电子产品世界

作者/ 何晖 （IHS Markit 高级分析师）

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共享单车的连接方式及相关IoT的连接前景。

　　共享单车是IoT(物联网)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。

　　共享单车的由来是共享经济。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NB-IoT(窄带物联网)，今年可以看到在很多NB-IoT发布会上，共享单车被当做吉祥物进行展示。因为大家认为NB-IoT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eMTC(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 + eMTC的优势

　　高通为何会出现包含eMTC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物联网。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

　　本文来源于必威娱乐平台 2017年第10期第13页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。

关键词： 共享单车 NB-IoT eMTC 物联网

加入微信
获取电子行业最新资讯
搜索微信公众号：EEPW
或用微信扫描左侧二维码