物联网时代到来：企业加快数字商业转型

发展数字化转型策略，已经成为许多企业的重点，尤其是当新的消费者行为需要新的数字化产品时更显得迫切。而近来物联网蓬勃地发展，更迫使企业不得不加快数字商业转型的脚步。无论是为了寻求新的成长机会，还是为了提高成本效益，或是透过新产品提升客户体验，这些因素都推动着各产业进行数字化转型。借助数字化转型，能让移动运营商从参与新的商业模式及开发所需技能的过程中，取得所需的利益优势。物联网(IoT)为移动运营商提供利用核心资产，提升产业链的崭新机会。运营商可透过提供智能平台，全面提升物联网的价值，并促进生态体系的合作，甚至成为其他产业的转型合作伙伴。数字转型当推手 车联网近日走红联网汽车(Connected Car)已问世多年，但主要都是高阶的新款车辆。现在，瑞典电信运营商Telia希望透过云端解决方案，连结所有车龄15年以下的汽车。这将是运营商从数据链接扩展成为合作伙伴生态体系，以提供智能型数据的机会，为车主打造更多创新的服务产品。Telia目标是成为新一代电信商，能够成为传统网络服务的重要角色。该公司的车联网服务Telia Sense，是此一解决方案的核心。根据该公司的研究，简化养护(Ownership)是车主们重点关注的部分，连接性将能满足此一需求。然而，车联网的价值不只是链接，还可以根据汽车养护相关的服务生态体系作连结。Telia Sense是一项端到端的云端解决方案，让新旧款车主都能连结互联网并存取智能型服务。它包括一项远程信息处理组件，以及可以插入汽车OBD-II端口(车载诊断系统)的SIM卡。该项组件透过长程演进计划(LTE)及云端式平台进行通讯，并链接到车主智能手机的应用程序，还包含全球卫星定位系统(GPS)、加速度传感器、陀螺仪、Wi-Fi热点及蓝牙(Bluetooth)。第三方服务供货商可以透过应用程序编程接口(API)连结服务，从汽车接收数据(如果车主允许)，进而据此开发出新的服务产品。这项解决方案是与汽车及保险业伙伴所共同开发，可以提供车辆控制功能、Wi-Fi链接及规划汽车保险等加值服务。激发消费者对车联网兴趣根据调查显示，提升身为车主的车辆养护与行车体验，是消费者想要使用车联网的主要原因，其他如降低成本、加强控制和安全性，以及提高便利性也是主要因素(图1)。车主能够以多样方式与他们的车辆互动，为随时随地提供各种服务带来商机。

图1 激发消费者对车联网感到兴趣的因素消费者也希望他们的车辆拥有更多价值。对车主进行的另一项调查显示可以细分为三个部分，包括连结性、汽车控制及服务合作伙伴产品。生态合作体系数字化生态合作体系伙伴可以借助提供新服务与信息，接触到驾驶人和乘客，因此将能稳定客户关系并提升品牌价值(图2)。Telia Sense就是很好的例子，反映出Bilprovningen、Bilia及Viking等先期合作伙伴的目标。

图2 客户最感兴趣及感兴趣的功能

依驾驶方式付费产品Folksam是瑞典一家客户自有(Customer-owned)互惠保险公司，它认为数字化转型，是该公司今后发展的重点领域。依使用方式付费的保险产品，是数字化所将带来的崭新商机范例。Folksam制作了一项名为KöraSäkert(安全驾驶)的产品，鼓励客户以更安全的方式驾驶。这项服务是根据驾驶方式付费的概念，让客户可以影响他们的汽车保险费率。注册这项服务后，客户会收到一个小型发光二极管(LED)指示灯，可以安装在车内仪表板，在超速时进行提醒。红色、黄色或绿色灯提醒驾驶人，告诉他们是在正常速限内或已经超速。指示灯会与远程信息处理组件进行通讯，同时还有一项应用程序提供响应信息，鼓励更安全及更环保的驾驶方式。这项服务的长远目标是保护生命、降低交通意外数量。而附带的奖励措施，可以包含像是为驾驶人提供保险费的八折优惠。实现主动服务透过数字方式还可能实现主动式的服务。验车公司Bilprovningen就希望透过提供主动服务(例如验车时间提醒)，以及与车主相关的提醒，借以强化客户关系。汽车服务公司Bilia也设定目标，提供汽车诊断及主动汽车维护，同时还有量身订做的客户优惠及促销服务。而道路救援公司Viking则透过数字化改进服务产品，发现更深入及主动维护客户关系的机会。双边商业模式创造价值许多移动运营商已经基于其核心资产打造物联网解决方案，这些资产包括整合、分析及运用网络与用户数据的经验。例如，链接由LTE网络负责，为移动宽带提供应用程序覆盖，并且支持物联网服务。另一项资产是平台能简化数据，并将大量数据转换为智能数据，进而让协力服务供货商能运用这些信息。这样的商业模式有两个面向：B2C营收流(远程信息处理单元的一次性成本，以及针对连结和汽车控制服务的每月费用)，而B2B营收流来自生态合作体系伙伴，包括服务的设定费，以及每个车联网或活动的月费(图3)。

