淺析中國聯通物聯網發展策略

邢宇龍 王淑玲 賈雪琴 胡 云

中國聯通網絡技術研究院 北京 100048

概述

面對人人通信逐漸飽和、增量不增收的殘酷局面，傳統運營商都在積極尋求創新突破。物聯網萬物互聯的海量連接潛力以及連接背后的巨量市場為運營商提供了一個業務創新拓展的好機遇。據IDC預測，到2020年全球物聯網連接將達到300億；到2025年全球物聯網連接將達到700億。物聯網的快速發展將為電信運營商帶來用戶規模、戰略地位、資源利用、應用創新等多方面機遇；因此，全球的運營商均積極擁抱物聯網，紛紛將IoT列為重點戰略方向，成立專門的IoT組織，以更好地整合內部資源，形成IoT業務發展合力[1-2]。目前，立足于管道，促進產業鏈合作共贏，打造端到端的服務能力，已成為國內外運營商發展IoT的共識，具體舉措上也趨于一致，包括把控IoT入口、做優管道連接、加速平臺布局、端到端業務服務提供等[3-4]。

在中國聯通2016年發布的聚焦戰略中，物聯網被定位為其中一個重要的聚焦業務，明確指示“規模拓展物聯網業務新空間”，培育新的增長級。盡管中國聯通已建成覆蓋全國的優質通信網絡，但是物物連接巨量性、多樣性、與人聯網需求的差異性都給傳統的蜂窩網絡帶來了一定的挑戰。在此背景下，本文立足于中國聯通物聯網發展，結合中國聯通自身網絡情況和物聯網未來技術演進趨勢并從物聯網整體架構出發，給出未來聯通物聯網發展的建議和思考[5]。

1 物聯網產業發展和技術演進

1.1 物聯網產業情況

物聯網業務發展兇猛，將迎來百億級的連接數和萬億級的市場規模，市場潛力巨大。面對巨大的物聯網市場空間，產業鏈各方積極參與其中，產業鏈各環節正逐步成型。

物聯網產業鏈的上游環節主要由芯片、終端(模組)廠家組成，包括高通、華為、中興等。隨著技術的進步、需求的演進，低功耗、高可靠性、高集成度的半導體芯片成為了當下的研究熱點之一。產業鏈的中間環節是聯通終端和應用的網絡提供商。物聯網的連接技術豐富多樣，包括了聚焦短距離傳輸的Wi-Fi、藍牙、Zigbee、z-wave，也涵蓋了由電信運營商運營的2G、3G、4G蜂窩物聯技術以及當下極受關注的NBIoT、eMTC等LPWA技術。在IDC的研究報告中指出，LPWA對傳統的接入技術有較大的替代作用，預計至2020年，LPWA的連接數將超過傳統的蜂窩。目前電信運營商均在大力推動NB-IoT的網絡建設，并通過匹配模組補貼資金等措施，推動產業鏈的成熟和發展，成為國內物聯網發展的最重要推動者。產業鏈的下游是平臺服務商、系統集成及應用服務提供商。平臺是實現物聯網有效管理的基礎。物聯網平臺作為設備匯聚、應用服務、數據分析的重要環節，向下實現對終端的“管、控、營”，向上為應用開發、服務提供及系統集成提供PaaS服務。系統集成及應用服務是物聯網部署實施與實現應用的重要環節。系統集成商需根據不同客戶的需求，實現將物聯網的硬件部分和軟件部分集成為一套具體的、完整的解決方案的任務。物聯網業務類型眾多且應用環境復雜，系統提供商應根據不同應用制定差異化的解決方案。

與傳統的以終端為導向的物聯網產業不同，目前的物聯網產值發生了巨大變化。據統計，物聯網產業價值主要集中在平臺和應用服務，占據產業價值一半左右，管道連接在IoT產業價值中只占不到15%。平臺在IoT產業中占據主導地位，成為打通終端、應用的控制點，是物聯網產業的樞紐；因此，產業鏈各方紛紛加速向平臺布局，以搶占發展先機。

物聯網產業鏈的成熟度及價值分布牽引著各參與方在物聯網中的布局。對于傳統電信運營商來說，除了提供優質管道連接外，需要借力連接平臺和使能平臺，積極布局/整合終端資源，向產業鏈的上下游延伸，形成圍繞平臺的產業鏈生態。

