天天骑的共享单车 就是嘴边念叨的物联网

      [  中关村在线 原创  ]   作者:席龙飞   |  责编:席龙飞

         近日,南周一篇《共享单车将制造30万吨废金属,相当于5艘航母…再不清场,就真放不下了!》的文章将共享单车暴露的管理问题推向风口浪尖,“短短半年我们从担心找不到车变成了找不到路”。数据表明仅摩拜和ofo两家今年就投放了3000万辆单车,堆路边、堆天桥下,堆成坟场已经成为共享单车真实的生存状态。

    天天骑的共享单车 就是嘴边念叨的物联网
    天天骑的共享单车 就是嘴边念叨的物联网

        在吐槽单车数量严重饱和的同时,一个不得不承认的事实是数千万的单车已经迅速形成巨大的硬件环境,与此同时,体量等同于5艘航母的单车正在悄然酝酿一场物联网终端的萌发,如同iPhone和Home键和指纹识别元件的结合,守护单车安全的车锁与物联网有着天然的契合性,几乎是天生一对,从而促成共享单车搭上物联网发展的快车道,直接加速了物联网的普及。

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    堆积如山的共享单车(图片引自广州日报)

        和普通的单车不同,共享单车已经基本完成智能化管理,通过智能锁一边帮助用户找到车辆位置解锁,一边将数据传送至云端,虽然娱乐功能跟智能手机、智能穿戴设备无法相比,共享单车因为有了连接性开始和“智能”沾边。    

        共享单车被共享经济大潮推着进场,尤其交通压力较大的城市,单车爆发了惊人的生存能力,在市场初期单车数量几乎等同于市场占有率,随时随地找到车也决定着用户体验,这也是为什么60家共享单车品牌疯狂投放车辆。

        要让超过3000万量单车有序有效运营,需要背后强大的调度,车辆数据、骑行分布数据、智能推荐停放点数据、城市骑行需求数据、环境数据、人流量数据在内的数据维度是共享单车想要精细化运营势在必行的动作。

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    摩拜单车大数据

        摩拜单车通过技术+游戏的方式,激励用户以骑行红包车的方式完成任务、获得奖励,同时帮助调配车辆,动态平衡不同时间、不同地域的车辆供给,随时随地有车用,提升用户体验。

        城市管理和运营是共享单车“爆棚”后可以预见的问题 ,与此同时,伴随着共享单车的还有回收、维修和报废等退场机制。车辆信息、GPS以及用户信息等关键数据都在等待上传。

        在初期投放的机械锁几乎没有任何调度可言,所有的数据都需要依靠用户手机去“被动”接收。这也引发了前一段时间马化腾和ofo投资人朱啸虎在朋友圈的隔空互怼,ofo表示将太多精力放在锁的研究上,忽略了车体的研究,降低了骑行体验,属本末倒置的行为。马化腾则认为ofo的哑终端不堪一击,将如同小灵通一样被历史淘汰。

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    马化腾隔空互怼ofo

        技术方面来看,ofo的“哑终端”属于字符终端,其只有输入输出字符的功能,智能锁拥有独立的处理器和存储单元,具备成为物联网终端的天然属性。

        一辆诞生了整整两百年的自行车是如何成为物联网的弄潮儿,与这把智能锁密不可分。

        这把锁即锁住了安全,又为共享单车加了一道物联网属性。

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    共享单车与物联网几乎天生一对(图片引自58gaoyi)

        共享单车使用的智能锁背后到底有什么秘密?首先来看一看好事者对它的拆解。

        “摩拜的车锁包括中心控制单元、GPS定位模块、无线移动通信模块2G、机电锁车装置、电池、动能发电模块、充电管理模块、车载加速度计等,中心控制单元通过无线移动通信模块与后台管理系统进行连接,把从GPS模块获取的位置信息发送给后台控制系统,后台系统标识成功后通过通信模块向中心控制单元发送解锁指令,接收到后台发送的机电锁车装置开、关锁的状态信息后开启机械锁的控制插销开锁成功,当用户使用完成锁车时,会触发电子控制模块的锁车控制开关,然后中央控制器通过无线移动通信模块通知后台管理系统锁车,后台确认成功后结束计费。”

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    拆解图文引自科技逸闻

       有电池、有SIM卡、GPD定位模块和芯片,麻雀虽小五脏俱全,俨然一款手机的配置,也是物联网设备的标配,正是因为有了它,摩拜才能更好的对单车进行调度,根据车辆的密度进行相应数量的单车投放,并通过奖励的方式认为进行单车的调配。