图3 双边商业模式带来B2C和B2B营收流

B2B营收的规模，是依平台所筛选出的数据价值，每个企业各不相同。这种价值取决于两项息息相关的因素：B2B合作伙伴对当地市场的了解，以及透过数据使用分析让产品持续改进。物联网为移动运营商提供了崭新机会，让它们可以透过智能平台的提供，促进生态体系的合作，并成为其他产业的转型合作伙伴，利用其核心资产提升产业链。分析物联网装置效能 降低讯号壅塞风险一小部分配置不良的联网装置可能会导致讯号风暴，影响物联网的网络效能，更糟糕的是还可能会导致网络中断。Telenor Connexion将实时流量监控，结合对物联网装置及网络的数据分析，可以降低讯号壅塞的风险，提高运营绩效。全球大量且多样的物联网装置，正透过移动网络进行部署及链接。主动侵略型互连装置(Aggressive Connected Devices)引发的讯号风暴，将会对物联网网络壅塞及效能产生负面影响。为了避免这种情况，来自装置的控制层数据及其链接的网络就需要实时监控、分析及管理。提高可靠性同时也是前提条件，可以用来汇集、处理及分析互连装置所产生的用户层数据。小部分装置就可能产生严重网络问题过去7年来，Telenor Connexion管理的互连装置(SIM卡方式)，正在以超过50%的复合年成长率(CAGR)增加。目前，已安装的互连装置总数大约是600万台，多数流量透过通用封包无线服务(GPRS)及简讯(SMS)进行传输。2014年，Telenor Connexion遭遇了由小部分联网装置所引起的网络质量恶化，促使该公司调查客户的装置在移动网络中的行为。结果发现，只要500台极度活跃主动型装置，就可能引发网络讯号风暴，进而导致壅塞。事实上，有些客户装置每小时就产生超过100个网络事件，这是可接受限值每小时约20个网络事件的五倍。这种过度激烈的讯号行为，可能快速发展成导致网络壅塞，并开始影响其他网络。为了解决这项问题，物联网运营商必须与漫游运营商紧密合作。关闭或复位向所有物联网漫游装置的控制层讯息，将会影响所有物联网客户，因为会堵塞整个漫游网络。一旦网络完全壅塞，可能就需要2小时以上，才能完全重新将物联网装置中路由器流量分散，然后再用2小时使网络恢复正常运作。对漫游运营商来说，将会影响消费者流量和客户体验，对品牌产生不良影响。运用大数据分析避免网络壅塞透过搜集及分析物联网装置产生的每个网络事件，可以识别主动型装置的行为，以采取适当的移动避免讯号风暴，进而确保网络效能可以满足服务等级要求。主动侵略行为的一个例子，是当装置尝试链接到网络但失败时，立即连续快速尝试多次。这将会产生讯号数据流量，当类似装置也制造比平常更多的讯号时，讯号网络就会超载。识别此类行为，然后重新配置装置，将会延长每次连续尝试链接网络的时间，因此须要给网络运营商时间来辨识情况并解决根本原因，才能避免网络堵塞。此外，联网装置的流量可以转移到不同网络，以避免特定网络超载。例如，部分客户在多个国家的多个网络中都有装置，在这个情况下，联网装置中的SIM可以被配置为，根据网络效能分析后链接到某国的特定网络。监控物联网网络KPI图4显示了2016年10月16日至18日期间的部分网络关键绩效指针(KPI)：上排直方图表示流量活动，下排直方图标识SMS及PDP的对应成功率KPI(亦即物联网装置建立专用数据承载的能力)。左上方的直方图显示：在此特定客户案例中，平均网络活动展示了每个物联网装置每小时进行3到6个网络事件(从基础到峰值)。在中间的图表中，折线表示每个物联网装置的平均数据量，峰值略高于30KB/小时，所有物联网装置在10月17日上午9点到中午12点之间，每小时消耗的数据总量为24GB。在同一时期，每个物联网装置每小时的SMS活动平均为大约3个，总SMS流量约为每小时5万个。

