物联网 *** 作系统的体系架构

物联网 *** 作系统由内核、辅助外围模块(文件系统、图形用户界面、通信协议栈、各类常见设备的驱动程序等)、集成开发环境等组成，基于此，可衍生出一系列面向行业的特定应用。
物联网 *** 作系统与传统的个人计算机 *** 作系统和智能手机类 *** 作系统不同，它具备物联网应用领域内的一些独特特点，现说明如下。
物联网 *** 作系统内核的特点
1、内核尺寸伸缩性强，能够适应不同配置的硬件平台。比如，一个极端的情况下，内核尺寸必须维持在10K以内，以支撑内存和CPU性能都很受限的传感器，这时候内核具备基本的任务调度和通信功能即可。在另外一个极端的情况下，内核必须具备完善的线程调度、内存管理、本地存储、复杂的网络协议、图形用户界面等功能，以满足高配置的智能物联网终端的要求。这时候的内核尺寸，不可避免的会大大增加，可以达到几百K，甚至M级。这种内核尺寸的伸缩性，可以通过两个层面的措施来实现：重新编译和二进制模块选择加载。重新编译措施很简单，只需要根据不同的应用目标，选择所需的功能模块，然后对内核进行重新编译即可。这个措施应用于内核定制非常深入的情况下，比如要求内核的尺寸达到10K以下的场合。而二进制模块选择加载，则用在对内核定制不是很深入的情况。这时候维持一个 *** 作系统配置文件，文件里列举了 *** 作系统需要加载的所有二进制模块。在内核初始化完成后，会根据配置文件，加载所需的二进制模块。这需要终端设备要有外部存储器(比如硬盘、Flash等)，以存储要加载的二进制模块;
2、内核的实时性必须足够强，以满足关键应用的需要。大多数的物联网设备，要求 *** 作系统内核要具备实时性，因为很多的关键性动作，必须在有限的时间内完成，否则将失去意义。内核的实时性包涵很多层面的意思，首先是中断响应的实时性，一旦外部中断发生， *** 作系统必须在足够短的时间内响应中断并做出处理。其次是线程或任务调度的实时性，一旦任务或线程所需的资源或进一步运行的条件准备就绪，必须能够马上得到调度。显然，基于非抢占式调度方式的内核很难满足这些实时性要求;
3、内核架构可扩展性强。物联网 *** 作系统的内核，应该设计成一个框架，这个框架定义了一些接口和规范，只要遵循这些接口和规范，就可以很容易的在 *** 作系统内核上增加新的功能的新的硬件支持。因为物联网的应用环境具备广谱特性，要求 *** 作系统必须能够扩展以适应新的应用环境。内核应该有一个基于总线或树结构的设备管理机制，可以动态加载设备驱动程序或其它核心模块。同时内核应该具备外部二进制模块或应用程序的动态加载功能，这些应用程序存储在外部介质上，这样就无需修改内核，只需要开发新的应用程序，就可满足特定的行业需求;
4、内核应足够安全和可靠。可靠性就不用说了，物联网应用环境具备自动化程度高、人为干预少的特点，这要求内核必须足够可靠，以支撑长时间的独立运行。安全对物联网来说更加关键，甚至关系到国家命脉。比如一个不安全的内核被应用到国家电网控制当中，一旦被外部侵入，造成的影响将无法估量。为了加强安全性，内核应支持内存保护(VMM等机制)、异常管理等机制，以在必要时隔离错误的代码。另外一个安全策略，就是不开放源代码，或者不开放关键部分的内核源代码。不公开源代码只是一种安全策略，并不代表不能免费适用内核;
5、节能省电，以支持足够的电源续航能力。 *** 作系统内核应该在CPU空闲的时候，降低CPU运行频率，或干脆关闭 CPU。对于周边设备，也应该实时判断其运行状态，一旦进入空闲状态，则切换到省电模式。同时， *** 作系统内核应最大程度的降低中断发生频率，比如在不影响实时性的情况下，把系统的时钟频率调到最低，以最大可能的节约电源。
物联网 *** 作系外围模块的特点
外围模块指为了适应物联网的应用特点， *** 作系统应该具备的一些功能特征，比如远程维护和升级等。同时也指为了扩展物联网 *** 作系统内核的功能范围，而开发的一些功能模块，比如文件系统、网络协议栈等。物联网 *** 作系统的外围模块(或外围功能)应该至少具备下列这些：
1、支持 *** 作系统核心、设备驱动程序或应用程序等的远程升级。远程升级是物联网 *** 作系统的最基本特征，这个特性可大大降低维护成本。远程升级完成后，原有的设备配置和数据能够得以继续使用。即使在升级失败的情况下， *** 作系统也应该能够恢复原有的运行状态。远程升级和维护是支持物联网 *** 作系统大规模部署的主要措施之一;
2、支持常用的文件系统和外部存储。比如支持FAT32/NTFS/DCFS等文件系统，支持硬盘、USB stick、Flash、ROM等常用存储设备。在网络连接中断的情况下，外部存储功能会发挥重要作用。比如可以临时存储采集到的数据，再网络恢复后再上传到数据中心。但文件系统和存储驱动的代码，要与 *** 作系统核心代码有效分离，能够做到非常容易的裁剪;
