着人与人的连接向人与物、物与物的连接转移,物联网市场充满了想象空间。未来,成百上千亿的物联网终端将会联网,它们需要跑应用,做简单的计算,与其他物、边缘网关和云进行通信,而且通常运行在性能不高的MCU(微控制器)芯片上,使用电池供电。不同行业应用中的物联网终端类型多种多样,使用异构的硬件和不同类型的连接协议。如何满足海量终端的这些多样化需求,是物联网时代给操作系统带来的新机遇和挑战。

2015年华为发布“1+2+1”的物联网战略,Huawei LiteOS作为战略的重要组成部分,是支持物联网终端产业快速发展、使能终端设备智能化的软件开发平台。Huawei LiteOS发布以来,支持了很多优秀产品的上市,包括华为高端智能手机、可穿戴设备、物联网芯片等,设备使用量已经超过5000万。同时,Huawei LiteOS结合自身优秀实践经验,积极与第三方芯片、终端厂家合作,为产业发展贡献力量,共同迎接千亿连接时代的到来。

Huawei LiteOS提供统一开放的API,可广泛应用于智能家居、可穿戴设备、车联网、制造业等领域,以轻量级、低功耗、快速启动、互联互通、安全稳定等关键能力,通过开源、开放的方式,为开发者提供 一站式 服务,有效降低开发门槛,缩短开发周期。

差异化的竞争力

物联网操作系统的设计相对于电脑、手机操作系统有着特殊的需求,包括需要有模块化、可升级的架构,内核可伸缩,功耗低,支持丰富的连接协议,支持各种硬件和芯片解决方案,具备端侧的安全能力等。

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图1  Huawei LiteOS架构图

针对物联网操作系统的设计挑战,Huawei LiteOS为物联网终端厂商提供一站式的完整软件开发平台,包括模块化的中间件框架,可以有效降低开发门槛,缩短产品开发周期。如图1所示。

轻量级

Huawei LiteOS是轻量级的物联网操作系统,具备强大的互通能力,支持轻量级端侧安全。

可扩展的轻量级内核:最小内核尺寸仅为6KB,具备快速启动、低功耗等优势。

支持丰富的连接协议:互联框架包含完整的端云互通应用协议栈,支持与华为OceanConnect IoT平台的默认连接,同时也支持接入第三方平台;支持WiFi、蓝牙、Zigbee、以太网、NB-IoT等多种网络接入协议,满足不同类型终端的需求。

对于能力和资源(内存、存储、CPU等)受限,成本、功耗敏感的弱终端,比如LPWA场景里的水表、气表、车检器等,Huawei LiteOS提供基本双向认证、DTLS加密传输、远程升级等基础安全能力,对于功耗十分敏感的场景,Huawei LiteOS还提供针对安全传输协议进行的轻量级优化和DTLS+优化。

Huawei LiteOS内嵌在Huawei Boudica芯片里,基于Open API,终端厂商可以完成设备侧应用程序快速开发,并与NB-IoT网络和华为OceanConnect IoT平台完成无缝对接,降低NB-IoT终端的开发难度,加速产品的商用。

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图2  Huawei LiteOS内嵌在华为Boudica NB-IoT芯片里

成熟商用

Huawei LiteOS已支持华为内部产品累计出货量超过5000万台。2016年第四季度以来,使用Huawei LiteOS的智能猫眼、智能门铃、安防摄像头等智能家居产品出货量已经超过10万台。

随着2017年NB-IoT的规模商用进程,使用Huawei LiteOS的各种NB-IoT智能设备,包括智能水表/气表、车检器、路灯、邮筒、单车智能锁等,出货量预计将超过300万台。

开放

Huawei LiteOS已经支持13家Top级的主流MCU类型和内核架构,已经支持40多款业界主流的MCU官方开发板及超过8款NB-IoT开发套件。

此外,Huawei LiteOS开源社区给开发者提供了从了解-体验-下载-学习-交流-支持的全生命周期服务,让LiteOS学习更轻松,开发更简单。2016年第四季度以来,开源社区上发布3个版本,社区开发者数量超过30000人。

商用案例

智慧渔业

水产养殖是非常艰苦和危险的工作,比如养殖人需要半夜巡塘,拿着手电筒到池塘边查看鱼虾蟹的生活状况;不管严寒酷暑,都要定期检查水产养殖环境。

为了减轻水产养殖行业的工作压力, Huawei LiteOS的合作伙伴亿琪软件推出渔家宝解决方案,实现7*24小时不间断的监控,通过数据分析,为养殖户提供辅助决策支持。

