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May 15,2019

NB-IoT共享洗衣機測試床

引言/導讀
海爾集團創立于1984年,是全球大型家電第一品牌,目前已從傳統家電産品制造企業轉型為開放的創業平台。海爾緻力于成為物聯網時代的引領者,因此和中國電信合作,利用NB-IoT技術實現新型商業模式的應用,将自己的産品通過物聯網的方式更好為客戶服務。


一、關鍵詞
共享、 NB-IoT、 新型商業模式

二、發起公司和主要聯系人聯系方式
中國電信:曹玺濤, caoxt@sttri.com.cn 

三、合作公司
海爾集團:馬成東,machengdong@haier.com

四、測試床項目目标和概述
NB-IoT共享洗衣機測試床主要是想基于NB-IoT技術實現新型商業模式——共享,将洗衣機安放在相應的場所實現洗衣機的共享使用模式。
NB-IoT共享洗衣機測試床具備以下幾點:

· 采用先進的NB-IoT廣域通信技術,電信無線頻譜資源,監控洗衣機狀态;
· 端到端的安全技術保障數據安全和接入安全;
· 連接共享洗衣機,構建基于物聯網和雲計算的社區洗衣機共享平台;
· 新型商業模式的驗證,打造完善的家電企業産品端到端的用戶體驗。


五、測試床解決方案架構
本測試床系統架構如圖1所示。測試床首先要在共享洗衣機上安裝NB-IoT通訊模組,從而可以實現洗衣機使用狀态的上報,控制指令下發等操作;通過中國電信NB-IoT網絡,連接了海爾Uhome平台,海爾集團通過該平台進行相應的租賃,維修等相關服務。

圖1:測試床總體架構

(一)     測試床應用場景
NB-IoT共享洗衣機主要應用在校園、白領公寓、職工宿舍等類似場所,為居住的用戶提供便利。

(二)     測試床重點技術
NB-IoT是一種基于蜂窩通信3G/4G演進的物聯網通信技術,全球移動通信标準組織3GPP負責NB-IoT技術的标準化,首個标準版本Release13已經于2016年6月發布,并持續演進。NB-IoT工作于專用授權頻段,主要應用于低吞吐量、海量連接的場景,未來将承接大量物聯網業務接入。

(三)     技術創新性及先進性
NB-IoT技術的主要特點:1、覆蓋廣且深:比GPRS覆蓋增強20dB+;2,低功耗:基于AA電池,使用壽命可超過10年;3,低成本;4,大連接:50k+用戶容量/200kHz小區;5、高安全:基于專用頻譜、空口雙向鑒權及嚴格加密,提供電信級别的安全可靠能力。

系統特點
•      可維護性強: NB-IoT方案網絡由運營商負責運維,對客戶而言系統結構也相對簡單,整體可靠性會較高
•      網絡覆蓋廣:NB-IoT比GSM提升20dB增益,減少組網設備數量,降低設備成本和人工布設成本;

(四)      測試床解決方案架構

NB-IoT共享洗衣機是主要應用在校園、白領公寓、職工宿舍等類似場所,為居住的用戶提供便利,利用NB-IoT廣覆蓋,低成本的特性,實現對社區洗衣機的遠程運行狀态采集,計費,洗衣機的開關等操作的應用場景與技術方案。
系統功能
•       通過NB-IoT網絡對洗衣機狀态進行采集反饋到平台上,手機通過APP可以檢查洗衣機狀态;
•       通過手機APP可以實現對洗衣機的預約,付費等功能;
•       平台側可以對洗衣機狀态進行監測,提前預警,建設設備停機時間


六、預期成果
(一)          測試床的預期測試結果,針對測試項
NB-IoT共享洗衣機測試床可以實現洗衣機的新型商業模式——共享。通過海爾Uhome平台實現對洗衣機的預測性維護,同時滿足客戶通過手機APP進行付費使用洗衣機。

(二)          商業價值
NB-IoT共享洗衣機測試床的目的是提供一個可複制的家電的共享新型商業模式的分析應用方案。此測試床能将洗衣機設備通過NB-IoT網絡連接到家電運營平台上,實現共享洗衣機的運營狀态數據上報,和平台測下發控制洗衣機的指令等操作。此測試床也可以應用到其他家用電器應用案例。