图4 在客户物联网网络中所挑选出的IoT流量活动及网络KPI监控

因此，图表提供了有关物联网网络活动及成功率的概览，可以轻易地发现，在显示的48小时内所发生的任何偏离变化。运用大数据分析 进行流量预测自动报告系统能监控来自所有客户的流量，并预测未来六个月到一年产生的带宽。根据这些报告，控制层的讯号服务和用户层的数据流量预测，将可以变得越来越精确，确保用户避免网络壅塞问题。将数据分析应用于联网装置网络中的控制层数据，可以为网络运营商和企业带来很多好处。由于能够明了网络的哪些部分需要改进，因此可以减少讯号流量，以及对物联网装置网络所造成的垃圾流量威胁。根据这些分析，将能执行网络公平使用策略管理，详细显示可接受的装置讯号行为。过去两年来，在由Telenor Connexion负责管理的物联网网络中，潜在的主动型客户装置数量从38%下降到16%(其余的16%分布在数个网络上，不会立即构成威胁)。这是透过对网络中物联网装置执行情况的综合了解，以及连结效率指引的执行所带来的成效。此外，透过预测性分析功能，还有控制层流量及用户层流量带宽的规模预测，都能达成超高的精确度，进而改进资源规划。密集城市需求量大 大规模物联网隐然成形高成本效益的连结性，是采用物联网服务的主要驱动力量。蜂巢式网络非常适用于实现这个目标，因为它们在全球各地无所不在，并且能轻松升级以处理许多潜在的物联网应用。此外，蜂巢式网络可以在密集城市环境中，处理来自大量物联网装置的流量，对网络容量的影响最小。物联网可以分为关键及大规模应用两大领域。关键物联网应用的特色，是要求极度的可靠和可用性，以及超低时延，例如交通安全、自动驾驶汽车、工业应用及医疗保健(包括远程手术)。大规模物联网的特点，则是拥有大量链接、低数据量、低成本装置及对能耗的严格要求。其案例包括智能建筑、智能电表、运输物流、车队管理、工业监控及农业。互补型物联网技术 满足不同物联网应用这两个领域代表拥有大量连结要求的各种使用案例。蜂巢式网络适用于支持这两个领域，虽然没有单一技术能适合所有潜在情况。但为了满足不同潜在大规模物联网应用案例的要求，多项蜂巢式物联网技术正在标准化，包括Extended-coverge-GSM(EC-GSM)、Cat-M1及窄频物联网(Narrow Band-IOT, NB-IoT)。根据技术可用性、使用需求及部署情境，这些解决方案可以相互补足。例如，EC-GSM服务于所有全球移动通讯(GSM)市场的应用；Cat-M1支持广泛的物联网应用，包括内容丰富型(Content-rich)应用；而NB-IoT针对超低吞吐量应用进行简化，并提供极好的覆盖率及部署弹性。运营商可以选择单一解决方案，或是结合多种解决方案，这取决于几项因素，例如技术覆盖程度、网络技术策略及具体的目标市场。超低阶大规模物联网应用检视蜂巢式网络承载物联网流量的能力，对了解真正的物联网服务情境和对网络的影响非常重要。这当中的情境包括：由一系列不同物联网服务组成的流量模型，包含对每个装置讯息大小和流量强度的假设，以及在密集城市环境中部署的装置数量。它专注于对传输量要求较低的超低阶物联网应用，例如计量及监控使用案例，因为这些应用将成为多数市场中首批部署的大规模物联网服务(图5)。

图5 NB-IoT：量身订制的超低阶IoT应用

找出大规模物联网流量特征每平方公里有1万户家庭的密集城市环境(类似伦敦、北京或纽约中心地区)，被用来当做大规模物联网服务情境的基础。假设在该地区部署一系列不同类型的联网装置，包括水表、瓦斯表及电表、自动贩卖机、出租自行车位置监控器，以及车辆中监控驾驶行为的加速度传感器(根据每个家庭一辆汽车，每四个流量一组计算平均值)，图6中就总结了每个装置的流量特征。此场景中使用的联网装置数量，代表成熟的大规模物联网情境。在初始部署阶段，装置密度将较低，相应的流量负载也不会那么高。这些服务代表了实际上大规模物联网的使用案例范围，预期将部署在城市环境中。

