电动车防盗/解决城市停车难，NB-IoT在交通管理领域大放异彩

  

导  读

正是因为NB-IoT具有覆盖更广、连接更多、成本更低、功耗更少等突出特质，因此已经逐步被广泛应用到城市智能停车、智能抄表、智能路灯、智能楼宇等智慧城市建设中，为提升广大人民群众的获得感、幸福感和安全感发挥出越来越重要的作用。

 

基于蜂窝的窄带物联网（NB-IoT）是低功耗广域网络（Low Power Wide Area Network,LPWAN）的重要通信技术标准之一，是推动由互联网时代迈向“万物互联”的物联网时代重要现代通信信息技术。

 

NB-IoT规模化应用初显

 

近几年，NB-IoT在国家政策、运营商、产业界的支持和倾情投入下，得到了长足的发展和广泛的应用，“端-管-云-用”的产业链日益完备，与诸多垂直行业进行应用，如消防烟感探测、城市水表自动抄表、下水井盖监测等，取得了较好的社会效益，如江西鹰潭市的NB-IoT智慧城市示范，通过规模化应用取得了一定的经济效益。

 

NB-IoT通信网络作为基础设施，通过三大运营商两年的努力建设，截止2018年底，中国电信建成了40余万个NB-IoT基站，实现城乡全覆盖；中国联通也不甘落后，建成了30万个基站，中国移动则号称实现了全国县级以上区域连续覆盖。

 

工信部要求，到2020年，NB-IoT网络实现全国普遍覆盖，面向室内、交通路网、地下管网等应用场景实现深度覆盖，基站规模达到150万个。

 

适应物联网时代的技术特征

 

与2G/3G/4G等蜂窝通信技术相比，NB-IoT的大连接、广覆盖、低功耗、低成本的特点，既体现了自身的技术优势，也补齐了2G/3G/4G等移动通信技术的短板，同时也是以万物连接为特征的物联网时代的必然技术要求。

 

• 大连接

 

大连接是指NB-IoT单基站同时支持的终端连接数量比2G/3G/4G传统移动通信网络连接能力高出50-100 倍，单个基站小区可支持5万个NB-IoT终端接入。这符合物联网时代百亿级连接数量的连接特征和要求。如果传统蜂窝通信网络通过增加基站数量的来满足这样数量级的连接要求，在成本投入上那是不可想象的！

 

• 广覆盖

 

广覆盖一方面是NB-IoT基站通信距离远，通常可以达到15km，另一方面是信号穿透能力强，深覆盖、广覆盖，能覆盖到地下车库、地下室、地下管道等信号难以到达的地方，可以有效避免信号覆盖盲区的问题。

 

郑州市公安局曾组织三大运营商参与基于NB-IoT的电动自行车监管技术比拼测试，开始只是测试监管闯红灯，最后公安局专门附加了一个案例，没有通知厂家，把电动车藏到三层地下室，要求在两个小时之内找到。最后某运营商花了半个小时就找到了，这就体现了NB-IoT的信号深覆盖能力。

 

• 低成本

 

低成本一是指NB-IoT无需重新建网，射频和天线基本上都是复用的。可以直接在现有的移动通信网络设施上进行NB-IoT的同时部署；二是指基于NB-IoT的物联网终端的成本低，经过协议的精简设计，NB-IoT终端芯片和通信模组成本可以控制在20元以下；三是用户使用的服务费成本支出低，如中国电信推出的全球首个NB-IoT套餐8年的连接费用才仅仅105元，年均10几元的设备连接费仅相当于现在动辄每年数百元的4G流量费的零头。

 

下表是湖南某市交警电动自行车防盗监管运营商对两轮电动车服务收费方案，从包含的服务项目和服务期限来看，费用还是比较低的。

 

（数据来源红网）

 

• 低功耗

 

低功耗主要是NB-IoT通常应用在低频次、小数据、非时间敏感等特点的场景，在此情况下，终端更长时间驻留在深睡眠以达到省电的目的。另一方面是出于免维护的要求，有些应用部署在偏远或者地下，电池供电或者更换电池都受制于条件，因此通常情况下，对NB-IoT终端提出省电要求，使电池达到数年甚至10年的持续供电使用寿命。

 

不久前，某共享单车的监管人员通过后台发现有近100辆单车的位置定位在某废品收购站内，监管人员“按图索骥”来到该废品收购站后发现的不是一辆辆共享单车，而是已经被暴力拆解后变成废旧钢材的一捆捆五颜六色（含其他品牌）共享单车“尸身”，也就是说即使被拆机后，共享单车的智能锁的电池依然可以供电，才使得监管人员能够发现被盗拆的单车，这就是低功耗的强大之处。

