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IoT 物联网设备该如何选择固件升级 OTA ？

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2022-11-27
根据IDC的一份最新报告，到2025年，将有416亿台物联网设备，产生79.4 zetb的数据。连接的设备相互通信，传输数据集，并在单个生态系统中工作。为了有效地做到这一点，还需要定期更新，就像笔记本电脑和手机一样。
但是，为智能设备提供语音的嵌入式系统的更新并不局限于用新的副本覆盖文件。这是一个复杂的端到端机制，必须保持一致和无缝:用户不希望直接参与打补丁、修复和增强设备的过程。
空中下载技术(OTA)更新可以实现高效的远程操作，但也有一系列新的挑战需要我们考虑。
 

01.什么是 OTA ？

 
空中下载技术 OTA（Over-the-Air Technology）是通过移动通信的空中接口实现对移动终端设备及SIM卡数据进行远程管理的技术。经过公网多年的应用与发展，已十分成熟，网络运营商通过OTA技术实现SIM卡远程管理，还能提供移动化的新业务下载功能。过移动或蜂窝网络下载应用程序、服务和配置的能力。其发生在“空中”，即无需将给定设备连接到另一个设备来安装更新。
 
在嵌入式开发中，OTA机制意味着通过Wi-Fi、移动宽带和设备操作系统中的内置功能，定期更新与互联网相连的硬件，包括新的设置、软件和/或固件。OTA机制在物联网应用开发中发挥着不可或缺的作用，包括:

* 固件在线更新(FOTA)
该技术被用于硬件部件，如汽车工业中ADAS系统的电子控制单元(ecu)。例如，特斯拉通过FOTA更新，在其汽车上使用了新的补丁和功能，比如先进的自动驾驶仪。

* 软件在线更新(SOTA)
这些包括安全补丁、软件更新和新的功能实现：更新智能汽车的导航地图和信息娱乐屏幕、联网家庭的智能计量和智能供暖等。

* 配置在线更新(COTA)
该技术用于设备运行参数的在线更新、软件更新和新的功能实现：更新智能汽车的导航地图和信息娱乐屏幕、联网家庭的智能计量和智能供暖等。
 

 

02.为什么需要 OTA ？

 
提高安全性和合规性。OTA机制允许开发者通过网络修补已知的漏洞，而不是召回设备。此外，还确保更快、更经济有效地遵守不断演变的法律和监管责任。
维护成本降低。当在现场部署大量设备时，无法确保定期手动更新。OTA系统可以通过单一统一界面实现无缝更新，以替代成本高、耗时长的现场服务。
持续改进。OTA更新允许制造商不断修改其连接的系统，修复错误并提高产品性能，即使它们在生产线上或在消费者手中。这种方法消除了召回和亲自维护，并提供了竞争优势。通过这种方式，无需等待在新一批设备中加入新功能。
额外的收入来源。原始设备制造商(oem)可以在发布后通过OTA更新实现附加组件，而无需物理访问需要升级的固件。
降低运营成本。根据Stout Risius Ross的报告，软件问题占全行业召回的15%。OTA技术简化了软件升级和修复，据IHS Automotive预测，该技术能够为企业节省超过350亿美元的运营成本。

 

03. OTA 有哪些挑战？


失败的OTA机制相关的最著名的丑闻之一发生在2017年。Airbnb将损坏的软件更新部署到不正确的设备——该设备是该企业出租物业使用的智能锁的早期版本。设备无法运行，无法接收另一个OTA更新来解决这个问题。该系统的功能不包括自动回退功能，这使得租客无法进入公寓。由于这次事故，必须由供应商手动更新锁。
都说OTA更新改善了连接设备，那为什么还是经常听到关于设备无法运行、更新出现故障以及汽车警报器被劫持的恐怖故事？
首先情境意识。对于某些设备，如联网汽车或用于医疗手段的设备，任何修改都会带来一定程度的风险。因此在OTA之前需要反复测试升级包，确保升级程序正常运行。
其次，升级策略的制定。比如当系统在设备执行关键任务时，发送和接受固件OTA更新有可能会产生设备无法启动，比如早期汽车行驶过程中不小心出发OTA更新而被迫停在马路上长时间等待更新进程。
再者，OTA还需要有完善的安全策略。比如说升级失败自动回滚到早期版本，再比如OTA升级过程中的安全问题。通过加密、验签等安全机制，避免黑客侵入更新过程，注入恶意代码，接管设备等风险。
与OTA升级过程的安全性有关的3个主要挑战包括：
 
⑴身份验证：数据必须从受信任的服务器发送到客户端
⑵保密性：必须将传输中数据的访问权限授予预定数量的用户
⑶完整性：传输的更新不应该被破坏。
 
最后，物联网规模化部署带来的挑战，如：众多设备近距共终端和庞大数量的设备互连。随着连接设备数量的不断增加，OTA系统必须能够适应不断增长的需求，并为成百上千甚至数百万的设备提供信息。

随着物联网技术的发展，没有一个万能的解决方案，因为每个物联网系统都有自己的一套要求和约束。一个有经验的团队会优化OTA系统，以解决这些问题，并提供有效的OTA解决方案。