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共享单车的连接方式探讨

作者:何晖时间:2017-09-27来源:电子产品世界收藏
编者按:在2017年8月“IHS Markit领先技术报告论坛——中国站”上,IHS Markit高级分析师何晖女士分析了共享单车的连接方式及相关IoT的连接前景。

作者/ 何晖 (IHS Markit 高级分析师)

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201709/364866.htm

摘要:在2017年8月“IHS Markit领先技术报告论坛——中国站”上,IHS Markit高级分析师何晖女士分析了的连接方式及相关IoT的连接前景。

  是IoT()应用的一个范例,其形态很好地诠释了低功耗、广覆盖、大连接情况下的IoT的使用。

  的由来是共享经济。IoT顾名思义,就是把万物都连接在一起。当把共享经济、IoT概念和自行车联系在一起的时候,就出现了新的形态,解决了短距离、便捷交通出行需求。

  共享单车的整个商业链条是怎样?如图1,首先上游先有传统的自行车及零配件厂商,像永久、飞鸽、凤凰等品牌车,它们和一些主要的技术开发平台商,诸如海思、高通、MTK、展讯等芯片厂商,再加上我国的三大运营商提供信息通讯服务,整合在一起之后,把模组安装在自行车上,利用目前供应商平台应运而生了现在的共享单车。

那么,基于共享单车,又能延伸出来什么样的服务呢?

  首先有高的附加值。共享单车的一些运营商可以和旅游景点合作,还有自行车俱乐部、校园等合作,另外,共享单车会产生一些大数据。你会知道你骑了多远,消耗了多少热量,未来还可能知道你的心率等健康指标。这些数据上传到云,专门的研究机构可针对这些数据做针对性的研究。另外共享单车还可以和广告商进行合作,广告可以印在车上或放在APP里等。

共享单车的智能锁通信

  智能锁是共享单车一个非常主要的部件。最关键的两个模块是上游平台厂商提供的,包括主芯片厂商和一些开发平台厂商。

  主要有两个模块,一个是定位系统,用APP去搜可用的车在哪里,包括锁车。另一个模块是电子锁,首先用手机去扫描二维码,把车解锁。为了提高解锁速率,蓝牙和/或二维码快一些。

  虽然共享单车发展的时间并不长,但解锁技术目前为止已经演进了四代(图2)。第一代例如OFO最早的自行车,即使用传统的机械锁,我们通过手机APP收到一个解锁密码,然后手工把锁打开。这个锁里面本身没有电子器件,只是简单的机械方式。

  后来大家发现这种方式不太好,就出现了第二代,GSM模块+二维码。当你扫描二维码以后,后台就发送了一条短信,这条短信直接发送到嵌入的SIM卡里,告诉模块要把锁打开,然后锁就能打开了。但这还是用很传统的SIM 卡来驱动电子锁,解锁速度较慢,而且很多时候找不到定位。

  现在也有了第三代,加入了蓝牙。此时解锁指令是通过GSM网络发送的,不是单纯的短信方式。蓝牙连接帮助我们在5秒之内实现开锁。

  第四代是加入(窄带),今年可以看到在很多发布会上,共享单车被当做吉祥物进行展示。因为大家认为在共享单车的应用是个很鲜明的案例。因为NB-IoT在共享单车这种形态上得到了非常好的应用。

NB-IoT锁的组成

  最早只有基于蓝牙的锁,因为锁本身并不带有GSM和GPS,锁的所有定位都是通过蓝牙,只是最后一个使用单车的人把车停在哪里,把这个位置信息存到了云端,下一个想用车的人打开手机APP,打开的位置信息是通过上一次用户上传到云端获取的,因此单车本身并不提供任何的位置信息。后来慢慢发现这种方式存在弊端,因而又加入了GPS定位,配合蓝牙定位。后来演进到现在,就是GPS+NB-IoT+蓝牙,这个也是目前的大品牌厂商主要提供的。

  图3列出来的,是目前在市面上使用较多的情况。MTK是共享单车主要的玩家,约90%以上的份额是MTK的,之前用的只不过是传统功能手机上的MT6261,只是最简单的GSM模块,就是上文所说的用SIM卡收到短信来解锁。现在用得较多的,MT2503是升级版,把GPS模块、北斗、GNSS等加进去,帮助数据通过网络的形式传输,以增强用户体验,包括扫描二维码。MTK即将推出28nm的MT2625,单模,只是针对NB-IoT。

