赵立君：物联网专用芯片及应用开发环境

中国移动在北京国际会议中心举办“第六届移动互联网国际研讨会”，聚焦于云、管、端、“台”，更广泛、更深入地探索构建合作共赢的产业新生态，打造移动互联新生活。以下为中国移动通信集团公司数据部副总经理沈红群发表演讲。

以下为演讲速记：

赵立君：大家好，下面由我们在物联网芯片和物联网应用开发环境的思考和研究的成果给大家做个汇报，我们也希望这些思考能够跟大家一起去共同的推动产业和物联网的发展。

两个部分，首先为什么要研究物联网的专用芯片和模组，第二是如何开发我们的芯片和模组，我们思想希望和大家共同地交流和讨论。

物联网刚才物联网基地的同事也介绍过了，我们中国移动做了很多的实践也有了一定的业务的规模，今天重点讲芯片的部分。

物联网是分层的，第一是感知层、中间是网络层、最上面是应用层。从上往下看，应用有宜居通、有电梯卫士等等的应用，我简单地说明一下，应用的层面肯定会不断地推动它的普及的。

第二个方面是网络层，这是我们作为运营商这样的角色非常关注一方面，网络层里面又有业务支撑平台、运营支撑和网络平台，目的是为产业和合作伙伴构建职能的通道，我们其他的会议上也做过交流，今天不再赘述。

今天想特别谈的是最下面的一层，感知层。感知层传统的理解是物联网的终端加上一系列物联网的传感器构成了感知层的内容，感知层我们应用发展的层面上看，感知层的研究，或者说感知层的建设是物联网建设中非常麻烦的地方，因为它的种类很多，各种各样的物联网终端，智能通道可以是统一建设，但是每一个物联网的感知的终端是要独立去开发，如何解决终端开发对物联网应用带来的瓶颈呢？

应该从两个角度来做，第一是解决物联网终端的成本的问题、复杂度的问题。第二个阶段物联网终端，终端开发应用上的问题。我下面先介绍一下我们对一个终端的理解。

通用芯片和AP是物联网专用的核心，如图，这是标明了物联网终端的构成，肯定有个无线的通讯芯片，这是一个通讯芯片，第二由于物联网终端的开发厂商对于通讯的芯片的处理的能力的制约，一般会有物联网的模组，把芯片的拐角两三百个拐角进行封装；第三是有一个处理器控制整个物联网的终端，之后通过终端的主板构成了一个终端，可以看到由于它从通讯芯片到模组到专用AP再到终端等等一系列的过程，造成了每一个物联网应用的开发者必须要面对各种各样的专业的设备，造成了开发成本的高。

还有一点看不到的是应用的系统，或者是操作的系统是差异化很大的，是不一样的。造成我在终端软件开发的时候，必须去应对每一种操作系统来做，这是现在在物联网终端应用开发上的必须面对的现状。

现在的物联网的芯片到底是怎样的呢？如图，总结了一下，有五个方面的问题。并不适合于开发物联网的应用。

第一、通讯的芯片，一般生命周期只有两年左右，最多是三年，因为我们的通讯技术发展很快，芯片要不断地改进。另一个角度是物联网的终端和业务，比如说汽车上的物联网的终端，电表上的终端可能要用5到10年甚至更长。我们用这样的适用于手机的芯片做物联网终端的时候，会造成我们的物联网的终端的升级会非常的快和频繁使我们的成本很高。这是第一个问题，不适合于物联网业务的开发。

第二、通讯芯片软硬件平台很多，造成我们必须使用各种各样芯片的软硬件的要求，这也是造成成本高的重要的原因。

第三、我刚才简单地介绍了通讯芯片到终端的过程，芯片里面会更复杂，比如说把天线、PA、SIM卡配进去，集成度低，造成了整个的开发会比较的复杂成本高。

第四、现在的物联网终端需要外置的SIM卡，SIM卡由于不和芯片在一起，有的省做物联网终端的时候发现，SIM卡插入工作环境恶劣，造成了SIM卡的变形、烧毁等等的一系列的问题。