图6 在城市情境中部署大规模物联网链接装置的流量特征

这些服务的部署环境及流量模型不同：远程控制仪表可能面临室内覆盖率的挑战，而安装在自行车上的装置通常位于室外。仪表流量可能每天集中传输一次，而其他装置可能需要每10分钟即传送一次。大规模物联网装置的数据流量很小，一个服务的典型数据包大约是100∼150个位，其中考虑到装置ID的有效载荷、时间戳及报告数据值。此外，每个数据包都有大约65个字节的IP经常性资源(Overhead)及更高层标头(Header)；媒体访问控制(MAC)层约占15个位，移动网络上行链路每个事件的标准控制讯号为59个位。总之，每个事件产生大约250∼300个位，由物联网装置传输。图6显示产生的流量需求。它清楚显示，尽管装置的密度非常高，但每个装置的流量却很低，每单位面积的流量限制为每平方公里几千位/每秒(kbit/s)，而移动宽带服务在密集城市地区为每平方公里接近千兆位/每秒(Gbit/s)。部署NB-IoT载波 实现大规模物联网服务NB-IoT适用于超低阶物联网应用。基地台可以与装置通讯的下行/上行最高瞬时数据速率为227/250kbit/s，而每个装置的持续最大传输量为21/63kbit/s，足以支持城市情境中的服务。虽然其容量低于移动宽带，但根据系统级仿真显示：一个180kHz的NB-IoT载波可以承载数十kbit/s，具体取决于载波配置。假设单一NB-IoT载波在三个扇形区网站部署，城市环境典型的网站间距离为500公尺，将可以达成每平方公里数百kbit/s的区域容量，比密集城市情境中的大规模物联网服务流量需求更大。图7说明了在城市情境中大规模物联网累积流量与单一NB-IoT载波容量之间的关系。所有大规模物联网服务的总流量，合计占总可用容量的6%，这显示在需要另一家NB-IoT运营商之前，足以支持在所考虑的情况下将大规模物联网流量增加15倍。此外，比起NB-IoT，Cat-M1支持更高的数据速率及容量。

图7 NB-IoT载波的流量与容量比

除了传输所需的容量需求外，覆盖率能到达位于较差区域的装置更是重要。因此，NB-IoT和Cat-M1设计提供比GSM及LTE明显更好的覆盖率。这种强化的覆盖程度，允许无线电讯号穿透更多道墙壁或红外线反射(IRR)金属玻璃窗，以连结部署在室内深处或地下室(典型的仪表位置)的装置。为装置提供链接 创造无限新商机蜂巢式网络可以处理大量的大规模物联网装置，对网络容量的影响最小。这里的情境显示，单一NB-IoT载波(部署在保护频带内，占用10MHz LTE载波的2%)明显超出所考虑到的大规模物联网服务需求。这些发现，意味着NB-IoT的初步部署，可以满足潜在的更高数据需求及流量强度，也能支持其他类型的服务。通常，运营商可能只会小幅升级现有网络以支持物联网流量，但是该领域的潜在价值庞大。可以从单一基地台，为成千上万的物联网装置提供链接，是重要的推动力量并且可以带来新商机。新兴应用不断出现 物联网数量持续成长随着新兴应用和商业模式的出现，以及标准化的支持与装置成本的下降，联网装置的数量将持续成长。预计到2022年，将会有290亿台联网装置，其中物联网装置可以达到180亿。2018年，移动电话数量预计将超过物联网装置，其中包括车联网、设备、电表、穿戴式装置及其他消费性电子产品。而2016到2022年间，在新应用案例的带动下，物联网装置预期将以21%的复合年成长率增加。近距离/广域物联网 联网装置链接遽增图8显示所有联网装置，物联网可以分为近距离物联网及广域物联网。

图8 联网装置数量(单位：10亿)

近距离领域，由免执照频谱(例如Wi-Fi、蓝牙及ZigBee)链接的装置所组成，通常服务距离不会超过100公尺。该类别还包括透过固定局域网络链接的装置。而广域物联网类别，则包括使用蜂巢连结(根据3GPP的部分CDMA技术)的装置，以及Sigfox、LoRa及RPMA等免执照低功率技术。物联网装置采蜂巢链接 2022年将达到15亿台2016年底，全球蜂巢链接物联网装置为4亿台。随着逐渐成为产业重心，以及移动物联网技术达成第三代伙伴计划(3GPP)标准化，再加上其他方面的改进(例如设定、装置管理、服务支持及安全性等)，因此在各种联网装置中，移动物联网装置将成长最快。预计2022年时，可望达到15亿台规模，占广域类别的70%左右。在广域物联网领域，出现不同需求的两大市场：大规模物联网连结，以及关键应用连结。大规模物联网连结的特点是：高容量、低流量、低成本及低能耗。许多事物将透过毛细网络(Capillary Networks)进行链接。另一方面，关键物联网链接对网络提出了完全不同的要求：超级可靠性、可用性、低时延及高数据吞吐量。然而，在这两大演进方向之间，还存在着其他许多应用案例，目前透过2G、3G或4G进行连结。现在，LTE在蜂巢物联网装置中的占比约为5%。芯片成本的不断降低，以及LTE功能与5G功能的持续发展，将能扩大所满足的应用范围，支持关键物联网的部署。