數字化時代，操作系統國產化是軟件國產化的根本保障，更是軟件行業亟需攻克的陣地。尤其是在智能制造的大趨勢下，面對日益復雜和不確定的外部環境，國產智能系統自主可控需求更加強勁，國產嵌入式操作系統的發展也駛入了快車道。

物聯網操作系統是新一代信息技術的重要組成部分。其通過傳感器、射頻技術、激光掃描技術以及全球定位技術等技術的綜合管理與應用，可以有效實現對于建筑、車輛以及相關物理設備的管理，從而實現了生活便捷性的提升與強化。

隨著大數據、云計算、人工智能等技術在物聯網場景中的深度應用，整個物聯網領域也變得越來越數字化、智能化和精細化，真正實現“萬物互聯”在這樣的時代背景下，需要怎樣的物聯網操作系統，如何才能開創物聯網發展的新空間？

一、應用落地和產業生態建設對物聯網操作系統的需求迫切

當前，隨著物聯網基礎能力的日趨成熟，各領域物聯網應用正加快探索和落地，同時也對各環節的物聯網技術提出了更多和更高的要求。其中操作系統作為連接軟硬件資源的核心中樞，各領域產業進步對其深化發展也提出了更多和更高的要求。

一是各領域需要能夠對海量設備進行建模的統一平臺。物聯網下游設備種類眾多、數量龐大，要實現高效協同的應用，就需要有能夠對海量設備進行建模的統一平臺。雖然在理論和技術層面，操作系統具備屏蔽終端差異化的能力，但具體實現仍面臨諸多技術難題和行業差異，目前尚沒有能夠以通用模式滿足大面積行業需求的物聯網操作系統。目前在通用層面，我國華為的鴻蒙OS始終面向萬物互聯進行擴張，但在細分領域仍需不斷適配具體行業標準和流程。而在一些簡單或快速開發領域，目前的AliOS、TencentOS Tiny等輕量化系統則更加便于應用。

二是應用研發需要更加通用的集成開發環境和工具。在桌面計算機和手機時代，基于Windows和安卓操作系統的集成開發環境，各領域開發了大量的應用，并構建了豐富的應用生態。例如安卓基于Linux內核，構建起完善的系統框架，為應用研發提供了通用且高效的開發環境。物聯網應用涉及的領域眾多、場景多樣，因此更需強大的操作系統提供便捷、高效的開發環境和工具。目前國外的Windows10 IOT、Android Things、谷歌Fuchsia OS等系統都已具備這樣的開放能力，而我國僅有華為的鴻蒙OS具備這樣的能力。

三是物聯網產業生態的完善，需要通過發展操作系統來推動。操作系統從誕生到形成規模效應，需與其關聯市場協同發展。例如，安卓與ARM架構互相協同，實現了對移動端設備的高度適配。Windows與英特爾x86架構相互適配、一同成長，實現了對桌面計算機市場壟斷。在物聯網領域，“操作系統﹢芯片架構”這一技術范式的本質理念同樣適用，但目前我國對此類成套技術的研發較少，由中科院孵化的中科物棲公司正在基于這一范式，推動“RISC-V芯片﹢物聯網操作系統”的應用模式落地。

二、構建屬于我們自己的物聯網時代操作系統

相比于電腦和智能手機，物聯網設備的類型和適用場景大大增加，既可以用在對算力和實時性要求非常高的車聯網場景，也能用于對功耗非常敏感的智能表計等領域。因此，物聯網終端設備面臨的問題也更加復雜，如：硬件碎片化、網絡協議多樣化、平臺接入復雜化和安全攻擊實體化等問題。傳統的開源嵌入式操作系統雖然可以解決部分問題，但無法應對更多的挑戰，也難以形成跨設備、跨芯片平臺、云端一體的物聯網應用生態。

倪院士指出，我國物聯網操作系統仍面臨頂層設計缺乏整體設計、關鍵核心能力積累不足、體系建立薄弱等發展瓶頸，并對國產物聯網操作系統提出三大殷切期望：一是持續加大對OneOS等國產操作系統的研發投入力度，推動政府和企業共同制定物聯網操作系統的頂層設計、技術標準與安全標準；二是重視原始創新；三是上下游能共同構建技術和生態體系，打通技術與應用之間的最后一公里。

在此背景之下，大型互聯網公司都在投入資源來發展自研的物聯網操作系統，如亞馬遜FreeRTOS，ARM Mbed OS，華為LiteOS和阿里AliOS Things等，而在通信領域具有深度積累的運營商，自然也不例外。

就在本月，圍繞著實時、安全、高效這三方面，OneOS3.0版本實現了全方位升級，打造了更快、更強、更安全的內核，提供了GUI、音視頻、定位等多種服務組件，為個人穿戴、智能家居、工業控制領域提供了安全可靠、便捷高效的開發體驗。

對于操作系統來說，內核是最核心、最重要的部分，到了3.0版本，OneOS的內核功能進一步豐富。首先，OneOS3.0支持對稱多處理器平臺，幫助高級應用提高運行效率；CPU親和度模型提高了任務執行效率，避免CPU進行上下文切換，浪費不必要的性能；MPU隔離保護實現內核態訪問空間和用戶態訪問空間的隔離，關鍵數據區禁止篡改，代碼段保護，提高系統的安全性可靠性；增加了可維可測功能，比如IPC跟蹤、中斷檢測、任務軌跡跟蹤、伙伴監控等，幫助開發人員檢測系統狀態、快速分析問題。

同時，OneOS3.0的內核性能也進一步提升。在Cortex-M4平臺上，任務切換小于3us，中斷響應最大時延小于6us，任務同步小于2.4us，任務通信小于6.3us；在多核Cortex-A9平臺上，核間任務同步小于1.3us，核間任務通信小于2.0us；任務調度時間復雜度也在主流RTOS系統中名列前茅。

