物联网时代的OTA技术：远程更新的新风潮【文末送书-11】

前言

当今数字化时代，Over-the-Air（OTA）技术正日益成为各种设备的关键要素。这项技术通过无线网络传输数据，为设备提供远程更新、配置和管理的能力，从而推动了设备维护的灵活性和便捷性。
OTA技术在固件更新方面发挥着重要作用。以智能手机为例，用户无需通过繁琐的物理连接，便能轻松获取并安装最新的操作系统或应用程序版本。这种远程更新不仅节省了用户时间，还使得设备制造商能够快速推出修复漏洞、改进性能或引入新功能的更新。灰度升级机制更是为此提供了额外的保障，通过逐步扩大推广范围，确保新版本的稳定性。
OTA技术还支持对设备配置的远程更新。这意味着设备的行为和设置可以在无需用户介入的情况下进行调整。制造商或开发人员可以通过OTA更新，调整设备的参数，实现个性化定制或优化性能，为用户提供更好的使用体验。
OTA技术必须采取一系列措施以确保数据的安全传输。加密、认证和其他安全协议的使用成为保障OTA更新安全性的重要手段。这有助于防范潜在的恶意攻击，保护设备免受不良影响。

一.OTA技术

OTA技术是指“Over-the-Air（OTA）”技术，它是一种通过无线网络传输数据，更新、升级或配置设备软件的方法。OTA技术广泛应用于各种设备，包括智能手机、汽车、物联网设备和其他嵌入式系统。

以下是OTA技术的一些主要方面：

1. 远程固件更新： OTA技术允许设备制造商或开发人员通过无线网络向设备分发新的固件或软件更新。这使得设备可以在不需要物理连接的情况下保持最新状态，提供修复漏洞、改进性能或添加新功能的能力。

2. 配置更新： 除了固件更新，OTA技术还可以用于远程更新设备的配置信息。这意味着设备的行为和设置可以通过无线网络进行调整，而无需用户干预或物理接触设备。

3. 安全性： OTA更新通常需要采取安全措施，以确保传输的数据受到保护，并防止恶意攻击。这可能涉及加密、认证和其他安全协议的使用。

4. 灰度升级： OTA技术通常支持渐进式升级，即将新的固件或软件版本首先推送给一小部分用户，以确保稳定性和避免可能的问题，然后再逐步扩大推广范围。

5. 设备管理： OTA技术还可以用于设备管理，包括监视设备的状态、诊断问题和执行远程命令。

总体而言，OTA技术为设备的维护、升级和管理提供了更加灵活和便捷的方式，减少了用户与设备之间的物理接触，并提高了系统的可维护性和安全性。

1.1 什么是OTA？

OTA（Over-The-Air，空中下载技术）是一种无线传输技术，用于在物联网设备之间进行远程更新和配置。OTA指的是通过无线通信网络来远程更新或升级嵌入式系统中的软件或固件。OTA 更新是一种方便的方法，用于将新功能、改进后的性能、安全补丁或其他更改推送到嵌入式设备，而无须物理接触设备或用户手动干预。

·OTA简化了设备的更新和维护过程。传统的软件更新方法通常需要用户将设备带到服务中心或使用有线连接进行更新，这既耗时又麻烦。而OTA技术则允许设备自动接收并安装更新，大大节省了时间和精力。
·OTA技术提高了设备的可靠性和安全性。通过定期更新设备软件，可以修复潜在的安全漏洞和性能问题，从而降低设备被攻击和损坏的风险。
·OTA技术可以实现远程诊断和故障排除，帮助用户更快地解决问题。

在物联网领域，OTA技术被广泛应用于各种设备，如智能家居、智能城市、工业自动化等。

二.OTA方案的特点

面对远程更新所面临的挑战，物联网平台远程更新方案需要具有如下特点。

1.时间短、效率高

物联网平台应尽可能减少远程升级的时间，提高升级效率。
·通过控制升级包的大小，采用差分分组来降低升级包的大小，减少远程网络传输时间。
·通过模块内升级提高升级的灵活度。
·增加断点续传功能，避免终端故障或通信中断造成的数据重传，减少数据传输时间。

2.合理使用无线资源，提升终端更新的服务效率

为了提升无线资源的使用效率，终端远程更新服务应该实现多任务的并发，一个任务对应一次远程更新计划，其中包含一组待更新的远程终端。同时，为了保障同一无线区域中其他终端业务的正常使用，物联网平台应对进行更新操作的终端数量进行限制。
高可靠性