共享家電服務模式下,提供共享服務企業(中間商)會通過對電源、控制模塊等進行改造,使用投币、定期租賃等方式向最終用戶提供服務,而家電制造商無法接觸到該類大量的最終用戶群。通過NB-IoT物聯網技術,家電制造商可以成功将該類最終用戶轉化為直接客戶,避開了中間商,實現了客戶的精準服務,可以結合客戶使用習慣,提供保養、維護等個性化服務,幫助家電制造企業數字化轉型。

(三)          經濟效益
測試床的經濟效益包括:
•      通過共享産生直接受益,增加産品附加值
•      通過數據遠程維護,縮短維護周期,增加使用時間)

(四)          社會價值
本測試床的主要優點是通過引入NB-IoT技術,實現洗衣機的共享運營模式,該場景可以複制到多種家電設備,同時加強了家電企業和客戶的聯系,為家電企業以後的産品開發,用戶營銷提供多種數據基礎。


七、測試床技術可行性
(一)     物理平台
NB-IoT模組+共享洗衣機:
共享洗衣機主控闆,通過和NB-IoT模組相連,将共享洗衣機運行狀态、控制指令等數據傳輸到NB-IoT網絡上,實現洗衣機的預測性維護、控制等指令。
(二)     軟件平台
Uhome平台:
海爾主要通過Uhome平台實現洗衣機設備管理,對洗衣機運行狀态進行存儲分析;同時,和用戶的手機APP進行配合,用戶可以通過手機APP實現付費,對洗衣機進行開關控制。


八、和AII技術的關系
(一)    與AII總體架構的關系
 
如前面“測試床技術可行性”部分所述,本測試床總體架構如圖1 所示,架構模式與AII工業互聯網體系架構對應。

(二)    AII安全(可選)
安全是AII參考架構中必不可少的部分。本測試床安全體系主要包括網絡安全、數據安全和系統安全等内容。測試床安全所采用的協議和政策,如網絡訪問、數據傳輸、加密和解密、認證、權限控制與授權以及IP安全将遵循相關标準。
測試床開發過程中,安全框架中測試床安全機制的采用和開發将會被記錄形成文檔,這也是可交付成果的一部分,并會在測試床整個生命周期中持續更新。
 
(三)    詳細清單(可選)
 
(四)    風險模型(可選)

可能的風險如下,更詳細的風險模型文檔将在實施階段輸出:
1.網絡通信安全:數據在網絡通信過程中被修改或截獲,包括傳感器與網關、網關與平台、平台與應用、應用與用戶之間等
2.數據安全:數據篡改,丢失及保密性
3.系統安全:非法用戶或設備的攻擊,網絡攻擊

(五)    安全聯系人
李潔,中國電信, lijie@sttri.com.cn

(六)    與已存在AII測試床的關系
 

九、交付件
交付件包括:
1、共享洗衣機需求分析
2、NB-IoT共享洗衣機解決方案
3、NB-IoT共享洗衣機測試床運行測試報告
4、形成包括NB-IoT終端、網絡、平台的NB-IoT共享洗衣機測試床


十、測試床使用者

1        測試床使用者

歡迎所有的AII成員企業參與本測試床項目。然而,在初始階段,由于試驗站點的訪問權限有限,本測試床将僅限于現有的合作夥伴。之後,測試床團隊将根據企業對實現目标做出的貢獻考慮增加更多的合作夥伴。

十一、     知識産權說明
合作夥伴将就知識産權管理達成一緻原則。這些原則将細化規則以确保盡可能廣泛的傳播應用案例方案結果,同時保證妥善保護知識産權和保密信息。此原則将針對以下幾點詳細說明通用規則:
•      保密和出版規程
•      知識産權報告和糾紛解決機制
•      發表專利和授權許可的權利
•      共同所有權問題及訪問權限


十二、     部署,操作和訪問使用
測試床的部署和操作将在中國進行。物理組件将安裝在北京某些高校内,海爾集團運營Uhome平台以及相關設備,訪問控制和管理權限極限與參與者。

十三、     資金
資金來源:測試床的資金将來自于參與的企業。

十四、     時間軸
階段1:需求分析:2018.5     完成社區洗衣機需求分析
階段2:初始設計:2018.8     完成社區洗衣機設計方案
階段3:開發與實施:2018.12     開發社區洗衣機系統功能
階段4:部署與驗證:2019.3     在北京某高校部署實施社區洗衣機,驗證測試床功能。

聲明

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