（学习日记）2024.01.13：一份关于自行车定位的调研 2

写在前面：
由于时间的不足与学习的碎片化，写博客变得有些奢侈。
但是对于记录学习（忘了以后能快速复习）的渴望一天天变得强烈。
既然如此
不如以天为单位，以时间为顺序，仅仅将博客当做一个知识学习的目录，记录笔者认为最通俗、最有帮助的资料，并尽量总结几句话指明本质，以便于日后搜索起来更加容易。


标题的结构如下：“类型”：“知识点”——“简短的解释”
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四、共享单车智能锁

1. 短信解锁
   早期的移动通讯解锁是通过发送短信来实现解锁的，共享单车的智能锁内集成了带有独立号码的SIM卡，当用手机APP扫描共享单车上的二维码时，手机就向后台发送了这辆车特有的编号信息，后台就可以查询到这辆车的位置和状态，在确认了开锁指令之后，云端服务器就会向该车的SIM卡发送开锁短信，接收到短信之后，就会听到车锁内的电机转动和锁鞘“啪”的一声，解锁成功。短信开锁的优势在于开锁成功率比较高，开锁不需要通过GPRS/3G流量，比较省电。但其缺点在于开锁时间相对较慢，原因在于发出开锁指令之后，还需要等待短信的投递。
   
   一开始以摩拜为代表的共享单车的开锁过程比现在慢多了，每次开锁大概在6~10秒，但极少开锁失败。笔者很早就注册使用共享单车，对此深有体会。原因其实是最开始的共享单车，开锁并不是使用GPRS流量来控制的，而是服务器通过给自行车发短信（对，就是手机短信），响应然后开锁。6至10秒的延时也正正是短信投递的时间。
   
   但同时，短信解锁的方式也有很大的劣势，比如锁需要始终与网络保持长连接的，就是说这个“手机”始终是开机的状态，时刻要接收信号，而目前GSM终端待机时长（不含业务）仅20天左右，这之间的耗电就需要通过其他方式转化为电能为其充电。前期由于共享出行尚未普及，而单车是需要使用者发电维持的（相信大家都知道摩拜初代用的是轴承不是链条，靠我们骑车来发电），如果某辆车一直没人骑，等到它的电量耗尽变成一辆“僵尸车”，一旦这种情况多起来，线下维护的成本就非常高。

2. GPRS开锁
   由服务器通过GPRS/3G流量开锁的方式好处是等待时间明显剪短，从短信开锁的10秒左右，变成了3秒内开锁，提升了用户体验。而且随着网络流量价格的降低，在频繁使用过程中要比短信更便宜，获取的信息量也更大。
   
   GPRS开锁的劣势是，如果采用3G或者4G模块的话，4G通信模块成本过高，一般需要200元人民币以上。随着物联网的兴起，虽然国内已经有多家蜂窝通信模块厂商，但现有蜂窝通信技术的高功耗、高成本的硬伤，还是不如其他制式更有优势。

3. GPRS + 蓝牙开锁
   流量+ 蓝牙辅助开锁 将 开锁不稳定、开锁时间慢、耗电等所有问题得以一次性解决。蓝牙辅助开锁，原理是使用用户的手机蓝牙通过加密，与锁内的蓝牙配对后开锁。服务器只需用流量连接用户手机，再由手机蓝牙发送开锁指令到智能锁。这样一来，开锁功耗大大降低，也不需要依赖锁中模块的信号强度，提高稳定性。4G手机的流量速度也保证了开锁时间，这种流量蓝牙“二合一”的开锁方式可谓终极方法。

4. LTE IoT开锁，eMTC/NB-IoT模块
   eMTC/NB-IoT聚焦于低功耗广覆盖（LPWA）物联网（IoT）市场，是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。
   
   我们先看一下其与上述几种物联网制式相比，显著的优势。
   
   一是低功耗，软件方面可以通过物理层优化、新的节电特性、高层协议优化及操作系统优化实现；硬件实现低功耗可通过提升集成度、器件性能优化、架构优化等几种方式。最终的效果是，终端电池寿命理论状态将可以达到10 年。
   
   二是低成本，相较于3G模组20美金成本，多模LTE IoT模组通过规模商用将使成本减半。目前NB-IoT芯片在—百万左右量产级别上，价格为5美元/个，在千万到亿量产级别上价格可以下降至1美元/个。同时，运营商模组补贴的政策也将大大降低产品价格，芯片和模组的成本在短期内会降低，从而替代传统的GSM、GPRS通讯模组场景，加速应用的落地。
   
   三是广深覆盖，NB-IoT 覆盖半径约是GSM/LTE 的4 倍，eMTC覆盖半径约是GSM/LTE 的3 倍。
   
   四是海量终端连接，eMTC/NB-IoT经过优化，基本可以达到5 万连接数/ 小区。
   
   
   但是，eMTC/NB-IoT制式组网也有显著的劣势。最直接的表述，就是小马拉大车。
   
   NB-IoT更多适用于抄表等业务。在共享单车上部署NB-IoT有些挑战，基站的切换与耗电并没有比2G好很多，也并不优于eMTC。其NB-IoT对数据速率支持较差，移动性弱，在实测环境中，无法满足超过30km/小时的速度。对于共享汽车，甚至快递业使用，都可能会产生制约。
   考虑网络的延时性、基站切换、功耗等因素，共享单车更适合于eMTC应用，但共享单车没有对大带宽的需求。从带宽供需角度看，共享单车并不需要1Mbps速率，eMTC看上去似乎也不太适合共享单车的应用。
   
   因此，联合组网也许是个不错的方式，未来有更多的应用场景，也将使用到NB-IoT与eMTC互补，甚至需要短距连接互补的方式。综上所述，通过NB-IoT与eMTC互补+2G与eSIM结合，才能满足摩拜的多场景应用需求。
   
   通过摩拜单车智能车锁的故事我们看到，未来组网方式并不是非此即彼的选择，同时不同垂直行业，不同应用场景下，对网络制式的选择还有很长的路需要摸索。随着产业的发展，并没有所谓完美的解决方案出现，适用于2G/NB-IoT/eMTC多种连接技术的多模蜂窝物联网模块，也许会成为短期内行业主流。

参考资料：
手机是如何解锁共享单车的？带你了解背后的原理
我破解了两款用蓝牙开锁的共享单车
共享单车上的智能锁，做出来有多难？
史上最全、最详细的共享单车车锁拆解（附：所用器件说明）
共享单车的核心技术原理
哈罗单车怎么GPS定位
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