May 15,2019

NB-IoT共享洗衣机测试床

引言/导读
海尔集团创立于1984年,是全球大型家电第一品牌,目前已从传统家电产品制造企业转型为开放的创业平台。海尔致力于成为物联网时代的引领者,因此和中国电信合作,利用NB-IoT技术实现新型商业模式的应用,将自己的产品通过物联网的方式更好为客户服务。


一、关键词
共享、 NB-IoT、 新型商业模式

二、发起公司和主要联系人联系方式
中国电信:曹玺涛, caoxt@sttri.com.cn 

三、合作公司
海尔集团:马成东,machengdong@haier.com

四、测试床项目目标和概述
NB-IoT共享洗衣机测试床主要是想基于NB-IoT技术实现新型商业模式——共享,将洗衣机安放在相应的场所实现洗衣机的共享使用模式。
NB-IoT共享洗衣机测试床具备以下几点:

· 采用先进的NB-IoT广域通信技术,电信无线频谱资源,监控洗衣机状态;
· 端到端的安全技术保障数据安全和接入安全;
· 连接共享洗衣机,构建基于物联网和云计算的社区洗衣机共享平台;
· 新型商业模式的验证,打造完善的家电企业产品端到端的用户体验。


五、测试床解决方案架构
本测试床系统架构如图1所示。测试床首先要在共享洗衣机上安装NB-IoT通讯模组,从而可以实现洗衣机使用状态的上报,控制指令下发等操作;通过中国电信NB-IoT网络,连接了海尔Uhome平台,海尔集团通过该平台进行相应的租赁,维修等相关服务。

图1:测试床总体架构

(一)     测试床应用场景
NB-IoT共享洗衣机主要应用在校园、白领公寓、职工宿舍等类似场所,为居住的用户提供便利。

(二)     测试床重点技术
NB-IoT是一种基于蜂窝通信3G/4G演进的物联网通信技术,全球移动通信标准组织3GPP负责NB-IoT技术的标准化,首个标准版本Release13已经于2016年6月发布,并持续演进。NB-IoT工作于专用授权频段,主要应用于低吞吐量、海量连接的场景,未来将承接大量物联网业务接入。

(三)     技术创新性及先进性
NB-IoT技术的主要特点:1、覆盖广且深:比GPRS覆盖增强20dB+;2,低功耗:基于AA电池,使用寿命可超过10年;3,低成本;4,大连接:50k+用户容量/200kHz小区;5、高安全:基于专用频谱、空口双向鉴权及严格加密,提供电信级别的安全可靠能力。

系统特点
•      可维护性强: NB-IoT方案网络由运营商负责运维,对客户而言系统结构也相对简单,整体可靠性会较高
•      网络覆盖广:NB-IoT比GSM提升20dB增益,减少组网设备数量,降低设备成本和人工布设成本;

(四)      测试床解决方案架构

NB-IoT共享洗衣机是主要应用在校园、白领公寓、职工宿舍等类似场所,为居住的用户提供便利,利用NB-IoT广覆盖,低成本的特性,实现对社区洗衣机的远程运行状态采集,计费,洗衣机的开关等操作的应用场景与技术方案。
系统功能
•       通过NB-IoT网络对洗衣机状态进行采集反馈到平台上,手机通过APP可以检查洗衣机状态;
•       通过手机APP可以实现对洗衣机的预约,付费等功能;
•       平台侧可以对洗衣机状态进行监测,提前预警,建设设备停机时间


六、预期成果
(一)          测试床的预期测试结果,针对测试项
NB-IoT共享洗衣机测试床可以实现洗衣机的新型商业模式——共享。通过海尔Uhome平台实现对洗衣机的预测性维护,同时满足客户通过手机APP进行付费使用洗衣机。

(二)          商业价值
NB-IoT共享洗衣机测试床的目的是提供一个可复制的家电的共享新型商业模式的分析应用方案。此测试床能将洗衣机设备通过NB-IoT网络连接到家电运营平台上,实现共享洗衣机的运营状态数据上报,和平台测下发控制洗衣机的指令等操作。此测试床也可以应用到其他家用电器应用案例。