         而物联网的关键则是网络技术标准的制定,即物联网设备在哪种网络标准下运行,这个制定者就是3GPP。

         第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project,即3GPP)是一个成立于1998年12月的标准化机构。和3G、4G一样,物联网也有多种网络技术标准在同步运行。一类是诸如Wi-Fi、蓝牙和zigbee短距离无线通信技术,一类是基于蜂窝技术的物联网连接,这里主要有两种技术标准——eMTC和NB-IoT。

         为什么会有这么多标准?因为不同的物联网设备的使用场景也不相同,车联网、智慧医疗、智能家居等物联网应用将产生海量连接,远远超过人与人之间的通信需求。但是不同的设备连接的场景浮动很大,比如你佩戴的手环只需要蓝牙就能满足连接需求,而智慧家庭里面的所有设备只需要家庭环境下的Wi-Fi,家庭Wi-Fi连接的设备有限,网络速率要求高,不需要考虑功耗,而像共享单车需要海量的设备接入,每天传送的数据很低,不过单车具有移动属性,没有办法实时供电,所以对低功耗要求严苛。

        不过对于大部分蜂窝技术的互联网设备来说 ,基本都具备以下几点:

        1、海量设备,想象一下几千万辆共享单车在路上运行;

        2、覆盖范围广,比如有些设备会放在地下室,需要有较强的信号接收能力;

        3、超低功耗,一辆共享单车报废周期为5年,需要时时供电,一块电池要用好几年。

        4、低速率,在一些抄表的设备中,每天只需要传送几十字节的数据就更够了。

        5、成本低,海量决定了物联网设备的价格不会很高,连接零件成本会更低。

        如果用现在的GSM、LTE网络去覆盖这些物联网设备很难,因为LTE本身定义的高速连接,对于带宽浪费之外,面对放在地下室的设备它还需要足够强的从穿墙能力,面对智能穿戴、共享单车又没有足够的低功耗,单价又不够便宜。因此需要我们根据现有的物联网设备设计相应的标准,比如覆盖范围要更广、电池寿命要够长,超过10年,低速率传输以及支持海量设备等。

        另外就是最好能依附当前的LTE网络,基站可以同时处理传统的LTE网络以及这些物联网设备标准,只需要对基站的软件进行升级即可。

         单独一种IoT射频标准是不能满足所有的物联网应用场景,因此3GPP不断迭代出新的标准来满足需求,相继推出了LTE Cat-1 、LTE Cat-0 、Cat-M1(eMTC)、Cat-M2(NB-IoT),最后一个标准也就是大家熟知的NB-IoT。3GPP在演进中做了很多改进,比如将网络速率降低到10Mbps甚至1Mbps、加入省电模式等等,与物联网设备的需求靠近。

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    蜂窝物联网几个主流技术的技术对比

        3GPP在R13制定的CAT-M1和NB-IoT标准应该是目前物联网技术里面的主流,NB-IoT和eMTC都属于窄带LTE技术,这也意味着它们可以利用现有基础设施和频谱,不过相比现有的LTE网络来说,NB-IoT和eMTC在传输速率上都进行了大大的降低。

        来看一看两者之间的差异

        eMTC的主要功能包括:
      1.采用更好的链路预算扩大覆盖范围(与Cat-1相比,最高达到15 dB),使LTE信号能够穿透更多墙壁和地板,从而到达在室内深处或偏远地区部署的终端。
      2.使用节能模式和扩展DRX,延迟不敏感、吞吐量低的典型应用可达到10年的电池使用寿命
      3.单天线和半双工操作降低了复杂性和成本,传输速率可达到375 kbps

         NB-IoT的技术优势:

        1、强连接:穿墙能力上比Cat.4 LTE提升20dB增益。

        2、大容量:在同一基站的情况下,NB-IoT可以比现有无线技术提供50-100倍的接入数。一个扇区能够支持10万个连接,支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构;

        3、超低功耗:由于NB-IoT聚焦小数据量、低速率应用,因此NB-IoT设备功耗可以做到非常小,设备续航时间可以从过去的几个月大幅提升到几年甚至十年以上。

        4、深度覆盖:能实现比GSM高20db的覆盖增益,相当于提升了100倍覆盖区域能力;NB-IoT构建于蜂窝网络,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级;

        5、低成本:低速率、低功耗、低带宽同样给NB-IoT芯片以及模块带来低成本优势。

        6、安全性:继承4G网络安全能力,支持双向鉴权以及空口严格加密,确保用户数据的安全性;

        7、稳定可靠:能提供电信级的可靠性接入,有效支撑IoT应用和智慧城市解决方案。

        相比之下,两种技术标准各有千秋,eMTC的优势在于传输速率更高,更低延时,同时支持移动性、FDD、定位、支持VoLTE语音通信等;与此同时,NB-IoT占用的带宽更窄,在信号强度和功耗方面更具优势,部署方式更加灵活。

