構筑基于物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)環(huán)境

1、構筑基于物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)環(huán)境最近跟物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)和移動互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的一些資深從業(yè)人員做了深入交流，就物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的概念和必要性、定位等進行了充分深入的溝通。首先說明的是，物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的概念被廣泛認同。同時，對物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)在整個物聯(lián)網(wǎng)領域的功能和地位，又有了更進一步的認識。下面簡單總結，供業(yè)界的朋友們參考評論。 物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的最基本功能，與Android操作系統(tǒng)在移動互聯(lián)網(wǎng)領域的地位和作用類似。先看一下Android，其最大的貢獻在于，實現(xiàn)了智能終端硬件和軟件的分離。任何應用程序開發(fā)者，基本不用考慮智能終端的物理硬件配置(CPU型號、內存、各種外設等)，只需根據(jù)Androi

2、d提供的編程接口編寫應用程序，就可以運行在所有基于Android的智能終端上。硬件的功能是有限的，如果軟件和硬件緊密捆綁不分離，則整個系統(tǒng)的功能也是有限的。但是一旦把硬件功能剝離出來，則通過軟件的變動，可以使得整個系統(tǒng)的功能大大擴充。舉例來說，帶閃光燈的拍照手機，如果硬件和軟件捆綁，則其功能就僅僅局限于一臺照相機和一部手機。但是軟硬件分離后，就可以變成手電筒、信號燈等原來無法實現(xiàn)的功能。對于物聯(lián)網(wǎng)來說，要實現(xiàn)類似移動互聯(lián)網(wǎng)一樣的良性發(fā)展，也需要達到軟硬件分離的效果。物聯(lián)網(wǎng)終端的硬件功能很有限，比如一個傳統(tǒng)的車載OBD模塊，僅僅提供定位、GPRS、車輛信息讀取等功能。但是通過額外的應用軟件，則可

3、以把OBD模塊變成一個防盜器(事先劃定位置范圍，超出后報警)，甚至其它功能設備。保險公司也可以定制開發(fā)自己的程序，安裝到OBD上，獲取必要的數(shù)據(jù)。這種通過軟件創(chuàng)新，把已知(硬件功能)變成未知(軟件功能)的能力，才是激發(fā)人類興趣的源泉，也是為行業(yè)帶來活力的關鍵。除此之外，物聯(lián)網(wǎng)還需要達到另外一種分離：硬件驅動程序與操作系統(tǒng)內核的分離。考慮這樣一種場景：電冰箱的內置攝像頭壞了，重新更換了一個新型號、功能更強大的攝像頭。這時候運行在冰箱內的操作系統(tǒng)，必須能夠根據(jù)新攝像頭的硬件特征(比如設備ID等)，自動從網(wǎng)上下載對應的驅動程序，然后安裝。這個過程對運行在操作系統(tǒng)上的應用程序來說是透明的。Androi

4、d貌似是無法做到硬件驅動程序與操作系統(tǒng)內核分離的，一旦增加一個新的硬件，必須編寫對應的驅動程序，然后重新編譯Android內核。下圖示意了基于這兩種分離思想(應用軟件與硬件分離、設備驅動與操作系統(tǒng)內核分離)，構筑的一個物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)體系： 圖中的實線表示永久邏輯連接，虛線表示臨時的邏輯交互。大概過程是這樣的：1、 物聯(lián)網(wǎng)終端(大到汽車、冰箱，小到門鎖、追蹤卡、手環(huán)等)上運行物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，以及基于物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的應用(APP)。APP從“M2M APP Store”上下載;2、 物聯(lián)網(wǎng)終端上運行的應用程序，由用戶通過智能手機進行控制。智能手機通過本地通道(比如藍牙、WiFi、Zigbee

5、等)連接到物聯(lián)網(wǎng)終端，控制終端上的APP的安裝和卸載，以及M2M終端的相關配置(安全信息等);3、 一旦物聯(lián)網(wǎng)終端上運行了一個APP，如果該APP是基于client-server模式(比如智能手機上的微信)，則物聯(lián)網(wǎng)終端需要跟APP的“應用程序后臺”進行交互，實現(xiàn)業(yè)務邏輯;4、 物聯(lián)網(wǎng)終端跟“終端管理后臺”建立持久的通信連接，用于實時更新物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)內核版本、實時更新物聯(lián)網(wǎng)終端的硬件驅動程序等。還是上面講的例子，一臺冰箱更換了內置攝像頭，這時候物聯(lián)網(wǎng)終端需要連接到終端管理后臺，去下載對應的驅動程序。一般情況下，終端管理后臺由物聯(lián)網(wǎng)終端制造廠商建立并維護，比如針對家電領域，是由家電廠商建設的，