 

 

NB-IoT在城市交通管理中的应用

 

正是因为NB-IoT具有覆盖更广、连接更多、成本更低、功耗更少等突出特质，因此其已经逐步被广泛应用到城市智能停车、智能抄表、智能路灯、智能楼宇等智慧城市建设中，更加广泛的被运用到物联网领域，为提升广大人民群众的获得感、幸福感和安全感发挥出越来越重要的作用。

 

同时，笔者注意到，通过NB-IoT网络连接的大多数物联网终端设备的ARPU值（Average Revenue Per User，每用户平均收入）不及一台智能手机为运营商所产生收益的10%，这对运营商来说是一项严峻的挑战，笔者认为NB-IoT的规模化商用、百万级连接是保证运营商能够获取利润的起码要求。

 

• 电动车防盗

 

电动车在为城市群众出行带来绿色、低碳、便捷的同时，也为城市交通管理带来诸多挑战。

 

 

根据柳州交警在微博上公布的数据，2018年该市两轮电动车保有量达到了121.2万辆，与之相对应的是，交通管理任务量较之往年增加了至少3倍。交通违法行为中，电动车随意穿行、闯红灯、逆行、上高架桥等情况层出不穷，伴随外卖配送新业态的出现，以电动车为载体的外卖配送小哥为了赶单，日益成为不可忽略的城市交通违章违规主体。

 

据郑州市公安局统计，全市电动车保有量达300万台，2017年郑州市公安局受理的侵财类案件中电动车盗窃案件占80%；在交通事故中，30%~40%的交通事故与电动车有关，近5年电动车肇事致人伤残和死亡人数年均分别上升8.6%和13.5%，通过技术手段加强对城市电动车的监管已经势在必行。

 

NB-IoT的优势能够满足城市电动车大规模物联场景的需求，通过置入内嵌NB-IoT通信模块的防盗标签，由交通管理部门联合运营商，通过系统周期上报电动车位置和状态信息，实现防盗报警及追踪、交通违章纠正处罚等监管功能。

 

如由郑州市公安局牵头实施的城市电动车监管平台已经正式部署， NB-IoT防盗车牌安装数已突破200万，旨在实现电动车盗窃案件大幅下降、道路交通秩序有效改善、电动车引起的火灾全面防控的总体工作目标，据悉该套系统在侦破电动车盗窃案中发挥的作用正逐渐得到验证。

 

• 共享单车管理

 

记得共享单车刚上市的时候，ofo小黄车的固定密码机械锁与摩拜单车的智能锁比起来给人一种很low的感觉，其实起初摩拜单车也存在不足，就是摩拜单车的脚踏板在助力骑行者骑行的同时，还肩负着为单车基于GPRS的智能锁提供电源支持的任务，因为这个智能锁相当于一台功能手机，功耗大，待机时间不长。一旦电量耗尽，没有持续的电源补充的话，对于骑行者来说，单车就不可再使用，对于运营方来说，单车会在其管理平台上“失联”，一辆成本2000元的单车可能就此“报废”。

 

 

不过不久ofo便宣布与中国电信和华为共同研发了共享单车NB-IoT物联网智能锁，并开始正式应用到自家小黄车上，逐步取代了机械锁，这也是NB-IoT在共享单车行业的首次应用，其意义不言而喻。

 

首先，在与摩拜单车的竞争中，ofo算是扳回一城；其次,稳定高效率的NB-IoT网络解锁响应速度更快，不但实现了车辆“秒解锁”，而且还可通过数据传输实现“随机密码”；再就是基于运营商广覆盖、深覆盖的NB-IoT网络,即使ofo单车被停在地下车库、地下室、地下管道等信号难以覆盖的场景,用户都可以实现轻松解锁,这无疑为用户骑行带来更大空间。

 

随后，摩拜单车也宣布推出基于eMTC/NB-IoT双模制式组网的共享单车智能解锁方案，除了具备上述的优点外，这种智能锁的低功耗特点，就再也不需要通过用户骑行来为其充电了。

 

• 优化城市停车位资源

 

随着城市机动化出行日益普及，城市停车位资源约束也逐渐成为制约机动化出行的短板，停车难、找车位难成为困扰广大司乘人员的老大难问题，利用率低同时也造成了停车位资源的浪费。

 

