第1章 物联网操作系统概述

1.1 物联网体系架构与“碎片化”问题

物联网（Internet of Things, IoT）是麻省理工学院教授Kevin Ashton在20世纪90年代创造的一个术语，顾名思义，物联网就是将物与物连接起来的网络，区别于互联网时代的人与人通过固定或移动终端互联。物联网是以物体的连接为主导，在全世界范围内建造万物互联互通的庞大网络。在这张庞大的网络上，所有的智能设备可以在任何时间和地点与人或对等的智能设备进行连接、数据交互以及对其进行管理。

显而易见，物联网将大大扩展人的感知范围，为人与物、物与物之间带来全新的交互方式。移动互联网时代之后，即下一个十年人们将进入一个全新的物联网和智联网时代。根据联发科的测算，全球PC/NB互联网时代的联网设备仅为10亿量级；移动互联网时代的联网设备有数10亿量级；而物联网时代的联网设备将达到1000亿量级。这些巨额的设备数量之后，蕴含着巨大的经济和社会价值。

技术层面来看，一种常见的物联网技术体系架构如图1-1所示，其中位于最底层的是各种各样的感知设备（连接各种各样不同的传感器）。这些感知设备使用不同的通信方式、通过各种不同的网络接入方式接入核心网络，从而到达自己所属的数据管理平台。在此之上，是各种物联网的应用和服务。

图1-1 物联网技术体系架构

由图1-1可知，物联网的应用和开发是一个较为“碎片化”的问题。物联网的“碎片化”问题近些年已经成为一个不争的事实，行业已经形成共识。总结起来，这种“碎片化”主要体现在以下几个方面：第一，终端传感器电气接口的碎片化。物联网终端的传感器接口可能是数字的，也可能是模拟的，数字的话又有很多不同的数字总线协议，使得对多种不同传感器的电气接口访问成为处理器编程的一个繁重工作。而通信模块的电气接口也有同样的问题。第二，终端传感器的访问协议的碎片化。每个传感器的配置、访问和操作的协议是不一样的，不同的用户，每一个不同的传感器的访问都需要重复进行编程配置。第三，终端通信接入方式的碎片化。其可能是有线网络接入或者总线方式接入，也可能是无线网络接入，而无线网络接入方式又有近距离的蓝牙、超宽带，中等距离的ZigBee、Wi-Fi，传统广域的2G和4G接入，以及近年来方兴未艾的LoRa、NB-IoT等。第四，纷繁复杂的处理器所引起的碎片化。不同的处理器以及相应的板级资源配置使得开发者需要面对各种不同的板级硬件。第五，物联网平台的碎片化。近年来物联网平台发展迅速，但是从物联网终端到物联网平台之间的数据接入传输协议并没有一个统一的协议，终端设备连接到不同的平台需要进行重复的编程工作。

在新一轮的物联网发展浪潮中，物联网的“碎片化”问题将在很大程度上成为一个制约因素。事实上，在每个不同的物联网应用中，很多“碎片化”的工作其实都是重复性劳动，是对人力资源的极大浪费。在开发人员和开发预算一定的情况下，碎片化将会很大程度上阻止物联网应用行业的迅速发展。因此，如果能够解决这些“碎片化”的问题，将极大地促进物联网系统的开发效率，缩短从设想到原型系统再到商用产品的开发周期。解决物联网“碎片化”的一个重要途径，就是使用物联网操作系统。当然，物联网操作系统的作用还远不止这一点。