        高通认为,两项技术之间是互补的关系,并各自适用于不同的物联网使用情境,同时,LTE窄带技术和现有2G/GSM多模共存。

        通过比较可以看出,NB-IoT主要面向高可靠性、关键业务型、时延敏感型用例,例如楼宇安防、可穿戴设备、智能追踪等。

        eMTC主要面向成本高效、时延不敏感、低数据量、覆盖存在挑战的用例,例如停车计时器、能源监测、环境监测等。

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    两种物联网标准优势互补

         可以看到在这场声势浩大的物联网浪潮中,共享单车也已经悄然成为其中的一环,并已经开始发挥作用,通过物联网传递的数据帮助单车实现智能调度,从而更有效率的运营。被马化腾怒怼之后的ofo很快宣布加装支持NB-IoT的智能锁。

        前面我们提到两种物联网技术各有各的优势,如果有一个模块同时拥有这两种技术并支持所有频段,实现在全球任何应用场景部署自然最好。

        好消息是,高通已经帮我们实现了这一美好愿景,这就是MDM9206 LTE芯片。MDM9206是高通为Cat-M1和Cat-NB1定制的多模多频的芯片,支持全球Cat M1和NB1以及GSM多模,支持Cat-M1、Cat-NB1的全球所有频段。

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    MDM9206 LTE芯片

        为LTE带来诸多提升与优化,将帮助减少物联网终端复杂性,支持长达数年的续航时间,并提供相较于高通前几代LTE产品更深入的覆盖,以到达诸如建筑内部深处和偏远农村地区等极具挑战的位置。

        MDM9206调制解调器还能够提供先进的定位性能,包括一个整合的A-GNSS解决方案,支持蜂窝和Wi-Fi定位。

        此外,这款 Modem 整合 ARM Cortex-A7 处理器,可以被视作为一个具备计算能力的小型SoC,在家庭应用场景中,用户可以通过MDM9206发出指令,来实现关闭窗帘、播放音乐、打开LED灯等操作。

       在2017年世界移动通信大会上海展期间,中国联通与爱立信、Qualcomm三方联合宣布:在全球范围首次成功实现基于eMTC(Cat-M1) VoLTE功能的应用演示——火警报警触发面板以及GPS急救追踪装置。火灾报警触发面板、城市和高速公路上的紧急援助点、电梯紧急呼救等。有了LTE IoT Cat-M1技术的支持,这些应急通信设备可以转换为无线连接,实现更加便捷的部署。

        对于物联网终端的快速落地,共享单车无疑是一个典型代表,定位、导航以及低功耗这些单车的需求都是物联网技术的功能点。

        因此在今年的5月份摩拜单车和高通、中国移动研究院共同宣布展开合作,启动了中国首个 eMTC/NB-IoT/GSM(LTE Cat M1/NB1和E-GPRS)多模外场测试,所使用的芯片正是这块MDM9206。

        通过这款设备提供的LTE连接,以及其集成的全球卫星定位与导航功能,摩拜单车将能够更加精准地找到单车、加快开锁速度,并持续监测单车状态、实时管理。

        另外,高通MDM9206调制解调器和低功耗蓝牙解决方案还将被用在摩拜单车“智能推荐停车点”(sMPL)中,全面实现“亚米级”定位,实时掌握各区域内单车数量、位置及不同区域间的流量信息,为单车投放、调度和运维提供智能指引,精细化管理迈上新台阶。

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    摩拜单车智能推荐停车点

        借助高通MDM9206调制解调器的连接功能,以及其集成的全球导航卫星系统GNSS支持GPS、北斗以及格洛纳斯,摩拜单车构建了一个庞大的移动物联网系统,这个互联网设备并不高大上也并不神秘,我们在享受共享单车的便利时,也正在努力圈画物联网的版图。

        目前高通的这块MDM9206芯片百万量级的出货,抢食物联网这块数十亿量级的蛋糕,不过市场并没有被高通独享,英特尔和RDA也已经虎视眈眈,英特尔的XMM 7315也是一款支持NB-IoT和eMTC两种标准的芯片,预计将会在今年下半年商用。RDA另一款支持eMTC、NB-IoT和GPRS的三模产品RDA8910也在准备中。

        物联网已经被我们挂在嘴边叨叨了好久,始终没有迎来市场的爆发,或许共享单车就是一个很好的契机,让广大用户不仅认识到物联网的面纱并不神秘,也能够真实的感受到物联网在实际体验中的便利,智能手机已经让我们清晰的意识到网络对生活带来的变革,物联网和5G将要带来的冲击不可小觑。

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