大麦如何引领物联网技术的创新和应用打破行业困境

原标题:打破行业困境，大麦如何引领物联网技术的创新与应用？

作者|姬毅，阿里娱乐高级开发工程师

彦希

头部图表| CSDN从中国视觉下载

物联网 NB-IoT 技术简介

1. 业务背景

受移动蜂窝网络(2G/3G/4G)容量的限制，拥挤的场所会造成网络通信瘫痪。在这种情况下，使用移动网络的服务将受到灾难性的影响。因此，解决移动网络问题已经成为娱乐业的首要任务和挑战。尽管5G通信技术的设备容量已增加到每平方公里100万台，但其大规模部门和低成本模块将需要一些时间。因此，物联网(一种用于物联网之间通信的窄带物联网技术)能否解决现场网络问题？

图1。nb-iot技术的优势

2. NB-IoT 的技术特点

物联网是由电信级保证的对象之间的远程通信技术。与短距离通信和私有技术相比，IOT移动具有明显的优势。因此，物联网就像一个救援通道，可以在大型娱乐场所或体育赛事中正常运行。图1显示，NB-IoT带宽为200KHz，上下行最大传输速率为250kbps，单个基站的网络容量为40000-50000个NB设备，信号覆盖范围比传统通信网络高20dB，可以有效覆盖室内、地下室等重屏蔽环境。物联网的另一个特点是低功耗，这可以通过启用PSM(节能模式)和EDRX(增强非连续接收)功能来降低。该方法旨在通过减少物联网设备和基站之间的信令交互以及数据报告的频率来降低功耗。以上是物联网技术的一些优势。

NB-IoT 平台的选择

工程的目的是根据项目的使用场景，合理、创新地利用现有技术的优势和劣势，从而最大化其业务绩效。目前，物联网由三大运营商运营，基础设施完善，通信质量有保障。我们选择物联网的原因如下:

1. 运营商 NB-IoT 基站部署早，最先运营，覆盖地区范围最广

如下图所示，[1)(数据来自中国运营商)运营商诺博物联网覆盖30个省市，区域覆盖率在93%以上，能够满足大多数大型体育场馆和郊区户外场景的需求，其中大麦商业场景主要包括城市大型体育场馆和郊区音乐节场馆。

图2。物联网国家分发和覆盖

2. 平台有开放的 API 接口，支持第三方应用平台的接入

运营商的物联网开放平台为第三方应用开发者提供了大量的应用编程接口。通过调用平台的接口，开发人员可以基于各种行业的设备开发应用程序，如公用事业、智能家居、智能场馆等。从而实现设备管理(包括设备的添加、删除、检查和修改)、数据采集、命令发布、消息推送等功能。

NB-IoT 通信协议

物联网设备使用CoAP协议与运营商的物联网开放平台进行通信(设备端注:CoAP协议栈一般由IoT芯片模块实现)。CoAP消息的有效载荷是应用层数据，应用层数据的格式由设备本身定义。因为物联网设备通常要求高节能，所以应用层数据通常不是流行的json格式，而是二进制格式。

图3。nb-IOT终端与物联网平台的交互过程

如何提高 NB-IoT 的实时性？

物联网的优势之一是低功耗。电池理论上可以使用10年，但低功耗是以牺牲实时性能为代价的。能够实现低功耗的原因是引入了PSM和eDRX功能，以降低数据传输和与基站的信令交互的频率。这种低功耗适用于实时性要求低、数据重复性大的检测设备。然而，我们想要申请的场景是音乐会或比赛的新门票，这需要高实时数据，即，预计物联网模块不会进入PSM或eDRX模式，并且设备总是连接到基站。因此，选择合适的物联网商业模式也非常重要。物联网的服务模式决定了物联网的使用场景。基站通过获取设备的用户识别卡APN(接入点名称)的服务参数来控制物联网设备。根据我们的业务场景，我们需要选择设备和基站始终处于交互状态，也就是说，一旦基站连接到基站，它就不会进入空闲和睡眠模式，并且会一直保持与基站的连接，随时进行数据交互，从而有效地减少了数据接收和传输的延迟。eDRX周期很短，只有2.56秒，即在长时间没有数据交互的情况下，设备跳出eDRX进入连接状态，只需要2.56秒。

赋能和创新带来的业务模式

利用物联网作为稳定的通信链路，开发了新的票务服务模式和现场市场监控服务。新票业务是指:项目开始验票后，售票仍在进行中。为了确保能够检查客户新购买的票，这些数据需要实时同步到检查设备。新的票务链接自上而下涉及:大麦服务器(新的票务来源)、运营商云平台、麦小志(物联网设备)、PDA。

一张新的票通过服务器推送到运营商的云平台上，然后通过核心网，基站将其发送到麦小站的物联网设备上。接收到物联网数据后，麦小志解码并通过MQTT将新票推送到PDA，从而完成新票的添加过程。

市场监测数据流PDA通过MQTT将检票数据推送给麦小志。麦小志汇总检票数据后，通过物联网将其发送到物联网云平台。大麦服务器通过回叫地址将报告的数据推送到数据市场监控控制器。还涉及到检票项目和物联网设备的绑定和编号规则，用于向设置的项目设备组发送新的票，以及使用物联网推送设备键连接到阿里云物联网平台，这里不再详细描述。新票增加和市场监控流程如下:

图4。大麦物联网的上下游服务

对物联网新票链在工程应用中的思考：

1）NB-IoT 只适合固定场景应用，如燃气表，路灯吗？

这些场景仅利用了物联网的高覆盖、低功耗等特点。目前，物联网在市场上的应用主要是基于一些重复数据的上报，而物联网的其他技术特征并没有得到探索和创新，导致其应用没有突破或创新。因此，更重要的是结合自己的业务，合理利用技术优势。

2)将数据通过服务端下发给物联网平台，物联网云平台推向物联网设备。除了考虑物联网平台和基站的通信质量，我们还需要注意设备是否能够100%接收数据，这就要求我们通过一些应用层的保证机制来保证数据的到达。

如何将收到的新票推送到PDA，以确保PDA能够获得不同场景的所有新票数据(如检票开始前后新数据开始推的时间点，以及新增的检票设备PDA)，需要设计一套全面的同步机制，以确保基于云的新数据能够在检票项目周期内快速、实时地将数据推送到PDA，而不影响现场客户入场体验；

物联网的数据传输能力，是否满足服务场景，以及如何处理设备过多和在同一基站下集中注册的高并发服务场景。当数据发送和接收频率较高时，需要考虑并发机制以避免基站负载饱和的问题。因此，在多个设备连接到同一基站的情况下，有必要通过优化设备访问机制和数据传输/传输频率来解决高并发冲突。实践证明，物联网的实际能力并不像理论上描述的那么弱，能够满足我们当前的添加门票和监控数据的业务场景。

优化新票效率和数据安全性针对物联网数据的传输能力，如果能以更小的带宽传输更多有用的数据，提高传输效率，则应重点设计数据压缩方法等；并且从安全性的角度出发，通过加密算法来保证数据的安全性。因此，为了保证设备数据的安全和重要信息的存储，需要一套安全的保障机制。

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