电信运营商拓展M2M市场的战略思考

马彦，王芃

（中国联合网络通信集团有限公司，北京 100032）

马 彦 高级工程师。现任中国联合网络通信集团有限公司物联网办公室主任，无锡市政府物联网发展专家，感知中国物联网联盟副理事长，北京邮电大学客座教授，江南大学物联网工程学院理事会理事。中国电子学会高级会员。曾任中国网通市场经营部总经理、中国联通家庭客户部总经理等职。

王 芃 博士，毕业于清华大学公共管理学院。美国哥伦比亚大学通信工程专业硕士。现就职于中国联合网络通信集团有限公司物联网办公室，从事物联网相关技术研发、产业研究、业务推广等方面的工作。曾长期从事移动增值和互联网增值业务方面的策划和运营工作。

《物联网“十二五”发展规划》于2011年11月已正式印发，明确物联网发展的八项主要任务和五大重点工程。在协调推进产业发展方面，该规划提出“积极支持物联网通信业，推动M2M终端、通信模块、网关等产品制造能力的提升，推动基于M2M等运营服务业发展”；同时“着力培育物联网服务业，鼓励运营模式创新，大力发展有利于扩大市场需求的专业服务、增值服务等服务新业态”。

物联网的核心是应用，物联网产业发展的关键是物联网技术在国民经济和社会生活各领域的广泛应用。在过去几年内，基于传统行业信息化模式，物联网在我国的安防、电力、交通、物流、医疗、环保等领域已经得到应用，对物联网应用的推广取得了一定的成果，呈现出不错的发展趋势。这些端到端垂直一体化的封闭应用系统，主要是由系统集成商按系统集成的模式或电信运营商按ITC模式进行的。一般来说，一个物联网应用解决方案需要涉及网络运营商、网络设备供应商、数据库软件和硬件等IT系统供应商、解决方案提供商、系统集成商、专业软件开发商，以及在传感器、应用处理芯片、通信模块、终端等方面的制造商和专利所有者等多个元素。在这种传统行业信息化模式下，受制于对行业特定的业务需求（segment-specific）有限理解，当电信运营商为一个新应用提供解决方案时，很多在别的应用中已出现的类似元素并不会通用，需要再重新设计；而专注于某一行业领域的系统集成商又往往受限于该行业领域中有限的市场规模。行业区隔的碎片化市场，限制了规模经济性；行业特定的定制化开发，增加了开发成本和时间。因此，无论在国内还是国外，产业界已普遍注重以M2M应用的方式来推进物联网的发展。

过去几年，国内电信运营商虽然通过行业信息化方式为政府和企业提供了相当数量的物联网应用解决方案，发展了1500万以上的物联网终端，也获得可观的收入，但是无法形成可标准化、规模化销售的产品，在客户获取成本、售后服务管理和行业专业人才等方面存在较难克服问题。

因此，在现阶段物联网产业生态系统中，电信运营商应在继续推进行业信息化的同时，逐步重视推广M2M应用，借助“推进物联网通信业发展”的契机，大力拓展M2M通信服务市场，完善业务支撑体系，创新产品营销模式，提升技术研发实力。

1 物联网发展需要行业信息化和M2M应用并重的发展方式

图1 行业信息化与M2M应用的对比示例

物联网应用的普及需要以两种方式共同推进。一种方式是满足政府和个别大型企业（如电力、石油等）的特定规模性需求，以个案的形式建设的行业信息化项目。另一种方式是M2M应用，即在标准化的基础上，通过产业链各环节的协同合作，形成多类应用能够通用共享的水平化服务，以专业化分工来实现产业链各环节的规模化发展。

从微观角度，M2M应用模式减少对通用功能的再开发，能够使应用开发者更专注于最终应用的特定需求，缩短新服务的开发周期，降低新应用的部署成本和既有应用的运行成本；从宏观角度，M2M应用将成为物联网市场发展的催化剂，有利于建立市场的秩序和规范性，形成多个厂商基于通用架构来进行技术研究和产品开发的格局，推动标准化基础上的水平层次的分工化和垂直领域的专业化，降低客户的技术应用成本。物联网的普及必须依赖于这种开放式的新型物联网产业生态环境的发展。