1.2 物聯網技術演進

在物聯網發展的這幾十年里，業務需求一直在演進，技術的演進也從未停止。圖1為物聯網接入技術整體演進趨勢及與之相適應的典型業務示意圖。在電信運營商為主導的蜂窩接入技術陣營中，新的技術逐漸被提出，以滿足物聯網的差異化需求。傳統蜂窩網絡向三個方向同步演進：1)大帶寬、高速率應用場景；2)低時延、高可靠應用場景；3)低功耗大連接場景，代表技術有NB-IoT和LTE-eMTC等。短距接入技術向低功耗廣覆蓋方向演進，代表技術為802.11ah；同時，出現了一些新興的非授權頻譜廣域技術，包括LoRa和Sigfox等。從各陣營的演進方向上來看，各自都在考慮物聯網的低功耗、廣覆蓋的需求。NB-IoT、LTE-eMTC等蜂窩LPWA技術憑借功耗低、覆蓋廣的優勢，受到運營商的青睞，已成為全球運營商開展物聯網業務的最佳切入點。

圖1 物聯網接入技術演進方向

NB-IoT和eMTC作為蜂窩物聯網技術的典型代表，其在3GPP中的演進如圖2所示。為了滿足MTC更低傳輸速率及更低功耗的需求，3GPP R12新增Cat.0的UE傳輸等級，UE工作帶寬為20MHz，支持半雙工，最大發射功率為23dBm；R13中，eMTC進一步簡化終端功能，UE工作帶寬為1.4MHz。R13中，NB-IoT作為一個全新的標準技術，空口相比LTE進行了重新設計，180kHz窄帶系統和上行3.75kHz的子載波間隔能有效提高網絡覆蓋。R13中，NB-IoT和eMTC UE都支持半雙工，且都支持節電技術PSM和eDRX。R14階段，NBIoT和eMTC都增加定位、SC-P2M下行廣播等功能，NB-IoT移動性進行了增強；R15階段，NB-IoT和eMTC在功耗和連接能力方面進行了進一步的優化和增強，提高網絡穩定性[6-7]。

物聯網技術的演進決定著運營商在未來物聯網布局中技術的選擇策略，應根據不同的技術優勢以及當前產業鏈的成熟度選擇應用前景廣闊的接入技術，提供優質網路連接。

1.3 運營商物聯網策略分析

為了應對物聯網業務的快速發展，各運營商都在考慮提前布局，培育市場，尋找新的收入增長點。目前，國內外運營商發展IoT的共同舉措包括：1)通過eSIM、模組認證等方式把控IoT入口；2)通過NB-IoT、eMTC等管道建設做優網絡連接；3)以開放為原則，加快連接管理、業務使能、垂直行業應用等的平臺布局，形成產業生態；4)深入垂直行業，提供端到端整體解決方案。在國內，中國移動和中國電信紛紛在低頻布局NB-IoT/eMTC。中國移動斥資400億建設物聯網網絡，同時匹配相應的終端補貼政策，已建成14萬站，滿足全國346個城市的覆蓋需求。在平臺方面，自研OneNet使能平臺，并通過定制化研制物聯網終端模組，牽引整個終端產業鏈，目前已形成了較大的用戶群體和客戶規模。中國電信在800M頻段上，開展LTE和NB-IoT的網絡建設，已完成31萬站建設，同時匹配2億資金用于模組補貼。平臺方面，引進愛立信的DCP平臺，深度參與行業應用及解決方案的推出[8-10]。

圖2 3Gpp LPWA演進

從國內的形勢來看，目前三家運營商已經開始了對物聯網用戶的爭奪，初期的爭奪點將在NB-IoT網絡上引爆。中國聯通是國內首家開始NB-IoT網絡試點工作的運營商，目前已在全國宣布了NB-IoT的正式商用。平臺上，中國聯通選定Jasper作為連接管理平臺，平臺的先發、技術優勢明顯，也為拓展市場貢獻了較大的力量。隨著國內競爭態勢的加劇，中國聯通在提供優質連接服務的同時，需要向產業鏈上下游延伸，提前布局平臺，往整體應用服務拓展[11-12]。

2 中國聯通物聯網發展策略及思考

2.1 總體定位

聯通物聯網定位為全球領先物聯網服務商：打造一流網絡連接服務，實現全球互通平臺，多元化開放合作，引領物聯網產業發展，實現往產業聚合商和應用服務商的轉型，如圖3所示。

