共享單車的連接方式探討

作者/ 何暉 （IHS Markit 高級(jí)分析師）

摘要：在2017年8月“IHS Markit領(lǐng)先技術(shù)報(bào)告論壇——中國(guó)站”上，IHS Markit高級(jí)分析師何暉女士分析了共享單車的連接方式及相關(guān)IoT的連接前景。

　　共享單車是IoT(物聯(lián)網(wǎng))應(yīng)用的一個(gè)范例，其形態(tài)很好地詮釋了低功耗、廣覆蓋、大連接情況下的IoT的使用。

　　共享單車的由來(lái)是共享經(jīng)濟(jì)。IoT顧名思義，就是把萬(wàn)物都連接在一起。當(dāng)把共享經(jīng)濟(jì)、IoT概念和自行車聯(lián)系在一起的時(shí)候，就出現(xiàn)了新的形態(tài)，解決了短距離、便捷交通出行需求。

　　共享單車的整個(gè)商業(yè)鏈條是怎樣?如圖1，首先上游先有傳統(tǒng)的自行車及零配件廠商，像永久、飛鴿、鳳凰等品牌車，它們和一些主要的技術(shù)開(kāi)發(fā)平臺(tái)商，諸如海思、高通、MTK、展訊等芯片廠商，再加上我國(guó)的三大運(yùn)營(yíng)商提供信息通訊服務(wù)，整合在一起之后，把模組安裝在自行車上，利用目前供應(yīng)商平臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生了現(xiàn)在的共享單車。

那么，基于共享單車，又能延伸出來(lái)什么樣的服務(wù)呢?

　　首先有高的附加值。共享單車的一些運(yùn)營(yíng)商可以和旅游景點(diǎn)合作，還有自行車俱樂(lè)部、校園等合作，另外，共享單車會(huì)產(chǎn)生一些大數(shù)據(jù)。你會(huì)知道你騎了多遠(yuǎn)，消耗了多少熱量，未來(lái)還可能知道你的心率等健康指標(biāo)。這些數(shù)據(jù)上傳到云，專門的研究機(jī)構(gòu)可針對(duì)這些數(shù)據(jù)做針對(duì)性的研究。另外共享單車還可以和廣告商進(jìn)行合作，廣告可以印在車上或放在APP里等。

共享單車的智能鎖通信

　　智能鎖是共享單車一個(gè)非常主要的部件。最關(guān)鍵的兩個(gè)模塊是上游平臺(tái)廠商提供的，包括主芯片廠商和一些開(kāi)發(fā)平臺(tái)廠商。

　　主要有兩個(gè)模塊，一個(gè)是定位系統(tǒng)，用APP去搜可用的車在哪里，包括鎖車。另一個(gè)模塊是電子鎖，首先用手機(jī)去掃描二維碼，把車解鎖。為了提高解鎖速率，藍(lán)牙和/或二維碼快一些。

　　雖然共享單車發(fā)展的時(shí)間并不長(zhǎng)，但解鎖技術(shù)目前為止已經(jīng)演進(jìn)了四代(圖2)。第一代例如OFO最早的自行車，即使用傳統(tǒng)的機(jī)械鎖，我們通過(guò)手機(jī)APP收到一個(gè)解鎖密碼，然后手工把鎖打開(kāi)。這個(gè)鎖里面本身沒(méi)有電子器件，只是簡(jiǎn)單的機(jī)械方式。

　　后來(lái)大家發(fā)現(xiàn)這種方式不太好，就出現(xiàn)了第二代，GSM模塊+二維碼。當(dāng)你掃描二維碼以后，后臺(tái)就發(fā)送了一條短信，這條短信直接發(fā)送到嵌入的SIM卡里，告訴模塊要把鎖打開(kāi)，然后鎖就能打開(kāi)了。但這還是用很傳統(tǒng)的SIM 卡來(lái)驅(qū)動(dòng)電子鎖，解鎖速度較慢，而且很多時(shí)候找不到定位。