共享家电服务模式下,提供共享服务企业(中间商)会通过对电源、控制模块等进行改造,使用投币、定期租赁等方式向最终用户提供服务,而家电制造商无法接触到该类大量的最终用户群。通过NB-IoT物联网技术,家电制造商可以成功将该类最终用户转化为直接客户,避开了中间商,实现了客户的精准服务,可以结合客户使用习惯,提供保养、维护等个性化服务,帮助家电制造企业数字化转型。

(三)          经济效益
测试床的经济效益包括:
•      通过共享产生直接受益,增加产品附加值
•      通过数据远程维护,缩短维护周期,增加使用时间)

(四)          社会价值
本测试床的主要优点是通过引入NB-IoT技术,实现洗衣机的共享运营模式,该场景可以复制到多种家电设备,同时加强了家电企业和客户的联系,为家电企业以后的产品开发,用户营销提供多种数据基础。


七、测试床技术可行性
(一)     物理平台
NB-IoT模组+共享洗衣机:
共享洗衣机主控板,通过和NB-IoT模组相连,将共享洗衣机运行状态、控制指令等数据传输到NB-IoT网络上,实现洗衣机的预测性维护、控制等指令。
(二)     软件平台
Uhome平台:
海尔主要通过Uhome平台实现洗衣机设备管理,对洗衣机运行状态进行存储分析;同时,和用户的手机APP进行配合,用户可以通过手机APP实现付费,对洗衣机进行开关控制。


八、和AII技术的关系
(一)    与AII总体架构的关系
 
如前面“测试床技术可行性”部分所述,本测试床总体架构如图1 所示,架构模式与AII工业互联网体系架构对应。

(二)    AII安全(可选)
安全是AII参考架构中必不可少的部分。本测试床安全体系主要包括网络安全、数据安全和系统安全等内容。测试床安全所采用的协议和政策,如网络访问、数据传输、加密和解密、认证、权限控制与授权以及IP安全将遵循相关标准。
测试床开发过程中,安全框架中测试床安全机制的采用和开发将会被记录形成文档,这也是可交付成果的一部分,并会在测试床整个生命周期中持续更新。
 
(三)    详细清单(可选)
 
(四)    风险模型(可选)

可能的风险如下,更详细的风险模型文档将在实施阶段输出:
1.网络通信安全:数据在网络通信过程中被修改或截获,包括传感器与网关、网关与平台、平台与应用、应用与用户之间等
2.数据安全:数据篡改,丢失及保密性
3.系统安全:非法用户或设备的攻击,网络攻击

(五)    安全联系人
李洁,中国电信, lijie@sttri.com.cn

(六)    与已存在AII测试床的关系
 

九、交付件
交付件包括:
1、共享洗衣机需求分析
2、NB-IoT共享洗衣机解决方案
3、NB-IoT共享洗衣机测试床运行测试报告
4、形成包括NB-IoT终端、网络、平台的NB-IoT共享洗衣机测试床


十、测试床使用者

1        测试床使用者

欢迎所有的AII成员企业参与本测试床项目。然而,在初始阶段,由于试验站点的访问权限有限,本测试床将仅限于现有的合作伙伴。之后,测试床团队将根据企业对实现目标做出的贡献考虑增加更多的合作伙伴。

十一、     知识产权说明
合作伙伴将就知识产权管理达成一致原则。这些原则将细化规则以确保尽可能广泛的传播应用案例方案结果,同时保证妥善保护知识产权和保密信息。此原则将针对以下几点详细说明通用规则:
•      保密和出版规程
•      知识产权报告和纠纷解决机制
•      发表专利和授权许可的权利
•      共同所有权问题及访问权限


十二、     部署,操作和访问使用
测试床的部署和操作将在中国进行。物理组件将安装在北京某些高校内,海尔集团运营Uhome平台以及相关设备,访问控制和管理权限极限与参与者。

十三、     资金
资金来源:测试床的资金将来自于参与的企业。

十四、     时间轴
阶段1:需求分析:2018.5     完成社区洗衣机需求分析
阶段2:初始设计:2018.8     完成社区洗衣机设计方案
阶段3:开发与实施:2018.12     开发社区洗衣机系统功能
阶段4:部署与验证:2019.3     在北京某高校部署实施社区洗衣机,验证测试床功能。

声明

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