第五、很多的物联网的终端都有低功耗的要求，比如说在供电不方便的地方，我们的通讯芯片是给手机用的，手机坚持一天晚上充电就可以使用，但是在车里的防盗终端我们希望半年都不用充电，现在是无法解决的，这是通讯芯片本身给我们造成的困惑。

除了硬件的不适应之外，软件不适应也存在着问题。如图，现在的物联网的终端，一个终端应用的开发者必须解决终端的硬件的问题，操作系统的问题，硬件驱动的问题，最后才要做应用程序，所以要考虑各种各样很多外围的东西。未来的物联网终端应用开发过程中为了方便开发者、方便应用使用者，应该有个比较好的中间键，把下层的硬件的驱动，下层的操作系统的差异性完全屏蔽掉，我们做一个应用，一方面终端的一部分硬件更换时候不需要重新开发软件，开发的软件可以在不同种类、不同厂家同一应用上进行开发，这是物联网终端的开发的模式上需要去打破的需要去建立的一种模式。

所以说，我们研究物联网终端，研究物联网芯片的主要的出发点是这样四个。

第一、解决我们通讯芯片更新频率过高的问题。

第二、解决通讯芯片功耗设计上没有针对物联网，或者说无法针对物联网做优化的问题。

第三、解决传统的物联网终端的集成度很低，无法解决SIM卡、低功耗的问题。

第四、传统通讯产业链下开发的效率的问题。

这样四个主要的原因构成了思索试图去研究这样一个物联网专用芯片的主要的原因。这和专用芯片主要是两个方面的内容，第一是通讯芯片加外围的AP做在一起，另外是如何建设一种比较适合的物联网应用开发的环境。

对于物联网专用芯片研究的背景的设想，下面是把我们目前设计的更详细的物联网芯片的特点，物联网芯片能够带给我们的好处做个简要的说明。

设计专用芯片主要是处于以下五个方面做了详细的设计和思考。

第一、高集成度，指我们集成了通讯芯片、SIM卡、集成了存储器以及外围的驱动。它应该是高集成度的芯片。

第二、它应该有应用的开发环境，内置了JAVA的虚拟机，应该可以提供好的工具包来适应产业来开发物联网的应用。

第三、应该能够提供更加完善的高的质量保障的手段。我们的传统的终端，也是智能通道的一方面，传统的通讯网络的状况，我们通过这个芯片可以拿出来给应用开发者去使用。

第四、从低功耗角度，必须是低功耗，满足不同模式下用户的开发的需求。

第五、应该是低成本的芯片，传统的用于手机的通讯芯片，由于很多的功能和很多的部分并不需要，比如说非常丰富的UI的处理的能力，非常丰富的音频的分析能力，比如说特别丰富的摄像头的处理等等，甚至说收音机其实物联网终端上都不需要，由于原来的通讯芯片是给手机用的是需要的，通过这些部门的裁减是可以减低物联网芯片的成本的。

这是目前设想的一颗物联网芯片的内部的示意图，如图，这样一个通讯单元通过对外的提供相应的接口，可以使我们的终端应用的开发者非常方便的构建一个物联网的终端。主要的特性，在右侧的表中有个说明，比如说希望它能够工作在-30度到85度，内制8兆的ROM，同时提供对外的一些接口等等。这比传统的芯片集成度提高了。特别是SIM卡单元封装进去了，不用再考虑SIM卡的卡槽，也不会遇到SIM卡被烧毁的情况。

第二对统一的平台，统一的通讯协议和接口的支持上，这样的物联网的芯片应该内置一个JAVA的虚拟机，也可能是8位或者是其他的虚拟机，使我们的开发者能够在芯片上用JAVA开发一些应用，所以更加的简单和方便，使复杂度被屏蔽掉。

应该有非常好的STK的开发包，同时应该支持中国移动的终端的物联网的终端的管理的WMP的协议，有标准的API的接口使我们可以去调用。

更重要的一点是关于应用开发方面，我们考虑希望有一种体系架构，使我们能够屏蔽终端的硬件和软件的差异，我们应该有一个JAVA的中间键层屏蔽下层的东西。接口的硬件层在底层做，软件驱动希望在JAVA来做，这样使我们适应不同的传感器。传感器的驱动可以在JAVA层来做。

