從摩拜單車看懂不同物聯網制式
相比蜂窩網絡，物聯網的制式復雜而且不斷變化，如何非常好的理清不同物聯網制式的原理、制式特征以及應用場景，本文試圖通過講述智能車鎖的應用進化，進行說明。
首先，我們看看物聯網應用的主要業務是什么。LPWA業務的主要特征包括低功耗、低成本、低吞吐率、要求廣(深)覆蓋且所涉終端數量巨大，其典型應用包含抄表、環境監控、物流、資產追蹤等，是全球各運營商爭奪連接的主要市場。
那么，承載LPWA類業務的物聯網通信技術包括哪些呢。LPWA承載技術包括：基于2/3/4G的物聯網技術，如GSM、GPRS、LTE;基于LTE優化的物聯網技術，包含針對成本進行了優化的LTE Cat 1、針對成本與功耗進行了優化的LTE Cat 0及eMTC技術;基于全新空口設計的物聯網技術，如NB-IOT;基于非蜂窩承載的技術，如LoRa、Sigfox等。
***，我們看看如何針對智能單車的智能鎖，來區分下幾種網絡制式之間的區別。
***代摩拜共享單車，車鎖內置的是GSM 模塊，用戶手機掃描車體二維碼，大約10秒左右，電機帶動和鎖鞘“啪”的一聲，解鎖成功。
GSM 模塊的原理是采用短信解鎖，智能車鎖與插了SIM卡的功能手機類似，10秒左右的解鎖時間也正是短信投遞的時間。
短信解鎖的方式有其優勢，開鎖比較穩定，開鎖不需要通過GPRS/3G流量。
但同時，短信解鎖的方式也有很大的劣勢，比如鎖需要始終與網絡保持長連接的，就是說這個“手機”始終是開機的狀態，時刻要接收信號，而目前GSM終端待機時長(不含業務)僅20天左右，這之間的耗電就需要通過其他方式轉化為電能為其充電。
接下來共享單車的開鎖速度有了明顯提升，這主要是采用了由服務器通過GPRS/3G流量開鎖的方式。
GPRS開鎖的好處是等待時間明顯剪短，從短信開鎖的10秒左右，變成了3秒內開鎖，提升了用戶體驗。而且隨著網絡流量價格的降低，在頻繁使用過程中要比短信更便宜，獲取的信息量也更大。
GPRS開鎖的劣勢是，GPRS信號覆蓋并不是全方位的，一旦有了遮擋或者阻礙物，就會產生信號黑點，而且相比其他網絡制式，GPRS網絡的死角還相當多。
如果采用3G或者4G模塊的話，解決了信號覆蓋的問題，但是4G通信模塊成本過高，一般需要200元人民幣以上。隨著物聯網的興起，雖然國內已經有多家蜂窩通信模塊廠商，但現有蜂窩通信技術的高功耗、高成本的硬傷，還是不如其他制式更有優勢。
藍牙開鎖的原理是通過業務層校驗，手機下載指令加密包，再將包發送到藍牙，從而完成解鎖的。是讓手機跟車鎖直接交互的一種短距連接方式。
單純的藍牙解鎖有大量的弊端，首先各家手機商(這里主要指安卓手機)藍牙的芯片版本兼容太差，華為能開的話，魅族和小米不一定，何況市場上數十種安卓手機，同樣是華為的在不同的版本都有兼容問題，目前的主要原因是因為采購的藍牙芯片差異太大。
拿小藍小鳴單車為例，除了IOS系統外，失敗率高達80%，而且藍牙的故障率相對較高。
藍牙解鎖的優點是，可以通過藍牙輔助流量開鎖。服務器只需用流量連接用戶手機，再由手機藍牙發送開鎖指令到智能鎖。這樣一來，開鎖功耗大大降低，也不需要依賴鎖中模塊的信號強度，提高穩定性。4G手機的流量速度也保證了開鎖時間，開鎖不穩定、開鎖時間慢、耗電等所有問題都可以得以解決。
當然藍牙解鎖的很大問題是，用戶需要手動打開藍牙，并能夠準確定位對應的車輛才行。
5月23日，國內開啟*** eMTC/NB-IoT/GSM(LTE Cat M1/NB1和E-GPRS)多模外場測試，摩拜單車參與了多模LTE IoT外場測試。
eMTC/NB-IoT聚焦于低功耗廣覆蓋(LPWA)物聯網(IoT)市場，是一種可在全球范圍內廣泛應用的新興技術。
我們先看一下其與上述幾種物聯網制式相比，顯著的優勢。
一是低功耗，軟件方面可以通過物理層優化、新的節電特性、高層協議優化及操作系統優化實現;硬件實現低功耗可通過提升集成度、器件性能優化、架構優化等幾種方式。最終的效果是，終端電池壽命理論狀態將可以達到10 年。
二是低成本，相較于3G模組20美金成本，多模LTE IoT模組通過規模商用將使成本減半。目前NB-IoT芯片在—百萬左右量產級別上，價格為5美元/個，在千萬到億量產級別上價格可以下降至1美元/個。同時，運營商模組補貼的政策也將大大降低產品價格，芯片和模組的成本在短期內會降低，從而替代傳統的GSM、GPRS通訊模組場景，加速應用的落地。
三是廣深覆蓋，NB-IoT 覆蓋半徑約是GSM/LTE 的4 倍，eMTC覆蓋半徑約是GSM/LTE 的3 倍。
四是海量終端連接，eMTC/NB-IoT經過優化，基本可以達到5 萬連接數/ 小區。
當然，摩拜單車選擇eMTC/NB-IoT制式組網，也有顯著的劣勢。最直接的表述，就是小馬拉大車。
NB-IoT更多適用于抄表等業務。在共享單車上部署NB-IoT有些挑戰，基站的切換與耗電并沒有比2G好很多，也并不優于eMTC。其NB-IoT對數據速率支持較差，移動性弱，在實測環境中，無法滿足超過30km/小時的速度。對于共享汽車，甚至快遞業使用，都可能會產生制約。
考慮網絡的延時性、基站切換、功耗等因素，共享單車更適合于eMTC應用，但共享單車沒有對大帶寬的需求。從帶寬供需角度看，共享單車并不需要1Mbps速率，eMTC看上去似乎也不太適合共享單車的應用。
因此，聯合組網也許是個不錯的方式，未來有更多的應用場景，也將使用到NB-IoT與eMTC互補，甚至需要短距連接互補的方式。綜上所述，通過NB-IoT與eMTC互補+2G與eSIM結合，才能滿足摩拜的多場景應用需求。
結束
通過摩拜單車智能車鎖的故事我們看到，未來組網方式并不是非此即彼的選擇，同時不同垂直行業，不同應用場景下，對網絡制式的選擇還有很長的路需要摸索。隨著產業的發展，并沒有所謂***的解決方案出現，適用于2G/NB-IoT/eMTC多種連接技術的多模蜂窩物聯網模塊，也許會成為短期內行業主流。
【本文是51CTO專欄作者“王峰”的原創文章，如需轉載請通過51CTO與作者聯系】