3、支持远程配置、远程诊断、远程管理等维护功能。这里不仅仅包涵常见的远程 *** 作特性，比如远程修改设备参数、远程查看运行信息等。还应该包涵更深层面的远程 *** 作，比如可以远程查看 *** 作系统内核的状态，远程调试线程或任务，异常时的远程dump内核状态等功能。这些功能不仅仅需要外围应用的支持，更需要内核的天然支持;
4、 支持完善的网络功能。物联网 *** 作系统必须支持完善的TCP/IP协议栈，包括对IPv4和IPv6的同时支持。这个协议栈要具备灵活的伸缩性，以适应裁剪需要。比如可以通过裁剪，使得协议栈只支持IP/UDP等协议功能，以降低代码尺寸。同时也支持丰富的IP协议族，比如Telnet/FTP/IPSec/SCTP等协议，以适用智能终端和高安全可靠的应用场合;
5、对物联网常用的无线通信功能要内置支持。比如支持GPRS/3G/HSPA/4G等公共网络的无线通信功能，同时要支持Zigbee/NFC/RFID等近场通信功能，支持WLAN/Ethernet等桌面网络接口功能。这些不同的协议之间，要能够相互转换，能够把从一种协议获取到的数据报文，转换成为另外一种协议的报文发送出去。除此之外，还应支持短信息的接收和发送、语音通信、视频通信等功能;
6、内置支持XML文件解析功能。物联网时代，不同行业之间，甚至相同行业的不同领域之间，会存在严重的信息共享壁垒。而XML格式的数据共享可以打破这个壁垒，因此XML标准在物联网领域会得到更广泛的应用。物联网 *** 作系统要内置对XML解析的支持，所有 *** 作系统的配置数据，统一用XML格式进行存储。同时也可对行业自行定义的XML格式进行解析，以完成行业转换功能;
7、支持完善的GUI功能。图形用户界面一般应用于物联网的智能终端中，完成用户和设备的交互。GUI应该定义一个完整的框架，以方便图形功能的扩展。同时应该实现常用的用户界面元素，比如文本框、按钮、列表等。另外，GUI模块应该与 *** 作系统核心分离，最好支持二进制的动态加载功能，即 *** 作系统核心根据应用程序需要，动态加载或卸载GUI模块。GUI模块的效率要足够高，从用户输入确认，到具体的动作开始执行之间的时间(可以叫做click-launch时间)要足够短，不能出现用户点击了确定、但任务的执行却等待很长时间的情况;
8、支持从外部存储介质中动态加载应用程序。物联网 *** 作系统应提供一组API，供不同应用程序调用，而且这一组 API应该根据 *** 作系统所加载的外围模块实时变化。比如在加载了GUI模块的情况下，需要提供GUI *** 作的系统调用，但是在没有GUI模块的情况下，就不应该提供GUI功能调用。同时 *** 作系统、GUI等外围模块、应用程序模块应该二进制分离， *** 作系统能够动态的从外部存储介质上按需加载应用程序。这样的一种结构，就使得整个 *** 作系统具备强大的扩展能力。 *** 作系统内核和外围模块(GUI、网络等)提供基础支持，而各种各样的行业应用，通过应用程序来实现。最后在软件发布的时候，只发布 *** 作系统内核、所需的外围模块、应用程序模块即可。
物联网 *** 作系统集成开发环境的特点
集成开发环境是构筑行业应用的关键工具，物联网 *** 作系统必须提供方便灵活的开发工具，以开发出适合行业应用的应用程序。开发环境必须足够成熟并得到广泛适用，以降低应用程序的上市时间(GTMT)。集成开发环境必须具备如下特点：
1、 物联网 *** 作系统要提供丰富灵活的API，供程序员调用，这组API应该能够支持多种语言，比如既支持C/C++，也支持Java、Basic等程序设计语言;
2、 最好充分利用已有的集成开发环境。比如可以利用Eclipse、Visual Studio等集成开发环境，这些集成开发工具具备广泛的应用基础，可以在Internet上直接获得良好的技术支持;
3、 除配套的集成开发环境外，还应定义和实现一种紧凑的应用程序格式(类似Windows的PE格式)，以适用物联网的特殊需要。通过对集成开发环境进行定制，使得集成开发环境生成的代码，可以遵循这种格式;
4、 要提供一组工具，方便应用程序的开发和调试。比如提供应用程序下载工具、远程调试工具等，支撑整个开发过程。
可以看出，上述物联网 *** 作系统内核、外围模块、应用开发环境等，都是支撑平台，支撑更上一层的行业应用。行业应用才是最终产生生产力的软件，但是物联网 *** 作系统是行业应用得以茁壮生长和长期有效生存的基础，只有具备了强大灵活的物联网 *** 作系统，物联网这棵大树才能结出丰硕的果实。

