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。