谈谈物联网应用在通信领域的一些细分和问题

 物联网技术     |      2020-03-17     |     作者:万富电动科技有限公司
物联网可以理解为“事物通过联网,达到物/物交流、物/人交流,最终实现电动管理”,目的在于通过物联网让国家、社会、百姓“更勤劳也更懒”。
 
那么哪些物品可以物联网呢?理论上万物皆可以,但在当前科技应用技术背景下,要求这些物品至少具备一个特征:对所需采集的信息/状态能够量化或者数据化(比如:水表能计量用户用了多少吨水、水压多少甚至用户是否欠费等等);那么这些物品如何才能具备“信息量化”的功能呢?
 
此时就需要借助各类传感器件,它们有光敏、声敏、力敏、湿敏、温敏、气敏、热敏、位置传感、射线传感等等各种不同领域的传感器件构成,它们的作用就是依附于各种需要监测的事物本体上,量化并采集本体的各项数据;
 
好了,当事物具备信息量化的技能以后,它需要定时甚至实时的将这些量化数据向它的上级管理汇报;但它不能靠吼,毕竟它的上级可能离它有十万八千里远,这时它用上了通信技术,其中包括有线通信、无线通信、近距离通信、远距离通信、公网通信、自组网通信等等,而这些通信技术的选择成为一大难题,因为一个不慎可能会让使用效果大打折扣,甚至难以被市场接受。
 
经过艰难抉择和长期调试后,事物终于具备了通信技能,它将采集到的数据传递给上级平台,上级根据它上报的数据信息,再决定下发什么指令数据给它(比如电表将欠费信息上报给平台,平台将关闸指令信息下发给电表,电表执行关闸动作);最终实现物/物交流、物/人交流后万物电动化的目标。
 
综上,一个简单的物联网流程就算闭环了,当然其中每个环节还有很多细节部分构成,比如设备供电、信息安全、服务与平台划分等等,但大框架不变。
 
以下咱们再从通信方向再深入一点,物联网按通信领域可以按高速、中速、低速来划分(如下图):
 
 
其中,高速/中速/低速在目前应用市场上均有足够适合的技术去解决,请注意这里为什么描述“足够适合”,因为目前的通信技术还不适用于所有物联网需求场景,这种不适的感觉将在后续着重对低速率领域的描述中更加明显。
 
那么这些不适感主要体现在哪里呢?总结主要两点:功耗、综合成本;对于物联网高速和中速应用产品来说,这两项指标大多都能接受,因为高速/中速的通信应用满足当前主流通信技术的发展方向,后文有笔者的一些简单看法,咱们主要先讲讲低速物联网应用。
 
先简单了解下低速物联网有哪些应用,比如:电动水/电/气仪表、食/药品溯源技术、智慧路灯、智慧井盖等等,为什么这些归类为低速物联网领域?因为他们满足以下比较显著的特征:
 
1、单次传输数据量小;
 
2、数据传输频率低;
 
在此基础上还有一些划分项如:被动触发型应用、定点定时上报/实时上报、高频+小数据等等。
 
回到主题,在当前通信技术背景下,低速物联网应用通过2G、3G、4G、NBiot、自组网等通信技术均可实现,其中2G\\3G\\4G\\NBiot为公网,在公网与自组网技术/成本综合评比均等的情况下,市场一定偏向于公网(公网主要体现“主动”防护,利于上级监管部门、生产商溯源与监管获取权威数据),因此,这里我们主要讲讲公网技术:
 
1、2G,传输性能满足、综合成本满足(通信模组+通信资费)、网络覆盖满足,功耗偏高、面临退网问题、单基站并发量不足(目前主要集中在以生产厂商为主的区域);
 
2、3G,传输性能满足,综合成本过高、功耗过高、网络覆盖不足、单基站并发量不足(目前主要集中在以生产厂商为主的区域);
 
3、4G,传输性能满足、网络覆盖满足,综合成本过高、功耗过高、单基站并发量不足(目前主要集中在以生产厂商为主的区域);
 
4、NBiot,传输性能满足、综合成本满足、功耗满足,网络覆盖不足、单基站并发量不足(目前主要集中在以生产厂商为主的区域);
 
综上,先讲讲第一个不适感——功耗:
 