  高通主推的是MDM9206,是唯一一款采用多模方式的芯片,多模一方面使用了传统的GPRS,又加上了NB-IoT和(增强机器类通信)。当然,为了配合NB-IoT应用,高通也推出了一款单模芯片MDM9205。

  展讯在共享单车领域的步伐并没有那么快,有SC6500芯片。

  海思目前还在实验阶段,还没有看到芯片在共享单车上的应用,它也是基于ARM核的单模产品。

NB-IoT + 的优势

  高通为何会出现包含多模芯片?因为NB-IoT目前是以中国为主导的,NB-IoT目前有一个小缺陷——断点连接做得不是很好,因此对于移动的物品来说支持得不是很好。虽然我们看到运营商在推NB-IoT的时候会把共享单车做案例,但是真正使用的时候,如果只有NB-IoT网络的,基本上是不行的,因为首先从一个范围到另外一个范围时,中间会断开,但是断开以后没有办法重新连接上,虽然最近标准有改进了,但是这个效果如何?还在测试。

  eMTC是基于LTE协议演进而来的,适合低功耗、低时延的移动物体。人们都会说NB-IoT在共享单车中使用好,但是要结合eMTC,这样才能保证这个物体在GSM网络中的连接不会中断。

连接的物体的等级

  所谓连接的物体,其实所有物体将来都可以连到。所有的物体,包括手机、电脑及任何电子设备,还有所有没有电的设备,包括人和动物。所谓万物互联,可见都要连入互联网(如图4)。

  首先电子设备,其实所有的电子设备,NB-IoT都能够在上面使用。在任何时候,都可以通过NB-IoT调用出来。对于一些没有电子的物体,未来会有标签(tag),贴上标签以后,这些东西就有了身份。可以用于畜牧业和食品上。因此各种各样的产品上面本身并不带电,因为有了标签,让我们可以追溯到它的历史。这也是希望未来物联可以实现的很重要的一个部分。

  这些物体将是通过怎样的方式去连接?如图6,从网络表现来看,从下到上,WiFi是短距离通信。右图是在发展阶段的一些产品,LPWA(eMTC)和NB-IoT适用于长距离。NB-IoT和LoRa对于低功耗物体是非常好的选择。

  eMTC和NB-IoT有何区别?LoRa和NB-IoT数据下载速率相对eMTC慢很多,但是对于那些不需要大量数据传输场合,例如只是偶尔获取数据的场合,可保证长时间的使用。因此可保证电池使用寿命够长,不需要去经常去更换。那么这种小数据的连接在移动上面,NB-IoT确实存在弱点,这个时候eMTC优势发挥出来。

  图5右侧表的Vo-LTE一项,表明可以实现语音通话。可见NB-IoT还不能实现语音功能。eMTC和NB-IoT相对于传统的GSM来说,增强的效果也不太一样,但是差不多,分别是15dB和20dB。关于相同情况下的使用年限对比,目前eMTC和NB-IoT使用年限都差不多,都是5~10年。

  因此,未来在广覆盖IoT应用上,NB-IoT和eMTC会在中国市场上相辅相成。eMTC适合高可靠性、对延迟敏感的关键任务型应用领域,像可穿戴、汽车、大楼安防等。NB-IoT适合共享单车(注:共享单车同时用到了eMTC和NB-IoT)。但是目前,NB-IoT还是成本较高的选择,但是我们可以把共享单车当成一种模式,所有类似于这种应用数量多、单点连接、功耗要求低的应用都可以用到NB-IoT与eMTC。例如,NB-IoT还适合用于环境检测(空气、水等检测)和社区设施方面(包括水表、电表等的抄表)。

  参考文献:

  [1]Zemede M.无线技术和电子自动化设计软件的发展将打造物联网美好未来.电子产品世界,2016(5):12-14

  [2]Marena T,Yao J.物联网中的硬件安全性.电子产品世界,2016(9):19-20

  [3]王金旺.物联网发展现状及未来趋势.电子产品世界,2016(12):3-5

  [4]陈东坡.共享单车和铜铟镓硒薄膜太阳电池注定有缘.电子产品世界,2017(6): 7-8

  [5]迎九,乔北.中兴微电子:全面布局,打好物联网这场硬仗.电子产品世界,2017(5):27-28

  本文来源于《电子产品世界》2017年第10期第13页,欢迎您写论文时引用,并注明出处。



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