　　現(xiàn)在也有了第三代，加入了藍(lán)牙。此時(shí)解鎖指令是通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的，不是單純的短信方式。藍(lán)牙連接幫助我們?cè)?秒之內(nèi)實(shí)現(xiàn)開(kāi)鎖。

　　第四代是加入NB-IoT(窄帶物聯(lián)網(wǎng))，今年可以看到在很多NB-IoT發(fā)布會(huì)上，共享單車被當(dāng)做吉祥物進(jìn)行展示。因?yàn)榇蠹艺J(rèn)為NB-IoT在共享單車的應(yīng)用是個(gè)很鮮明的案例。因?yàn)镹B-IoT在共享單車這種形態(tài)上得到了非常好的應(yīng)用。

NB-IoT鎖的組成

　　最早只有基于藍(lán)牙的鎖，因?yàn)殒i本身并不帶有GSM和GPS，鎖的所有定位都是通過(guò)藍(lán)牙，只是最后一個(gè)使用單車的人把車停在哪里，把這個(gè)位置信息存到了云端，下一個(gè)想用車的人打開(kāi)手機(jī)APP，打開(kāi)的位置信息是通過(guò)上一次用戶上傳到云端獲取的，因此單車本身并不提供任何的位置信息。后來(lái)慢慢發(fā)現(xiàn)這種方式存在弊端，因而又加入了GPS定位，配合藍(lán)牙定位。后來(lái)演進(jìn)到現(xiàn)在，就是GPS+NB-IoT+藍(lán)牙，這個(gè)也是目前的大品牌廠商主要提供的。

　　圖3列出來(lái)的，是目前在市面上使用較多的情況。MTK是共享單車主要的玩家，約90%以上的份額是MTK的，之前用的只不過(guò)是傳統(tǒng)功能手機(jī)上的MT6261，只是最簡(jiǎn)單的GSM模塊，就是上文所說(shuō)的用SIM卡收到短信來(lái)解鎖。現(xiàn)在用得較多的，MT2503是升級(jí)版，把GPS模塊、北斗、GNSS等加進(jìn)去，幫助數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的形式傳輸，以增強(qiáng)用戶體驗(yàn)，包括掃描二維碼。MTK即將推出28nm的MT2625，單模，只是針對(duì)NB-IoT。

　　高通主推的是MDM9206，是唯一一款采用多模方式的芯片，多模一方面使用了傳統(tǒng)的GPRS，又加上了NB-IoT和eMTC(增強(qiáng)機(jī)器類通信)。當(dāng)然，為了配合NB-IoT應(yīng)用，高通也推出了一款單模芯片MDM9205。

　　展訊在共享單車領(lǐng)域的步伐并沒(méi)有那么快，有SC6500芯片。

　　海思目前還在實(shí)驗(yàn)階段，還沒(méi)有看到芯片在共享單車上的應(yīng)用，它也是基于ARM核的單模產(chǎn)品。

NB-IoT + eMTC的優(yōu)勢(shì)

　　高通為何會(huì)出現(xiàn)包含eMTC多模芯片?因?yàn)镹B-IoT目前是以中國(guó)為主導(dǎo)的，NB-IoT目前有一個(gè)小缺陷——斷點(diǎn)連接做得不是很好，因此對(duì)于移動(dòng)的物品來(lái)說(shuō)支持得不是很好。雖然我們看到運(yùn)營(yíng)商在推NB-IoT的時(shí)候會(huì)把共享單車做案例，但是真正使用的時(shí)候，如果只有NB-IoT網(wǎng)絡(luò)的，基本上是不行的，因?yàn)槭紫葟囊粋€(gè)范圍到另外一個(gè)范圍時(shí)，中間會(huì)斷開(kāi)，但是斷開(kāi)以后沒(méi)有辦法重新連接上，雖然最近標(biāo)準(zhǔn)有改進(jìn)了，但是這個(gè)效果如何?還在測(cè)試。

　　eMTC是基于LTE協(xié)議演進(jìn)而來(lái)的，適合低功耗、低時(shí)延的移動(dòng)物體。人們都會(huì)說(shuō)NB-IoT在共享單車中使用好，但是要結(jié)合eMTC，這樣才能保證這個(gè)物體在GSM網(wǎng)絡(luò)中的連接不會(huì)中斷。