以电动燃气表为例,设备只能用电池,上述通信技术中,2G在流量工作状态下功耗能勉强满足,NBiot功耗完全满足(毕竟是当前功耗最低的通信方案,连NBiot都无法满足的情况下,行业只能放弃公网了);而燃气表的使用寿命按国家与行业标准至少8年,2G跑GPRS下能做到1-3年就是极限,NBiot结合PSM下可以做到3-5年也是极限;意味着这8年期间要么用户频繁更换电池,要么找到功耗最优的通信方案直接坚持5-8年;毕竟让用户频繁更换电池也会涉及成本,燃气公司当然希望能给用户最好的产品体验,但奈何,技术的限制和瓶颈在此时总是要人在鱼和熊掌之间做出选择;而有人会问了,NBiot在功耗上满足,难道不好吗?关于当前的NBiot,后续文章中笔者会讲讲当前尴尬的现状,本文暂不多做描述,此中尴尬相信从业人士都深有体会。因此,功耗问题是低速物联网通信技术需要重点关注的指标之一。
 
第二个不适感——综合成本:
 
以电动气表(带阀控)为例,产品市场价>300元,其中包含控制电路板(含通信模组、8年通信资费)、基表、外壳、电池,均是成熟产业链;其中,控制电路板通信部分成本50元(包含通信模组+8年通信资费),在此之前行业实现这个价格的做法基本靠运营商补贴+低资费卡(无法大批量),而在最近工信部下文要求运营商执行年资费不得低于5元的政策之后,这个资费或将彻底成为历史,并且资费问题可能将成为电动仪表产品面市的重大问题点。那么50元包含通信模组+8年通信资费是什么概念?大部分人不理解,这里笔者分别举几个例子:
 
1、2G模组硬件部分15-21元,通信按目前工信部的最低资费要求,8年=40元,合计最低55元(姑且按市场可以以15元买到模组的极限情况而论);
 
2、4G模组(7模)硬件部分70-80元,加40元通信资费,合计最低110元(姑且按市场可以以70元买到模组的极限情况而论);
 
3、LTE cat1模组硬件部分35-50元,加40元通信资费,合计最低75元(姑且按市场可以以35元买到模组的极限情况而论,且目前cat1模组均在市场探寻中,并未批量生产);
 
4、NBiot模组硬件部分12-20元,加40元通信资费,合计最低52元(姑且按市场可以以12元买到模组的极限情况而论);
 
从以上价格可以看出,能够做到接近行业市场标准价的公网通信技术,在当前只有2G和NBiot,而这两种技术,在当前行业环境下,一个面临退网,一个“问题少年”;当然,行业价格标准一定是根据技术的衍进现状而定,但在当前硬件生产厂商大环境外忧内患的激烈竞争下,产品利润早已达天花板,市场竞争已进入薄利多销,能够有甚至1元2元的产品价格空间都是对自己最有力的保障以及对竞争对手最大的打击。而NBiot的未来道路几何,涉及多方面原因,当前还暂时未知数。
 
笔者认为,这些不适感都可以从通信技术的发展讲起,贯穿始终都是“在为人服务而非为物服务”,这里拿“电话”来举例就很容易理解了(实际上几乎目前全球所有芯片设计/生产商的产品市场目标也是围绕手机而展开的),人们对于电话的需求从最初的通话、发短信、到简单浏览网页、到玩游戏、到各类APP盛行等等开始了通信技术漫长的演进脚步,而这个演进方向非常明确的向着通信大流量、通信实时性这样两个技术特征在行进,因此纯粹从通信角度而言,它是为了解决“为人服务”而发展进步的科技技术;但当大科学、大健康、大社会发展到一定程度的今天,单纯人与人交流已经难以满足社会发展的需求,还需要更多“电动事物”能主动上报信息数据,就像新冠疫情期间,国家和社会倡导对人体温、医疗物资等等的主动监控而非被动上报,需要能采集这些物的状态信息数据,这些工作靠当前服务于人的大流量、实时通信、高资费等特征的通信技术来实现显然过于高端(高端就意味着成本、功耗等更高);而对物的服务,需要通信技术回归本源,就像通信技术最初为人服务的初心,筛减去掉繁华的外衣,只留其最根本最简单的本质,从头开始以“为物服务”的姿态,以更贴切于物/物、物/人交流的通信技术来实现(这是否是技术的倒退呢?一定不是,这只是社会和大环境发展的今天,技术的服务对象发生了改变而已)。