M2M应用的水平化共享可以分别呈现在多个层次，至少会包括应用服务层、服务能力层、网络连接层。应用服务层的共享即是指多个客户使用一个应用服务商（ASP）所提供的应用服务，并可进一步集成到其原有业务运营系统。例如快递公司和长途客运企业都可以选取同一个服务商的车辆位置跟踪服务，也可在未来更换到另一个服务商。服务能力层的共享是指不同应用可以共享一些基础的通用功能，例如：

（1） 应用的远程开通或关闭服务的自助开通；

（2） 远程更新升级终端中的应用程序；

（3） 终端与平台交互数据的存储及预处理；

（4） 可靠传输协议，安全加密算法。

网络连接层的共享是指应用服务商可以使用电信运营商或虚拟运营商(MVNO)所提供的一些标准的管理型通信服务产品。通过这些标准产品，应用服务商可自主对其所属M2M终端与应用平台间通信进行一定程度上的自助管理。网络连接层之下，既有2G或3G移动通信网络是现阶段M2M应用主要使用的网络基础设施。未来4G时代，LTE会与WLAN等非3GPP接入，以及光纤等固网接入实现接入融合，共用一个EPC核心网，形成一个多接入融合的网络基础设施，并基于一致的策略计费控制机制进行智能通道的能力开放。

根据表1的对比分析，可见M2M应用发展的关键就在于通过建立产业链各环节之间的公开标准接口，从而使上下游各层次间的水平化共享服务之间能够进行互通和相互调用。通过标准的制定可以鼓励研发创新，减少解决方案的整合成本，保证网络和服务之间的互操作性，同时满足政府的一些重要规制要求。

表1 行业信息化与M2M应用的对比

2 M2M应用标准架构和服务能力层标准正在逐步形成

近几年来，虽然国际上各个标准组织都从不同角度和不同层次对M2M相关技术开展着标准研究和制定工作，但是既有标准之间的协同性不足。

为了消除现有割裂的垂直应用和分散的标准制定，对M2M市场发展产生的障碍，ETSI于2008年底成立了M2M技术委员会(ETSI TC M2M)，希望通过汇聚和明确各方面的M2M需求，发现和填补现有各标准之间的断裂地带，通过与其他标准化组织的合作与沟通，最终发展一个端到端的M2M全面架构体系，形成多应用共享的水平化服务能力层和接口。

2011年10月，ETSI M2M技术委员正式发布了M2M功能架构标准ETSI TS 102 690。在该标准中，ETSI采用了RESTful架构模式，定义了在网络侧以及终端/网关设备内的服务能力层（SCL，Service Capabilities Layer）。 各 服 务能力层可以提供应用使能（application enablement），远程实体管理（remote entity management），通用通信（generic communication），电信网能力开放（telco operator exposure），历史和数据保存（history and data retention）， 交 易 管理，安全等能力。这些能力中包含了应用和终端的标识方式、位置信息、基于通信优化策略的存储/转发机制、基于OMA DM或BBF TR-069的终端管理等许多在各个垂直领域具体应用中能够通用的共性功能。相关内容详见ETSI于2011年11月发布的技术规范ETSI TS 102 690。

在网络侧的网络服务能力层（NSCL）负责提供能够在不同应用平台间共享的M2M功能，并通过mIa接口将网络服务能力层的功能暴露给M2M应用平台，从而简化和优化应用的开发和部署。在终端/网关设备上的M2M应用程序（Client）通过dIa接口可以调用的终端/网关服务能力层（D/G SCL）。网络服务能力层与终端/网关服务能力层之间，通过mId接口进行交互。各服务能力层(SCL)都包含一个标准化的用于存储信息的树状资源结构,进而ETSI对处理这些资源的流程进行了标准化,从而使SCL与各应用以及各应用之间能经过标准接口以资源的形式交互信息。相关内容详见ETSI于2012年2月发布的技术规范ETSI TS 102 921。