3.高可靠性是为了保障终端更新的效率。

·远程更新的管理和控制要精细、准确、智能化。物联网平台应能根据具体终端的状态进行有效性检查（如版本、文件类型、升级包大小等），然后再触发终端远程更新流程。
·通过引入状态机的机制、对远程更新过程实施控制并实现异常处理，能够保障端云间控制的协同，降低远程更新操作的风险。
·在远程升级过程中，为了避免升级包数据可能出错或丢失，要考虑使用升级包的校验机制来确保升级包的完整性，使用可靠的传输协议保证数据传输的可靠性，并使用物联网平台的重试策略保证传输和升级过程的稳定性。

4.通用性

通用性是指物联网平台接入的不同领域、不同种类的异构终端应该使用相同的终端更新流程。这样可以最大限度地降低终端远程更新的维护成本，实现用户的自服务、自管理，以及对异构终端的规模化更新。

·终端远程更新方案需要做到控制流和业务流的分离,控制流不受终端所处环境的影响。
·控制流采用标准、开放的国际标准协议承载，保证技术方案的可实施性。
·兼容升级包，并支持业务流的个性化升级，而且支持第三方差分服务商提供的差分包升级服务。

三.OTA系统的参考架构和服务流程

物联网云平台远程更新系统的结构由服务端和终端两部分组成。

远程更新服务端是物联网平台的一个功能模块，主要实现用户自服务和远程更新的管理控制功能。用户自服务是指用户通过门户方式进行远程更新任务的制定和远程更新状态的查询。任务制定内容包括更新版本、升级包、待升级终端组和更新策略等;远程更新管理包括更新的触发、升级包下载和安装控制，以及下载和安装失败时的策略执行控制。

升级包的生成和下载在服务端完成，并支持两种方式：

一种是物联网平台为待升级的终端提供下载服务，这种方式是用户通过门户上传升级包，物联网平台负责升级包的管理；

另一种是第三方差分服务器提供差分分组的生成和下载，在这种方式下，用户在制定任务时需要选择第三方差分服务器的访问地址。

无论是哪种方式，服务端和终端都要支持断点续传功能。

远程更新时，终端需要根据服务端的指示来下载、安装升级包并上报安装结果。终端下载应支持断点续传功能和升级包的校验功能。终端安装应支持安装和容错功能，容错是指终端在安装阶段对故障进行隔离和处理，以确保安装失败时不影响终端的正常运行。

远程更新服务流程包括更新任务制定、更新触发、升级包下载和安装4个阶段。

四.一书读懂物联网：基础知识+运行机制+工程实现【文末送书-11】

非专业人士也可以读懂的物联网硬核科普读物

物联网是继计算机、互联网之后的第三次信息革命浪潮，是新一代信息技术的重要组成部分。当前，随着物联网的快速发展以及各种新技术的不断涌现，物联网的应用也越来越广泛。

然而，由于物联网涉及的技术和概念相当复杂，因此很多人依然对物联网不明就里。作为一本物联网深度科普性质的图书，本书站在全局的角度，采用系统化架构的思维，以数据处理为主线，对物联网的基础知识、运行机制和工程实现进行了详细介绍。本书最后还介绍了与物联网相关的一些热门话题。

本书可供物联网工程技术人员阅读，还可作为计算机、电子工程、通信工程等相关专业的参考用书。

本书作者都是物联网业内的资深从业者：

曹洪伟
全栈架构师，曾担任百度DuerOS首席布道师、渡鸦科技CTO，并且是百度第一款智能音箱产品的主要技术负责人之一。目前就职于联想诺谛智能，从事大模型应用研究。具有20多年电信和互联网行业的软硬件研发与产品管理工作经验，先后服务于北电网络、斯伦贝谢、美国高通等世界500强企业，后以CTO/合伙人身份连续创业。

潘维
阿里巴巴天猫精灵智能音箱产品线（无屏方向）的负责人，曾任百度智能家居硬件终端负责人。具有15年的消费电子及通信行业的产品开发经验，熟悉手机等消费电子产品终端软硬件的开发。专注于人工智能软硬件产品研究，先后参与了小度智能音箱、阿里巴巴天猫精灵等AI产品及相关算法的产品落地和商业化过程。

韩冬
中国通信标准化协会资深标准化项目管理负责人，从事通信标准化工作20余年，自2008年起专注于无线通信领域的标准化工作，组织并协调完成我国3G、4G、5G通信行业标准500余项，涵盖移动通信基站、终端、无线接入、蜂窝物联网、无线网络安全与加密、边缘计算、绿色节能、卫星通信、天馈系统等多个细分领域。长期跟踪全球移动通信前沿技术的发展，并持续关注我国移动通信技术的最新发展动向。

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