互联网大数据和物联网大数据的最大区别，一是互联网大数据的多样且复杂性，二是物联网大数据的数据格式会比互联网大数据更加规范标准，三是互联网大数据产生者主要是人，物联网大数据产生者是物。
1 互联网大数据来源更加广泛，数据也更加多样
截至到2019年6月，中国互联网络发展状况统计报告显示，我国网民规模达854亿人，这个数字已经占据中国人口接近61%，同时我国网民还在不断的增加。
人们可以在网上购物、浏览新闻、发微博、看视频等等，现在几乎所有的生活行为，都可以在互联网上得到解决。你可以以任何方式进行上网，手机、电脑、平板、电子手表等等，人们上网的入口越来越丰富，同时你的上网行为所产生的数据也会越复杂。
人们在上网的同时，也会产生巨大的行为数据。你的购物订单、浏览的新闻、视频、查看的商品、关注等，你的数据最终都会存储在互联网公司的数据库中，同时这个数据是非常巨大的。
我们也很难为互联网大数据定义一个统一的格式，每个网民都有自己的习惯行为，他们每天所产生的数据可以都是不一样的。互联网大数据产生者主要是人，物联网大数据产生者是物。
2 物联网设备产生的数据格式更规范标准，便于组织存储
物联网最大的一个特点，就是各种物联网设备互相互连接，实现信息共享。物联网会实时上报监测到的环境指标，比如土地上的物联网设备，可以监测到土壤的水分湿度，从而调整是否需要浇水，物联网设备每天都会产生巨大的数据。
同时，由于物联网大数据来源于物联网设备，再进行物联网设备开发部署之前，其实这个物联网采集什么数据、以及数据的格式都已经指定好，采集数据的程序也已经部署在物联网设备中，它只需要实时按照程序的命令执行。所以物联网设备产生的数据有一个特点就是数据格式不复杂，相较于互联网数据，格式也更加的标准