1)管道連接領先。以蜂窩網絡為基礎，推進物聯網新技術引入，增強智能管道提供能力，打造國內領先的物聯網絡，拓展物聯網業務應用，實現全國物聯網專網化運營。

2)使能服務擴展。以開放為原則，發力使能平臺，面向物聯網用戶和開發者，提供業務支撐及孵化能力，圍繞平臺形成中國聯通物聯網產業生態。

3)終端產業牽引。結合行業應用及中國聯通業務應用需求，推動終端定制化，通過合作聯盟、資源整合方式，實現對物聯網產業牽引。

4)整合產業資源。聚焦重點領域深度參與行業應用，聚集網絡、平臺、終端能力，提供端到端解決方案，構建完整產業生態，推進ICT服務轉型。

2.2 平臺發展策略

如圖4所示，物聯網平臺是物聯網整體解決方案的核心，物聯網產業鏈上的云服務商、物聯網解決方案提供商、集成商、運營商等角色通過并購、戰略合作等方式，逐步將物聯網平臺商納入自身物聯網生態系統，因此物聯網平臺是打造端到端物聯網解決方案的核心。運營商著力發展連接平臺和使能平臺。對于連接管理平臺，提供全球一體化的連接接入。使能平臺采用多元化布局的方式，滿足物聯網業務垂直化、碎片化的應用需求。

2.3 網絡發展策略

2.3.1 無線技術選擇

通過對圖1物聯網接入技術演進的分析以及技術業務適應性的對比，并綜合考慮國家政策、國內外運營商發展戰略、物聯網產業成熟度等因素，制定適合聯通發展的物聯網技術策略：NB-IoT網絡優先部署，eMTC待產業成熟，適時引入。NB-IoT和eMTC適合運營商全國網運營，滿足不同應用需求。LoRa等非標的技術作為廣域物聯網補充，定位企業網解決方案。

圖3 中國聯通物聯網架構

圖4 IoT平臺策略

2.3.2 頻率選擇

通過對900MHz、1800MHz鏈路預算、覆蓋性能、升級方案、建網成本的分析，同時考慮中國聯通網絡現狀，聯通物聯網頻率選擇策略為：采用900MHz、1800MHz混合組網方式，各省市跟隨U900、L900、L1800部署，選擇900或1800MHz進行網絡建設。覆蓋方案為：明確需求的區域加快部署，潛在需求的區域適當超前部署。

2.3.3 核心網部署策略

物聯網核心網向基于云化的NFV虛擬化架構演進已成為業界發展趨勢。中國聯通物聯網核心網將采用共平臺云化架構，集中部署NFV網元，可實現網絡資源動態伸縮，統一調度，業務自動發放，實現網絡平滑升級與擴容，最大化利用硬件資源，降低投資成本。

物聯網核心網部署實施方案為大區“2+X節點集中新建vEPC網絡”，如圖5、圖6所示。物聯網中心節點由現網2個節點(南京和廣州)分裂為2+X個節點，有助于緩解時延和流量迂回問題，同時集中建設相比分省建設更有利于集中運維管理，在大區中心新建vEPC，承載2/3/4G及NB-IoT業務，使得彈性擴縮容成為可能，擴容周期縮短。eMTC核心網選擇傳統EPC還是vEPC來承載，隨著技術的成熟再做論證和選擇。

圖5 物聯網核心網“2+x”示意圖

圖6 物聯網業務數據流向

2.4 終端發展策略

中國聯通物聯網終端總體發展策略為終端產業牽引。緊密結合行業應用及中國聯通業務應用需求，推動終端定制化，通過合作聯盟、資源整合方式，實現對物聯網產業牽引。此外，還可以通過模組認證或物聯網開放實驗室等方式，向業界統一提供終端模塊等產品。

3 結束語

面對人口紅利終結、流量經營“剪刀差”持續擴大的現實，傳統電信運營商正在積極尋求戰略轉型。物聯網作為新一代信息技術的代表勢必會掀起新一輪信息化的浪潮，給產業鏈上下游企業帶來全新的發展機遇。物聯網時代，運營商除了提供優質管道連接外，更應該將業務向上下游拓展，打通端到端服務，形成圍繞平臺和應用服務的產業鏈生態。中國聯通作為國內三大電信運營商之一，正在積極落實“規模拓展物聯網業務新空間”聚焦戰略，將物聯網從增值業務定位為基礎業務，通過加強推進管道能力建設、平臺能力拓展、端到端服務能力提供，積極與產業鏈上下游伙伴一起構建完整的物聯網產業生態鏈，共享萬物互聯新時代。