对城市停车位资源实行智能化统一管理是近些年城市管理的一项重要内容，其难处在于，以往城市停车场在建设的时候，均没有考虑到以后智能化管理需求，事先没有预埋网线、供电预留等，因此普遍存在需要工程化改造，除了埋设车位检测器外，还要考虑供电设施、网络设施，尤其是地下停车位，一般存在移动通信网络盲区，就必需采取有线网络加中继的方式与管理平台连接，这难免会出现对停车场的“开膛破肚”式的改造，因此改造成本比较高、周期长。

 

当基于NB-IoT地磁检测器的智能化停车场改造方案提出来并应用到工程实践中后，其优势是不言而喻的，大有风卷残云之势。其优点主要体现在：一是安装简单，只需要把检测器预埋在相应的车位上即可，破坏性改造小，改造周期短；二是连接简单，不需要有线网络和中继设备，内置在检测器中的NB-IoT通信模块可以直接连接到基站上，而且由于NB-IoT的深覆盖和穿透能力强，对地下停车场也可以做到全覆盖，基本不存在信号盲区；三是供电成本低，由于NB-IoT终端的功耗低，其内置电池可以持续供电3年以上，经过技术优化后会达到5年以上，不需要额外电源供电，可以做到长期免维护。

 

NB-IoT地磁检测方案与传统智能化停车场的技术方案比较如下表所示。

 

	功耗	组网	通信速率	工程安装	中继主机	电源供应	成本
NB-IoT地磁	低	NB-IoT	中	简单	无	干电池	低廉
传统地磁	低	射频二传+GPRS	高	简单，但中继和主机复杂	有	干电池+新能源	高，中继和主机成本高昂
超声波	中	RS485+光纤	低	复杂	有	交流电源	中等，费用集中在布线
红外探测	高	RS485+光纤	低	复杂	有	交流电源	中等，费用集中在布线

（表格来源互联网）

    

当前，人类社会正步入物联网时代，据统计，70%的物联网连接需求具有数据传输量少、非时间敏感、静态或慢移动等特征，对地下设备、偏远地区的设备长期免维护的需求还有低功耗的要求，这些物联网设备、终端的需求特征，都是低功耗广域网络的技术特点，可以说是为其量身制作，因此，我们有理由相信作为低功耗广域网络的重要通信标准之一的NB-IoT，一定会在“万物互联”的物联网时代大放异彩。

导  读

正是因为NB-IoT具有覆盖更广、连接更多、成本更低、功耗更少等突出特质，因此已经逐步被广泛应用到城市智能停车、智能抄表、智能路灯、智能楼宇等智慧城市建设中，为提升广大人民群众的获得感、幸福感和安全感发挥出越来越重要的作用。

 

基于蜂窝的窄带物联网（NB-IoT）是低功耗广域网络（Low Power Wide Area Network,LPWAN）的重要通信技术标准之一，是推动由互联网时代迈向“万物互联”的物联网时代重要现代通信信息技术。

 

NB-IoT规模化应用初显

 

近几年，NB-IoT在国家政策、运营商、产业界的支持和倾情投入下，得到了长足的发展和广泛的应用，“端-管-云-用”的产业链日益完备，与诸多垂直行业进行应用，如消防烟感探测、城市水表自动抄表、下水井盖监测等，取得了较好的社会效益，如江西鹰潭市的NB-IoT智慧城市示范，通过规模化应用取得了一定的经济效益。

 

NB-IoT通信网络作为基础设施，通过三大运营商两年的努力建设，截止2018年底，中国电信建成了40余万个NB-IoT基站，实现城乡全覆盖；中国联通也不甘落后，建成了30万个基站，中国移动则号称实现了全国县级以上区域连续覆盖。

 

工信部要求，到2020年，NB-IoT网络实现全国普遍覆盖，面向室内、交通路网、地下管网等应用场景实现深度覆盖，基站规模达到150万个。

 

适应物联网时代的技术特征

 

与2G/3G/4G等蜂窝通信技术相比，NB-IoT的大连接、广覆盖、低功耗、低成本的特点，既体现了自身的技术优势，也补齐了2G/3G/4G等移动通信技术的短板，同时也是以万物连接为特征的物联网时代的必然技术要求。

 

• 大连接

 

大连接是指NB-IoT单基站同时支持的终端连接数量比2G/3G/4G传统移动通信网络连接能力高出50-100 倍，单个基站小区可支持5万个NB-IoT终端接入。这符合物联网时代百亿级连接数量的连接特征和要求。如果传统蜂窝通信网络通过增加基站数量的来满足这样数量级的连接要求，在成本投入上那是不可想象的！

