单灯控制器在线率多高可以算“及格”

      路灯单灯控制系统的大规模落地应用已经不再是“新闻”。很多行业内的供应商也都号称可以给出所谓的“成熟解决方案”。甚至在某专业照明微信群里，有前辈这样夸下海口：“XX公司的单灯控制解决方案已经很成熟了，就像LED灯一样成熟……”。貌似这个应用领域已经没有什么技术难题了，现有的技术方案已经完全满足了应用的需求。

      但是，事实果真如此乐观么？近期我通过整理一些业内朋友反馈的真实案例发现，目前多数技术方案依然不能很好地满足“路灯单灯远程管理”这个应用需求。主要的“瓶颈”在于单灯控制器与远程管理平台之间通信的可靠性。说得简单一点，就是单灯控制器“在线率”得不到保证。

当下几个主流的“物联网”解决方案，都或多或少地存在“通信可靠性差”、“在线率不高”的问题：

电力载波（PLC）方案

      存在网络末端通信节点不能及时通信或者根本不能通信的问题。尤其是老旧线路以及负载较复杂的情况下，甚至会造成大部分节点通信失败。

Zigbee@2.4GHz无线通信方案

      市面上多数解决方案中，网内能够可靠通信的节点普遍只占总安装量的70%左右。当集中控制器安装位置不合适（例如路段内有遮挡、树木较多等）、天气情况欠佳（雨雪天气等）或者集中控制器管理通信节点过多（超过100台）时，这一比例甚至会低至50%以。

LoRa@SubGHz无线通信方案

      如我前面文章所述，此方案因为法规原因已经不能在中国大陆地区，城市级别路灯单灯控制领域中继续应用。

NB-IoT基于运营商的无线通信方案

      也许是因为过去几年其他技术方案表现都不是很理想，当NB-IoT这个“新生事物”出现的时候，大家仿佛一下子看到了“救命稻草”。加之民族科技巨头和各路运营商的联合助推，一时间NB-IoT似乎注定成为“智慧路灯”在单灯通信技术方面的“大救星”。而其无需“现场自组网”，直接依托运营商的技术框架，更是一下子降低了路灯单灯控制系统的产品研发门槛。路灯单灯控制领域内“忽如一夜春风来，千树万树梨花开”，新兴的技术方案供应商和基于NB-IoT的单灯控制产品纷纷登场。

      但是，随着过去两年的大规模“试用”，似乎业内对于NB-IoT的反响也开始由 “热捧”转向“冷静”，甚至有点“怀疑”。因为NB-IoT的应用表现，远没有当初“描绘”的那样美好，除去每灯每月都需支出的通信费用外，网络覆盖不完善、基站带载能力有限、数据传输实时性差等问题，也都随着应用规模的不断提升而逐渐暴露出来。而且，几乎每一个涉及通讯相关问题的解决都需要运营商的大力配合，否则仅凭单灯控制产品开发者自身，很难进一步优化产品在通信方面的用户体验。

      下图是某NB-IoT单灯控制项目公开宣传资料截图，可以看到项目内单灯控制器总数为8454，不能可靠通信的“离线” + “未知”控制器数量为878+50=928，占总安装量的约11%。客观地说，这个将近90%的“在线率”在如此大规模的单灯控制项目中，还是相当不错的！至少在上面列举的主流技术中，表现算是最好的！

      这10%左右通信不可靠的原因，如我前面所说，已经不是单灯控制器产品设计者能够解决的问题了。这主要是NB-IoT基站资源分布的不均衡，以及NB-IoT通信方式本身造成的。即便是NB-IoT网络覆盖良好的地区，受限于其基站的“带载能力”，也并不能够满足所在区域内所有的单灯控制器都实时可靠通信。而NB-IoT本身就是5G普及之前，物联网应用暂时的过渡性技术，基站未来也不可能进行大规模扩容。而随着近期NB-IoT设备应用数量的持续激增（以中国电信为例，2019年10月底宣布其NB-IoT燃气表、水表用户数双双突破千万，并预计2020年NB-IoT可能会出现亿级的行业应用），基站的“带载”压力将进一步恶化。如果运营商没有后续优化扩容NB-IoT基站资源的意愿，那么NB-IoT单灯控制系统中单灯控制器的实时通信可靠性将会进一步下降。

      综上来看，尽管NB-IoT依然有着10%左右的“离线率”，但确实是“路灯单灯控制”领域中目前表现较好的技术了。可是，这10%左右的“离线率”对于“路灯单灯远程管理”这个应用意味着什么？是不是已经“及格”了？已经“可以凑合用”了？下面我们就来通过一组简单的计算，分析一下：

路灯单灯控制系统中10%的通信不可靠率意味着什么？

      如果这个城市的路灯亮灯率按照国家标准做到了≥98%，即灭灯率≤2%；

      如果当地路灯管理部门有意愿借助“单灯远程管理系统”来替代传统人工上路巡检，进行路灯故障的远程排查和定位；

      那么“单灯远程管理系统”因“单灯通信技术瓶颈”引入的≥10%的“通信不可靠率”中，至少有8%将成为系统“误报故障点”（即，维修人员根据系统中显示的故障点去现场实施维修，但是到现场后发现灯具是正常点亮的。）；

      如果这个城市是一个中等规模的地级市，路灯保有量为10万盏左右；

      那么8%的“误报故障点”就意味着巡检维修人员需要“无辜”承担的额外现场排查数量为8000盏！！！

      而每巡检10盏系统上报“故障点”，只有约2盏为真正“灭灯故障点”，故障远程报告准确率仅为20%！！！误报率为80%！！！

这80%的误报率导致的“8000盏”的现场排查“无用功”意味着什么？

      8000盏“误报故障点”几乎是“随机分布”在城市道路的各个区段。将他们全部“走访”一遍，似乎和引入“单灯智能控制系统”之前的“无差别走访”排查方式，在工作量上没有什么减少！

      可以想象，如果我们是路灯管理部门的现场维护人员，面对如此高的“误报率”，一定会果断地放弃所谓的“智慧智能”手段，回归传统工作模式！

      所以，一个看似“可以接受”的“10%”的离线率，却导致了高达80%的单灯故障误报率。这是远远不能“及格”的！

      那么，“及格线”应该是什么呢？

      我们暂且认为单灯故障误报率≤40%，为及格线。按照以上的算法，每10个系统上报“故障点”中，最多有不超过4个因通信不可靠导致的“误报故障点”，即，“实际故障点”/“通信故障点”= 6：4。那么按照≥98%的亮灯率来计算，实际故障点为≤2%，通信故障点应为≤1.33%。

路灯远程单灯控制系统的在线率“及格线”应该是，在线率≥98.7%。也就是说每100个单灯控制器，只能最多有一个通信不可靠。

      那么这样看来，≥99%的“在线率”，就应该是每一套路灯单灯控制解决方案应该努力达到的目标了！达不到这个“及格线”，就会给终端用户的远程单灯故障排查定位带来非常大的困扰，甚至造成 路灯单灯控制产品无法继续推广使用的尴尬局面。