在工業控制方面，OneOS整合行業基礎能力，并結合工業數字化的市場需求進行能力整合及能力優化。在PLC產品方向，OneOS與德國CODESYS合作開發的軟PLC開發套件，遵循IEC61131-3標準，結合工業互聯網遠程調試、遠程運維的需求痛點，采用5G技術打通上位機、PLC設備間的無線通信及云端通道，減少現場布線的同時，實現跨廣域網靈活運維；在運動控制方向，遵循CNC數控加工編程規范，OneOS采用高效的CNC數控算法，實現高效的G代碼解析與執行能力。得益于OneOS極低的資源占用和高效的實時響應，使多任務CNC技術在普通MCU平臺運行成為可能；在通信能力方向，OneOS不僅提供包括Modbus、CANopen、EtherCAT、EtherNET等主流的現場總線協議棧，同時也深度支持5G、4G網絡特性，向工業客戶提供低時延、高可靠的工業通信能力。

三、安全可靠是實現萬物互聯的基石

面對千萬級別的終端規模，操作系統的安全性和防護能力對所有客戶來說都至關重要。作為新型的關鍵基礎設施，物聯網設備中的數據大多是具體應用場景中的實時感知數據，其中不乏重要行業的敏感數據，數據安全保障是物聯網產業健康發展的重要基礎。隨著萬物互聯時代的到來，未來還會有越來越多的智能終端需要兼容性更強、更加安全可靠的操作系統。

對于輕量化的物聯網操作系統來說，更需要對軟硬件之間的協同和系統所占大小等方面進行綜合考慮。在物聯網環境中，一般數據將經歷感知、傳輸、處理這一生命周期，OneOS提供的安全組件可為數據安全各個環節提供輕量化解決方案，為物聯網數據保駕護航。而本次發布的OneOS3.0是LTS版本（長周期支持版），經歷了廣泛的和深入的測試，包含了大量安全積累和穩定性方面的改進。

在終端數據保護方面，OneOS安全團隊自研出輕量級的國產商用密碼SM系列算法套件，同時針對物聯網終端小資源的特點進行了專門的優化設計，大大減少了套件本身對終端資源的占用，在同等硬件環境下，OneOS國密算法套件資源占用可減少34%，而加密效率可提升30%，大大降低了終端設備資源壓力，可以為更廣泛的設備提供數據保護。

在網絡數據傳輸方面，為了給通信雙方提供安全的通道，保證傳輸的數據安全可靠，OneOS針對物聯網場景開發了輕量級的DTLS 1.3安全傳輸協議棧，在內存資源占用減少54%的同時，還可以使得握手效率提升43%，滿足各類網絡環境下數采終端及智能設備的敏感數據安全傳輸需求。

四、各行各業都亟待整體解決方案出現

對于物聯網來說，最突出的一個特征當屬“碎片化”現象嚴重，不同行業當中的硬件設備各異，軟件也是“百花齊放”，這不僅導致了很多無謂的重復開發，也造成設備之間彼此割裂，難以形成真正的萬物互聯體驗。為了解決這個問題，很多企業都在提出物聯網的行業解決方案，涵蓋了物聯網應用、操作系統、終端等各個層次。對于操作系統層面來說，上層的各類應用通過它屏蔽了底層硬件工作方式的不同，只需專注于功能的實現即可，打破了設備之間的壁壘界限，從而促進應用的開發與部署更加快捷高效。

為加快推動物聯網產業深化發展，打造適配產業需要的物聯網操作系統，筆者提出以下三方面建議。

一是加強技術標準建設。加快建立和推廣重點行業的技術標準，推動軟硬件體系協同進步與規模化發展。在消費電子、智能交通、智能家居、物流跟蹤等領域建立并推廣設備參數、通信協議、接口參數等方面的國家標準，以標準建設帶動操作系統與行業深度融合，逐步形成“以產業促標準，以標準促生態”的良性發展局面。

二是促進技術創新發展。鼓勵物聯網操作系統開源社區建設，針對目前主流的操作系統技術路線（嵌入式、裁剪式、輕量化、通用型），打造專項開源項目，推動開源技術資源的迭代與積累。完善物聯網操作系統技術協同創新體系，打造政、產、學、研、用和投資協同發展的體制機制，為技術創新發展匯聚更多資源、探索更多路徑。

三是推動產業生態發展。在市場端，要鼓勵物聯網操作系統向垂直行業應用縱深發展，鼓勵領軍企業帶頭，以操作系統為平臺整合資源，在重點行業探索和建立行業上下游合作模式，形成大中小企業融通發展格局。在政策端，由主管部門牽頭成立產業聯盟，促進產業鏈上下游協作、加強產業間協同，合作探索操作系統與硬件體系協同發展創新路徑。

展望未來，物聯網操作系統的發展之路依然嚴峻，最大的困擾是沒有一個可持續的商業模式，無論多大的企業都很難持久投入。傳統嵌入式OS授權和服務模式在這個領域很難奏效，互聯網企業不惜重金投入開發，開源建立其生態，目標就是引流，未來靠數據盈利，但周期一定是很長的。物聯網操作系統在某些垂直市場有了一些商機，比如汽車通信與控制架構改變、車機顯示升級和安全認證帶來商業軟件收費機會。對于國內廠商，如果沒有成功的商業模式支撐， 物聯網操作系統市場的挑戰是十分嚴峻的。面對未來，夯實客戶基礎、鞏固主力市場、與芯片公司和產業巨頭合作、共建互利互惠的商業模式，是當務之急。

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