 

• 广覆盖

 

广覆盖一方面是NB-IoT基站通信距离远，通常可以达到15km，另一方面是信号穿透能力强，深覆盖、广覆盖，能覆盖到地下车库、地下室、地下管道等信号难以到达的地方，可以有效避免信号覆盖盲区的问题。

 

郑州市公安局曾组织三大运营商参与基于NB-IoT的电动自行车监管技术比拼测试，开始只是测试监管闯红灯，最后公安局专门附加了一个案例，没有通知厂家，把电动车藏到三层地下室，要求在两个小时之内找到。最后某运营商花了半个小时就找到了，这就体现了NB-IoT的信号深覆盖能力。

 

• 低成本

 

低成本一是指NB-IoT无需重新建网，射频和天线基本上都是复用的。可以直接在现有的移动通信网络设施上进行NB-IoT的同时部署；二是指基于NB-IoT的物联网终端的成本低，经过协议的精简设计，NB-IoT终端芯片和通信模组成本可以控制在20元以下；三是用户使用的服务费成本支出低，如中国电信推出的全球首个NB-IoT套餐8年的连接费用才仅仅105元，年均10几元的设备连接费仅相当于现在动辄每年数百元的4G流量费的零头。

 

下表是湖南某市交警电动自行车防盗监管运营商对两轮电动车服务收费方案，从包含的服务项目和服务期限来看，费用还是比较低的。

 

（数据来源红网）

 

• 低功耗

 

低功耗主要是NB-IoT通常应用在低频次、小数据、非时间敏感等特点的场景，在此情况下，终端更长时间驻留在深睡眠以达到省电的目的。另一方面是出于免维护的要求，有些应用部署在偏远或者地下，电池供电或者更换电池都受制于条件，因此通常情况下，对NB-IoT终端提出省电要求，使电池达到数年甚至10年的持续供电使用寿命。

 

不久前，某共享单车的监管人员通过后台发现有近100辆单车的位置定位在某废品收购站内，监管人员“按图索骥”来到该废品收购站后发现的不是一辆辆共享单车，而是已经被暴力拆解后变成废旧钢材的一捆捆五颜六色（含其他品牌）共享单车“尸身”，也就是说即使被拆机后，共享单车的智能锁的电池依然可以供电，才使得监管人员能够发现被盗拆的单车，这就是低功耗的强大之处。

 

 

NB-IoT在城市交通管理中的应用

 

正是因为NB-IoT具有覆盖更广、连接更多、成本更低、功耗更少等突出特质，因此其已经逐步被广泛应用到城市智能停车、智能抄表、智能路灯、智能楼宇等智慧城市建设中，更加广泛的被运用到物联网领域，为提升广大人民群众的获得感、幸福感和安全感发挥出越来越重要的作用。

 

同时，笔者注意到，通过NB-IoT网络连接的大多数物联网终端设备的ARPU值（Average Revenue Per User，每用户平均收入）不及一台智能手机为运营商所产生收益的10%，这对运营商来说是一项严峻的挑战，笔者认为NB-IoT的规模化商用、百万级连接是保证运营商能够获取利润的起码要求。

 

• 电动车防盗

 

电动车在为城市群众出行带来绿色、低碳、便捷的同时，也为城市交通管理带来诸多挑战。

 

 

根据柳州交警在微博上公布的数据，2018年该市两轮电动车保有量达到了121.2万辆，与之相对应的是，交通管理任务量较之往年增加了至少3倍。交通违法行为中，电动车随意穿行、闯红灯、逆行、上高架桥等情况层出不穷，伴随外卖配送新业态的出现，以电动车为载体的外卖配送小哥为了赶单，日益成为不可忽略的城市交通违章违规主体。

 

据郑州市公安局统计，全市电动车保有量达300万台，2017年郑州市公安局受理的侵财类案件中电动车盗窃案件占80%；在交通事故中，30%~40%的交通事故与电动车有关，近5年电动车肇事致人伤残和死亡人数年均分别上升8.6%和13.5%，通过技术手段加强对城市电动车的监管已经势在必行。

 

NB-IoT的优势能够满足城市电动车大规模物联场景的需求，通过置入内嵌NB-IoT通信模块的防盗标签，由交通管理部门联合运营商，通过系统周期上报电动车位置和状态信息，实现防盗报警及追踪、交通违章纠正处罚等监管功能。

 