物联网介绍编辑
物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化三个重要特征。物联网可以将无处不在的末端设备和设施，包括具备“内在智能”的传感器、移动终端、工业系统、楼控系统、家庭智能设施、视频监控系统等和“外在使能”的，如贴上RFID的各种资产、携带无线终端的个人与车辆等等的“智能化物件”或“智能尘埃”，通过各种无线和/或有线的长距离和/或短距离通讯网络实现互联互通、应用大集成以及基于云计算的营运等模式，在内网、专网、和/或互联网环境下，采用适当的信息安全保障机制，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持等管理和服务功能，实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。
控制技术的发展编辑
在“应用引领产业发展”的感召下，物联网应用已经扩展到多个行业领域，包括安防、控制、电力、交通、环境监测等等。而在控制技术的发展历程中，是与计算机技术、数字技术、通信网络技术等高新技术的发展息息相关的，现在又与物联网技术产生了关联。正是各种新兴技术的发展，才推动了控制器的快速发展。目前国际上知名的控制器品牌有美国AB，ABB，松下，西门子，施耐德等，国产品牌主要有朗德华，腾控，信捷等。
物联网控制器编辑
朗德华CRD系列的控制器及扩展模块均采用开放的通讯协议技术，所有支持标准通用协议的第三方设备均能进入现有网络，所以备品备件易于取得并有适当的替代品，在国内具有良好的支持。公司最新技术核心——Niagara体系架构，是一个具有开创性的体系架构，其支持BACnet、LonWorks、Modbus等标准协议及Java、Web等开放的IT技术，提供JAVA、API对私有协议的开发集成提供了可能，对业内大多数数据库系统也提供支持。
朗德华完全开放的CRD控制系统与Niagara体系架构相结合，形成了最新一代的物联网控制器。该物联网控制器具有：1、可靠性--采用集散型控制系统，即将任务分配给系统中每个现场处理器，免除因系统内某个设备的损坏而影响整个系统的运行。联接于同一网络的多台CRD控制器能进行点对点的通信，分别执行不同的任务或同一任务的不同程序段，不需通过上一级处理器。2、开放性--系统采用BACNET、LON等扩展技术，从DDC配置分析表可以看出DDC在系统上已具有冗余考虑，并在设备方面也做了部分冗余设计。系统可在日后任何地方加插现场控制器及 *** 作员终端而不会影响本系统正常 *** 作。3、先进性--能集成各种设备，支持多种标准或非标准协议，提供API接口，能根据其它设备的协议开发相应驱动；基于Internet及分布的网络管理，通过Internet实现实时监控；与企业系统共享监控信息；提供一个应用服务器；支持多个开放标准及传统的系统；基于JAVA平台，使用JAVA虚拟机，与硬件平台无关；使用预建的部件，其它部件可即插即用；具有强大的可扩展性，基于网络的安全性。
朗德华物联网控制器在技术方面严格按照国际和国家现行的相关标准规范执行，符合①IEEE Std 739-1995,《IEEE Recommended Practice for Energy Management in Industrial and Commercial Facilities》、②《IPMVP国际节能效果测量和认证规程》、③《电能计量装置技术管理规程》DL/T 448-2000、④《国家机关办公建筑和大型公共建筑能源审计导则》等等。所以该物联网控制器具有很高的性能价格比。并且其强大的管理功能，能最大限度的降低设备的运行成本；系统中的现场处理器足够应付日后技术的快速发展，现阶段的投资可以得到充分利用及保护。通过系统提供的数据开放功能及强大的数据报表功能，用户可以轻而易举地详细分析系统能源使用情况，方便用户进行能源分析，进行有效的能源管理。

物联网技术虽然发展迅速，但仍存在以下不足之处：
1 安全问题：物联网设备和系统的安全问题一直是一个热点和难点，缺乏有效的安全保护措施容易导致设备被攻击、信息泄露等问题。
2 标准化问题：由于物联网涉及到多个领域和技术，标准化工作并不完善，导致不同厂商和设备之间的兼容性和互联互通存在问题。
3 能耗问题：由于物联网设备需要不断收集和传输数据，因此能源消耗较大，需要更加智能化和节能的设计。
4 隐私问题：物联网设备收集的数据可能包含用户的隐私信息，如何保护用户的隐私成为一个重要的问题。
5 数据处理问题：物联网设备所产生的数据量庞大，如何高效地处理和分析数据，提取有用的信息，是一个需要解决的问题。
6 成本问题：物联网设备和系统的成本较高，对于一些中小企业和个人用户来说可能承受不起。
因此，未来需要在这些方面加强研究和改进，提高物联网技术的安全性、标准化、能源效率、隐私保护、数据处理和成本效益等方面的表现，以推动物联网技术的可持续发展。

物联网网关提供的主要优势之一是安全性。网关可保护双向信息流，因此，它们可防止向云传输的数据泄漏，并防止来自外部的对物联网设备的未授权控制。
传统的物联网网关是非智能的，并执行多种功能，包括设备连接性，协议转换，数据过滤和处理，安全性，更新和管理。但是，新的智能物联网网关也正在执行其他功能，例如在将物联网设备生成的数据发送到云之前或不传输到云之前，对它们进行边缘分析。
物联网网关是至关重要的，这是因为互连事物的数量不断增加以及新用例的出现。由于协议，连接模型和能源配置文件的不同以及物联网系统的高度分散性，需要这些设备来管理和控制这些复杂的环境。
随着物联网设备和传感器数量的增长，通过公共和专用网络的组合进行的通信数量也会增加。因此，物联网，网关和云之间的通信必须安全，以防止任何数据篡改或不受限制的访问。
宏桥高科利用IoT技术，打造一个万物互联、信息共享、智能控制与管理的城市物联网运营管理综合服务系统。系统可与宏桥智慧云盒协作，对接各类智能硬件，形成统一的管理规范，管理运维城市范围内的物联感知设备。提供一系列市政服务治理解决方案，例如智慧停车、应急管理和智慧文旅等。
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物联网网关作为一个新名词，将在未来物联网时代发挥非常重要的作用。它将成为感知网络和传统通讯网络之间的纽带。物联网网关作为一种网关设备，能够完成感知网络与通讯网络以及不同类型感知网络之间的协议转化。