这一方案在池塘边安装各类采集终端,从空气和水中收集各类数据,由控制箱进行汇总。随后,收集来的数据通过2/3/4G或NB-IoT网络,上传至智慧水产养殖云,统一汇总处理。智慧中心负责分析业务模型,全程监控和管理这些数据。移动APP端将数据监控变得易如反掌,而且可以随时随地通过移动端实现远程控制,大大减轻了养殖户的烦恼。

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智慧水产解决方案

渔家宝智慧水产解决方案在移动式和野外传感器中集成了Huawei LiteOS,运用其开放能力,能够快速实现外部设备的对接;由于传感器传输频率高,应用Huawei LiteOS的低功耗特性,一节只有手机1/3电量的电池可以运行长达1年。此外,在控制箱内也集成了Huawei LiteOS,利用已集成的互联协议栈和字节流传输能力,节省了开发成本和网络使用成本。

Huawei LiteOS完美兼容NB-IoT芯片,与NB-IoT芯片配合,在OceanConnect平台上可灵活定制profile和编解码插件,增强了渔家宝应用的扩展性、伸缩性和安全性。

基于Huawei LiteOS完善的生态体系,渔家宝终端在开发的过程中,无需二次移植即可将LiteOS直接应用于MCU上。同时,LiteOS提供了完备的NB-IoT接口封装API以及OceanConnect接入代码示例,合作伙伴在设备开发的过程中,无需再深入学习AT指令以及与平台的南向对接指南,使得终端的开发对接时间由之前的一个月降低为一周,大大缩短了终端监测设备的开发速度,提升了开发质量。

应用渔家宝方案后,养殖户足不出户即可掌握水产环境状况,不再为水质变化无常而整夜无眠,在遇到养殖问题时,还可以与在线专家进行咨询沟通;渔业管理部门通过后台管理系统的大数据分析结果,为区域内养殖户提供政策指导,为水产品的销售提供帮助。

智慧信筒

邮政信筒是最常见的基础设施,如德国境内有百万级数量的信筒,承载日常信函、文件和包裹的投递,是最常见的物流领域哑终端之一。由于无法事前知道信筒内的信件数量,邮递员需要对管理片区内的每个信筒都打开查看,如果信筒为空就会导致空跑,造成人力浪费。

华为合作伙伴中科创达基于Huawei LiteOS打造了智慧信筒解决方案,实现对信筒内信件数量的实时收集,并通过低功耗NB-IoT网络回传至应用平台,邮递员在出发前可以根据信筒内信件的数量自动规划取信路线,避免无谓的人力消耗。

该方案在现有的信筒中安装两个传感器,一个监测送信口的信件投递,另一个监测信筒门的开门取信动作。两个传感器的数据汇总到监测终端进行滤波和处理,并将信件计数结果以及信号质量、GPS位置信息以及电池电量等信息,通过NB-IoT网络回传到IoT平台,再由IoT平台实现对监测终端的统一管理,并将信件数据传达至应用平台,提供路线规划、设备状态通知等功能。

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智慧信筒解决方案

Huawei LiteOS以技术和方案优势支持了智慧信筒方案的快速集成开发,其与MCU深度结合,以低功耗的处理机制降低MCU运行功耗,结合NB-IoT网络,能显著延长监测终端的电池寿命,预估在每小时投信一次的频度下能支撑3年的持续运行。此外,Huawei LiteOS的端云套件使监测设备的开发以及与云端平台的对接简单而快捷,以直观的API接口封装屏蔽底层的协议对接过程和通信机制,给开发人员带来极大的便利。

生态及合作策略

Huawei LiteOS优先聚焦于轻量级、低功耗场景,通过开源、开放方式,期望构筑发展的生态圈范围主要包括芯片商、解决方案提供商、终端厂家、运营商等,携手实现联合创新,共赢物联网时代。

Huawei LiteOS已经建立了完善的开源体系和支持渠道,开发者和商用伙伴可在华为开发者社区(developer.huawei.com/ict/cn/site-iot/product/liteos)、Huawei LiteOS官网(www.huawei.com/liteos)上获取LiteOS的支持文档、技术资料以及相关的解决方案,并可在技术论坛上与专家进行互动获取及时的技术支持,Huawei LiteOS的源码可以在GitHub(github.com/LITEOS/LiteOS_Kernel)上进行下载。

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