如由郑州市公安局牵头实施的城市电动车监管平台已经正式部署， NB-IoT防盗车牌安装数已突破200万，旨在实现电动车盗窃案件大幅下降、道路交通秩序有效改善、电动车引起的火灾全面防控的总体工作目标，据悉该套系统在侦破电动车盗窃案中发挥的作用正逐渐得到验证。

 

• 共享单车管理

 

记得共享单车刚上市的时候，ofo小黄车的固定密码机械锁与摩拜单车的智能锁比起来给人一种很low的感觉，其实起初摩拜单车也存在不足，就是摩拜单车的脚踏板在助力骑行者骑行的同时，还肩负着为单车基于GPRS的智能锁提供电源支持的任务，因为这个智能锁相当于一台功能手机，功耗大，待机时间不长。一旦电量耗尽，没有持续的电源补充的话，对于骑行者来说，单车就不可再使用，对于运营方来说，单车会在其管理平台上“失联”，一辆成本2000元的单车可能就此“报废”。

 

 

不过不久ofo便宣布与中国电信和华为共同研发了共享单车NB-IoT物联网智能锁，并开始正式应用到自家小黄车上，逐步取代了机械锁，这也是NB-IoT在共享单车行业的首次应用，其意义不言而喻。

 

首先，在与摩拜单车的竞争中，ofo算是扳回一城；其次,稳定高效率的NB-IoT网络解锁响应速度更快，不但实现了车辆“秒解锁”，而且还可通过数据传输实现“随机密码”；再就是基于运营商广覆盖、深覆盖的NB-IoT网络,即使ofo单车被停在地下车库、地下室、地下管道等信号难以覆盖的场景,用户都可以实现轻松解锁,这无疑为用户骑行带来更大空间。

 

随后，摩拜单车也宣布推出基于eMTC/NB-IoT双模制式组网的共享单车智能解锁方案，除了具备上述的优点外，这种智能锁的低功耗特点，就再也不需要通过用户骑行来为其充电了。

 

• 优化城市停车位资源

 

随着城市机动化出行日益普及，城市停车位资源约束也逐渐成为制约机动化出行的短板，停车难、找车位难成为困扰广大司乘人员的老大难问题，利用率低同时也造成了停车位资源的浪费。

 

对城市停车位资源实行智能化统一管理是近些年城市管理的一项重要内容，其难处在于，以往城市停车场在建设的时候，均没有考虑到以后智能化管理需求，事先没有预埋网线、供电预留等，因此普遍存在需要工程化改造，除了埋设车位检测器外，还要考虑供电设施、网络设施，尤其是地下停车位，一般存在移动通信网络盲区，就必需采取有线网络加中继的方式与管理平台连接，这难免会出现对停车场的“开膛破肚”式的改造，因此改造成本比较高、周期长。

 

当基于NB-IoT地磁检测器的智能化停车场改造方案提出来并应用到工程实践中后，其优势是不言而喻的，大有风卷残云之势。其优点主要体现在：一是安装简单，只需要把检测器预埋在相应的车位上即可，破坏性改造小，改造周期短；二是连接简单，不需要有线网络和中继设备，内置在检测器中的NB-IoT通信模块可以直接连接到基站上，而且由于NB-IoT的深覆盖和穿透能力强，对地下停车场也可以做到全覆盖，基本不存在信号盲区；三是供电成本低，由于NB-IoT终端的功耗低，其内置电池可以持续供电3年以上，经过技术优化后会达到5年以上，不需要额外电源供电，可以做到长期免维护。

 

NB-IoT地磁检测方案与传统智能化停车场的技术方案比较如下表所示。

 

	功耗	组网	通信速率	工程安装	中继主机	电源供应	成本
NB-IoT地磁	低	NB-IoT	中	简单	无	干电池	低廉
传统地磁	低	射频二传+GPRS	高	简单，但中继和主机复杂	有	干电池+新能源	高，中继和主机成本高昂
超声波	中	RS485+光纤	低	复杂	有	交流电源	中等，费用集中在布线
红外探测	高	RS485+光纤	低	复杂	有	交流电源	中等，费用集中在布线

（表格来源互联网）

    

当前，人类社会正步入物联网时代，据统计，70%的物联网连接需求具有数据传输量少、非时间敏感、静态或慢移动等特征，对地下设备、偏远地区的设备长期免维护的需求还有低功耗的要求，这些物联网设备、终端的需求特征，都是低功耗广域网络的技术特点，可以说是为其量身制作，因此，我们有理由相信作为低功耗广域网络的重要通信标准之一的NB-IoT，一定会在“万物互联”的物联网时代大放异彩。