連接的物體的等級(jí)

　　所謂連接的物體，其實(shí)所有物體將來(lái)都可以連到物聯(lián)網(wǎng)。所有的物體，包括手機(jī)、電腦及任何電子設(shè)備，還有所有沒(méi)有電的設(shè)備，包括人和動(dòng)物。所謂萬(wàn)物互聯(lián)，可見(jiàn)都要連入互聯(lián)網(wǎng)(如圖4)。

　　首先電子設(shè)備，其實(shí)所有的電子設(shè)備，NB-IoT都能夠在上面使用。在任何時(shí)候，都可以通過(guò)NB-IoT調(diào)用出來(lái)。對(duì)于一些沒(méi)有電子的物體，未來(lái)會(huì)有標(biāo)簽(tag)，貼上標(biāo)簽以后，這些東西就有了身份。可以用于畜牧業(yè)和食品上。因此各種各樣的產(chǎn)品上面本身并不帶電，因?yàn)橛辛藰?biāo)簽，讓我們可以追溯到它的歷史。這也是希望未來(lái)物聯(lián)可以實(shí)現(xiàn)的很重要的一個(gè)部分。

　　這些物體將是通過(guò)怎樣的方式去連接?如圖6，從網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)來(lái)看，從下到上，WiFi是短距離通信。右圖是在發(fā)展階段的一些產(chǎn)品，LPWA(eMTC)和NB-IoT適用于長(zhǎng)距離。NB-IoT和LoRa對(duì)于低功耗物體是非常好的選擇。

　　eMTC和NB-IoT有何區(qū)別?LoRa和NB-IoT數(shù)據(jù)下載速率相對(duì)eMTC慢很多，但是對(duì)于那些不需要大量數(shù)據(jù)傳輸場(chǎng)合，例如只是偶爾獲取數(shù)據(jù)的場(chǎng)合，可保證長(zhǎng)時(shí)間的使用。因此可保證電池使用壽命夠長(zhǎng)，不需要去經(jīng)常去更換。那么這種小數(shù)據(jù)的連接在移動(dòng)上面，NB-IoT確實(shí)存在弱點(diǎn)，這個(gè)時(shí)候eMTC優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái)。

　　圖5右側(cè)表的Vo-LTE一項(xiàng)，表明可以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音通話?？梢?jiàn)NB-IoT還不能實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音功能。eMTC和NB-IoT相對(duì)于傳統(tǒng)的GSM來(lái)說(shuō)，增強(qiáng)的效果也不太一樣，但是差不多，分別是15dB和20dB。關(guān)于相同情況下的使用年限對(duì)比，目前eMTC和NB-IoT使用年限都差不多，都是5~10年。

　　因此，未來(lái)在廣覆蓋IoT應(yīng)用上，NB-IoT和eMTC會(huì)在中國(guó)市場(chǎng)上相輔相成。eMTC適合高可靠性、對(duì)延遲敏感的關(guān)鍵任務(wù)型應(yīng)用領(lǐng)域，像可穿戴、汽車、大樓安防等。NB-IoT適合共享單車(注：共享單車同時(shí)用到了eMTC和NB-IoT)。但是目前，NB-IoT還是成本較高的選擇，但是我們可以把共享單車當(dāng)成一種模式，所有類似于這種應(yīng)用數(shù)量多、單點(diǎn)連接、功耗要求低的應(yīng)用都可以用到NB-IoT與eMTC。例如，NB-IoT還適合用于環(huán)境檢測(cè)(空氣、水等檢測(cè))和社區(qū)設(shè)施方面(包括水表、電表等的抄表)。

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　　本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》2017年第10期第13頁(yè)，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處。