我们的应用的部分是可以根据需要去下载更新的，为了这颗芯片和环境更好的使用，我们觉得应该有一种体系化的办法解决他们的问题，我们会通过物联网的终端的开发的社区为开发者提供开发板和外设的驱动查检等等，使我们在开发的过程中，遇到各种各样困难的时候可以得到社区性的支持，比较方便的支持。下面举了一些例子，底层提供物联网终端的STK使我们调用底层的通讯的能力，上层我们不同的合作伙伴开发不同的公板，第一个合作伙伴做智能电表公板，我们也可以做一个车载终端的公本，大家可以在这个基础上构建自己的车载的终端的开发。也可以归有各种各样的软件的开发者在这个环境中为大家提供开源的技术的代码，供我们在未来的应用的设计和应用的开发中能够更方便更快速。

第二是开发的环境。高通质量保障的方案，由于这颗芯片给我们能够带来的高通质量保证的特性，我们知道手机是和我们的网络有大量的交互的，这些交互使我们在终端的芯片上知道很多以前作为一个普通的开发者无法获知的信息，通过这个芯片的设计和开发，可以把这部分信息拿出来，给应用者使用，第一是信号强度的问题，第二通讯故障的监测。信号强度是一个终端空间位置上所处小区的信号的强度是自己不断测量并且知道的，这些信号的测量和强度传统是手机切换的时候使用的，作为应用的开发者获知了信号的强度是可以为我们的应用与调整终端位置的。比如说电表上的通讯模块去测量电表的信息，如果获知电表所处位置的无线信号位置的情况，我们是可以判断传输的成功率的，应用设计的时候可以根据这些情况做适宜性的处理，使应用更加可靠和完善，这是可以给大家的，我们在跟网络通讯时候，我们一个短信并不是每次都成功的，我们通过芯片上把通讯过程中信息记录下来，上报上网络上，对未来排查故障是有很大的帮助的，我们可以根据不同的情况把我们的芯片遇到的问题告诉我们的开发者去做相应的调整。

通过一系列的手段可以提供一个高质量保证的通讯网络。

第四是关于低功耗的问题，我们的芯片可以考虑很多的工作模式，比如说可以设置周期性的功能模式，现在电表、水表、气表是周期性的采集数据，是周期性的工作，而且基本上不移动，它的特性和手机不一样了，我们的芯片会有周期性的工作的模式，基于内置的低功耗的RTC的时钟控制终端自主地起来，只要把程序写在里面，可以通过RTC触发这个惩罚，这样有智能的设备。这样的话使我们的应用开发更加方便，不需要网络侧对它的支持和指令。

我们的终端为了低功耗有多条件的开机能力，我们的物联网终端多数的情况检测的活动并不是持续进行的，需要满足一定的条件来开发来启动。我们的颗芯片会支持多条件触发，一个条件也可以，或者几个条件同时满足才触发，并不是通过外部才可以进行触发，这个功能是可以方便开发者开发低功耗的应用的。

同时可以简化、关闭一些不必要的多媒体的处理能力，总之一系列的努力希望达到低功耗的状态，使物联网的终端可以做到环境和应用开发的要求。

总结，我们希望研发推动物联网专用芯片及其开发环境的完善，使我们的物联网的体系从网络层到应用层更加的完善，这颗芯片是从感知层的角度做的工作。我们希望在座产业链的各位同仁，我们希望共同加入到这样的研究中来，使未来的物联网应用更加的快捷和方便，我们也欢迎大家一起来描绘，或者说共同创建这种商业模式，我们也欢迎大家在未来的物联网的应用的开发中使用我们的芯片，使我们的终端达到更好的工作的效果。

以上是我们在通讯的物联网芯片和开发环境上我们的思想和初步的研究成果，欢迎大家批评指正，谢谢！