6、針對汽車領域，則是由車廠建設;5、 物聯(lián)網(wǎng)終端上運行的APP，由第三方開發(fā)者或者ICP/ISP開發(fā)，并上載到M2M APP Store，供用戶按照需求下載;6、 物聯(lián)網(wǎng)終端之間能夠通過本地通信通道(藍牙、WiFi、Zigbee等)進行通信，這種通信無需借助后臺。比如，汽車到達路口后，可以跟信號燈通信，向信號燈注冊。這樣信號燈就能夠掌握各個方向的排隊汽車數(shù)量，然后根據(jù)數(shù)量來決定信號的變換，達到優(yōu)化交通的目的。物聯(lián)網(wǎng)終端之間的直接通信(端端通信)是物聯(lián)網(wǎng)關鍵能力之一，也是物聯(lián)網(wǎng)區(qū)別于移動互聯(lián)網(wǎng)的關鍵地方之一。為加深對這個生態(tài)模型的理解，舉一個餐飲行業(yè)的例子。先說一下需求吧，我經(jīng)常去家門口的一家餐館

7、吃飯，而且每次去，點的餐食基本都一樣。但現(xiàn)在的問題是，每次去都要排隊，點餐，交錢，然后拿餐牌，找座位，等待。顯然這是一個重復乏味的過程，如果能夠通過自動化的物聯(lián)網(wǎng)應用，使得這個過程簡化或者自動化，那就很理想了。我們開發(fā)一種通用的智能手環(huán)，智能手環(huán)上運行物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)。手環(huán)除了具備通用的鬧鐘提醒、身體生物指標測量和報告等功能外，還具備RFID功能，該功能的打開與否，由用戶控制，比如甩一下手環(huán)、按一個按鈕等。在餐館門口，安裝一套ID識別設備，一旦一個帶手環(huán)的人進入餐館，并打開了RFID功能，就立即被檢測到。檢測設備把進入者的ID上報給后端服務器，后端服務器進一步判斷這個人是否已經(jīng)有消費記錄。如果沒

8、有，OK，遵循通常的點餐、交錢、等待等流程，但是這個過程中，后臺系統(tǒng)會建立針對這個人的檔案，并記錄其點餐列表、等待時間、座位號等信息。如果這個人第二次來就餐，那好了，運行在手環(huán)上的APP(由餐館開發(fā)并上載到M2M APP Store，由用戶安裝到手環(huán)上)會立即震動提醒消費者，并通過自帶的小屏幕，自動把上一次點的餐食列表等信息呈現(xiàn)給消費者，讓消費者確認是否點同樣的餐食。如果確認點同樣的餐食，則消費者只需要找個空閑的位置坐下，然后等待即可，手環(huán)上的APP會自動檢測出座位號，并聯(lián)系餐館的后臺服務器下訂單。吃完后，通過手環(huán)確認一下，可自動完成支付，甚至可以對本次消費滿意度點評。顯然，排隊、點餐、交錢等

9、過程完全省略了，大大提升了就餐方便程度。要實現(xiàn)這個過程，最關鍵的一點就是，手環(huán)上需要運行一個餐館特定的APP，這個APP能夠跟RFID聯(lián)動，并跟餐館后臺交互，完成就餐過程的自動化。這樣的APP可能有多個，因為你可能要去很多餐館就餐。如果沒有物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的支持，這是無法做到的?；蛘哒f也可以做到，但是你的手腕上需佩戴很多手環(huán)，一個餐館一個。這樣的話，你的職業(yè)也變了，變成餐館的活體廣告牌了。這個餐飲行業(yè)的應用，幾乎把上面生態(tài)模型中的每個模塊都涉及到了：手環(huán)與餐館檢測系統(tǒng)的交互，屬于端端通信，手環(huán)上運行的APP，需要從M2M APP Store下載。具體下載哪些餐館的APP，由消費者通過智能手機控制

10、。手環(huán)上的任何一個APP，都需要跟自己的后臺進行通信。假設手環(huán)上的某個配件(比如某個按鈕、甚至RFID等)壞了，需要更換一個新的，這時候手環(huán)需要跟終端管理后臺進行通信，下載新配件的驅動程序。上述過程的最核心需求，就是物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)支持的兩大分離特性：應用軟件和硬件分離，操作系統(tǒng)內核和硬件設備驅動程序的分離。在物聯(lián)網(wǎng)領域，很多情況下，硬件終端的功能比手環(huán)簡單得多，無需或者無法運行第三方開發(fā)的APP。這種場景下，上述架構也可以很好的實現(xiàn)人與物的交互。舉例來說，為了實現(xiàn)對環(huán)境的實時檢測，未來可能會開發(fā)很多依靠太陽能供電、無顯示屏等外設的“環(huán)境監(jiān)測器”，以公共服務的形式，安裝到任何可以安裝的地方。用戶