网关既能够完成广域互连，也能够完成局域网互连，具备设备办理功能。运营商能够办理底层传感节点，了解每个节点的相关信息，经过物联网网关设备完成长途 *** 控。

这一部分强调了一个要害点，即物联网网关完成感知网络与通讯网络的互联，但感知网络中有许多不同的协议，如LonWorks、ZigBee、6LoWPAN、rubee等来完成这种互联网，网关有必要具有协议转化才能。一起，网关有两个要害点，即完成广域互联。当广域网不行用时，网关往往能完成局域网互连，即近端之间的交互与协作。

lora网关

主要功能：

一广泛的访问才能

现在，短程通讯的技能规范许多，只有LonWorks、ZigBee、6LoWPAN、rubee等常用的无线传感器网络技能，各种技能主要是针对某一应用开发的，缺少兼容性和体系规划。现在，国内外现已开展了物联网网关的规范化作业，如3GPP、传感器作业组等，以完成各种通讯技能规范的互联互通。

二可办理性

强壮的办理才能关于任何大型网络都是必不行少的。首先，需要对网关进行办理，如注册办理、权限办理、国家监管等。网关完成了子网中节点的办理，例如获取节点的标识、状况、特点、能量等，以及因为子网的技能规范和协议复杂性的不同，唤醒、 *** 控、确诊、升级和保护等的长途完成，网关具有不同的办理功能。根据物联网的模块化网关来办理不同感知网络、不同应用，保证使用一致的办理接口技能来办理终端网络节点。

三协议转化才能

不同感知网络到接入网络的协议转化，低规范格局的数据一致封装，保证不同感知网络的协议能够成为一致的数据和信令;将上层宣布的数据包分析成可由感知层协议识别的信令和 *** 控指令。

总结这些基本网关才能没有问题，但关于物联网网关来说，要害点之一是网关本身是完成感知层和通讯层的仅有入口和出口通道。外部只需要处理网关，而网关用于调度和 *** 控下面访问和注册的各种类型的传感设备。

因而，网关具有相似于API网关的要害才能，即对传感层中各种传感设备供给的不同类型的协议进行接入和适配，一起在协议接入后能够转化为规范接口协议和通讯层交互。关于实时接口，它能够选用相似的>

一般来说，物联网网关在架构和实现进程中会提供硬件设备，实现协议转化、路由、转发、自动注册办理、南北一体化的接口才能。这个网关通常是布置在局域网端的设备。对于整个云架构，只有网关设备和云能够交互。

边缘计算的终究落地能够在物联网网关层实现，即进一步提高物联网网关的存储和核算才能。一方面，在网关层实现本地收集后的数据自动收集，二次处理后收集上传到云端。另一方面，将云的要害核算规矩和逻辑散布到网关层，支撑网关层的本地化核算。这也是网关层功用的一个要害扩展。

虽然无线充电目前的最大功率、转换效率仍不及有线充电，但可避免插拔耗损且容易使用的无线充电已经成为许多电子产品采用的技术，而除了针对一般装置高速充电的Qi之外，现在连用于行动支付、辅助配对的NFC也想切入无线充电的市场，由NFC联盟宣布WLC成为NFC的无线充电标准，不过WLC锁定的并非主流的电子产品充电，而是针对一些较低功率的装置，如物联网、无线耳机、触控笔等产品。

全称为WirelessChargingSpecification的WLC是在去年就已经列入NFC无线充电标准候选，今年算是正式通过成为官方标准，其特色是可输出1W的功率，相较目前Qi官方的15W仍小了许多，不过对一些采用小型电池的设备如智慧穿戴、真无线耳机、触控笔等是相当足够。

WLC采用1356MHz频段，以NFC通讯的炼路控制功率输出，使其可借由原本作为讯号沟通的NFC增加无线充电的功能。

WLC的目的是希望能够利用因为行动支付而日益普及的NFC作为载体，使一些小功率设备能够使用简单的无线充电标准，使其简化电子接点，设计更简洁、更具密封性的物联网设备。

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