11、通過智能手機，可以隨時讀取這些小玩意兒上的檢測數(shù)據(jù)。這時候，如果是第一次讀取某種型號監(jiān)測器上的數(shù)據(jù)，則首先用手機上的M2M APP Store客戶端軟件，掃一下監(jiān)測器上的二維碼，客戶端會自動根據(jù)二維碼中記錄的信息，到M2M APP Store上下載一個應用程序。這個應用程序調用藍牙、Zigbee等無線服務，從監(jiān)測器上獲取數(shù)據(jù)，然后顯示出來。基于這樣的一個物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)環(huán)境，可以改變很多既有的商業(yè)模式，達到更高效率的整體效果。比如下面這張圖，說明了這個效果： 如果沒有物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，那么應用程序提供商(騰訊/阿里等)就需要跟硬件設備提供商進行緊密捆綁，形成聯(lián)盟。這一個一個的聯(lián)盟，有點“龍虎

12、結姻”的感覺，強強聯(lián)合，但又不是一類生物。對消費者來說，也非常麻煩。比如你買了跟阿里結成聯(lián)盟的家電，那么就必須購買阿里的智能家居服務，即使騰訊做得更好，你也無法更換。但是如果有了物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，那么就會打破這種緊密耦合的關系。硬件廠商只需要通過物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，把硬件的能力暴露出來即可?；ヂ?lián)網(wǎng)廠商只需要開發(fā)對應的應用程序，放到M2M APP Store即可。具體怎么組合，由最終用戶決定?？赡艿囊环N場景是，阿里的家電控制、節(jié)能等功能做得很好，而騰訊的用戶感知、大數(shù)據(jù)分析做得更好，用戶會在家電上同時安裝兩個APP，分別獲取最好的體驗。顯然，這在沒有物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的時候是無法做到的。還有一個好處，就是

13、讓更專業(yè)的人，去做更專業(yè)的事?；ヂ?lián)網(wǎng)公司聚焦做用戶體驗，硬件廠商聚焦做硬件，God god and Satan unto Satan?；谶@樣一個生態(tài)環(huán)境架構，物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的架構大致如下： 通過定義標準的硬件驅動程序接口，實現(xiàn)操作系統(tǒng)內核與硬件驅動程序的分離。通過引入Java虛擬機，并定義基于C語言的標準API接口，實現(xiàn)應用程序與硬件的分離。這與Android的實現(xiàn)思路有雷同的地方，但是也有不同的地方：1、 物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的整體映像尺寸，必須是能夠高度伸縮的，以適應硬件資源受限的應用場景。比如既能夠適應手環(huán)等硬件資源相對豐富的應用場景，也能夠適應環(huán)境監(jiān)測器等不是非常智能的應用。具體

14、來說，操作系統(tǒng)的尺寸，應該能夠從10幾K甚至更小，到數(shù)十M的伸縮量級;2、 除提供Java接口外，物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)還應該提供標準的C語言接口，以應對高效率、高實時性的應用。比如，物聯(lián)網(wǎng)終端的生產廠商可以使用C接口，開發(fā)針對該硬件的高效應用，第三方企業(yè)則可以使用Java接口，開發(fā)可廣泛移植到同類設備上的應用;3、 物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的驅動程序框架，應該設計的足夠靈活和足夠兼容性，并能夠動態(tài)加載和卸載設備驅動程序;4、 物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的版本分支或者變種數(shù)量，會非常大。針對每隔行業(yè)，甚至每種硬件(比如汽車、冰箱等)，都會有一個對應的版本，這需要編譯開發(fā)工具進行良好的支持。除此之外，物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)還有很多其

15、它不同于一般智能操作系統(tǒng)的不同之處，在此不做詳細描述。最后，還是為作者正在主導開發(fā)的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)Hello China做一番招聘廣告。首先說明的是，為了適應不同的文化背景和國際化需求，Hello China這個名字后續(xù)要修改為HelloX，其中的X可以代表任何東西。這樣就貌似有點打招呼的意思，比如“Hello，car”，“Hello，ring”，通過這個操作系統(tǒng)，你能夠跟任何東西對話，符合物聯(lián)網(wǎng)的含義。英文的口號是“HelloX,through which you can talk to everything.”。Hello China操作系統(tǒng)的大部分功能都已實現(xiàn)，后續(xù)將向本文描述的物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)環(huán)境方向做進一步開發(fā)。這需要大量的相關人才的參與，不僅僅是操作系統(tǒng)內核的開發(fā)人員，更多的是生態(tài)環(huán)境相關模塊的開發(fā)人員：1、 Java開發(fā)人員，聚焦Java虛擬機的移植和定制、優(yōu)化，以及相關Java類庫和程序的開發(fā);2、 M2M APP Store開發(fā)人員，基于流行的分布式、大數(shù)據(jù)等架構，這部分也是整個物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)環(huán)境的核心;3、 編譯環(huán)境的開發(fā)和定制，當前基于Eclipse開放環(huán)境進行定制;4、 硬件驅動程序開發(fā)人員，基于HelloX操作系統(tǒng)的驅動程序框架，開發(fā)各類底層硬件的驅動程序;5、 操作系統(tǒng)內核優(yōu)化和開發(fā)。我們已經(jīng)設計了合理的利益分配制度，相信任何參與的人，只要有實實在在的付出，總