图2 M2M相关标准组织（来源：ETSI）

3 M2M应用对移动通信网的需求已得到准确认知

在网络连接层上，M2M在通信特性方面与传统移动通信中的语音业务和移动互联网业务存在较大差异。例如在流量模式方面，机器通信需要应对许多大批量终端同时并发的应用情境，而不同于传统人人通信中类似泊松分布式的均匀呼叫模型。这就是说，M2M的业务量和并发数更有可能呈现具有不可预知的爆发性，对网络产生冲击。例如在自然灾害等突发事件发生时，危机应急管理（crisis surveillance）应用中大量毗邻地域内的监控终端需要同时通过上行信道上报预警信息；车队管理（gleet management）应用进行位置查询时，需要一定区域内所有车辆通过上行信道上报自身的位置以进行随后车辆调派。又例如在信令负荷方面，虽然M2M终端可能具有较低的移动性，而且每次通信产生的数据流量也比较小，但是在网络不进行信令优化的情况下每个终端却产生与传统手机终端几乎相同的信令数量。如果这样，当将来大量的M2M终端与网络进行信令交互时，可能会对网络产生巨大的冲击，致使网络在信令面产生过载和拥塞。

为了评估和应对M2M对移动通信网络的影响，3GPP在Release 10中启动了NIMTC（Network Improvements f o r M a c h i n e-t y p e Communications）特性的标准制定工作。基于对现有各类M2M应用通信特征的分析，3GPP TSG SA（ Services and System Aspects）中的SA1工作组，于2010年3月冻结并发布了TS 22.368规范（相当于NIMTC特性Stage1阶段的工作），明确了M2M终端与服务器通信情景下的具体通信特征，以及M2M通信对移动通信网络所需要的相应优化需求。根据该规范，为了应对未来各类的M2M应用服务器和海量M2M终端之间的通信需求，移动通信网络应用具备以下主要功能：

（1）网络应提供某种机制来降低由于大量终端同时试图进行数据和信令交互所导致的数据和信令流量峰值；

（2）当网络过载时，网络要能够限制下行数据和信令；

(3)有效保持大量终端的连接性，即支持长在线；

（4）无论终端是否附着或建立数据连接，当网络接受授信平台的请求后，网络能触发终端与平台进行交互；

（5）表2所列特性可以成为用户（或者说终端）签约信息的一部分。用户（或者说终端）能够签约某些特性，并能够激活或关闭某个特性；与此对应，运营商能够可以辨别每个用户签约了哪些特性、哪些特性被激活或关闭，并针对被激活的特性提供相应的网络优化机制。

表2 移动通信网络应可支持的M2M用户签约特性(来源：TS 22.368（V11.3.0))

继在Rel 10中就NIMTC特性完成了针对终端与服务器通信情景下的Stage 1业务需求规范TS 22.386后,在Rel 11正在讨论的研究报告TR22.888中，SA1工作组将进一步总结如下情景对移动通信网络的改进需求:经网关通信、终端对终端通信的5种用例,共享位置的终端(如机场排队的出租车),位置跟踪功能,M2M专用核心网元以及对IMS能力的利用。

Rel 10阶段，在Stage 1所提出的诸多网络优化需求中，SA2工作组仅完成了终端标识以及网络过载和拥塞方面的标准化。为了完成剩余部分的标准化，2010年6月在SA #48全会SA2启动了Rel 11 SI及 Stage 2 WI项目System Improvements for Machine-type Communications (SIMTC)。SA2工作组的相关研究成果正在汇集到研究报告TR 23.888中。

4 B2B2B和B2B2C商业模式逐渐成型

在传统通信领域，电信运营商的业务基本围绕着B2B和B2C模式。但在物联网应用中，从现阶段的实际情况来看，除了一些电信运营商自主提供的少许行业应用外，在大多数物联网应用中电信运营商并不是直接的应用服务商。

通过对上游制造业厂商的嵌入式系统CPU、通信模块、传感器等基础硬件产品的整合，以及对上游服务业厂商的数据库软件、M2M通信等基础服务的整合，应用服务商基于自有的行业知识形成最终的应用服务和专业终端，并通过行业内的既有客户关系、销售渠道销售给最终政企客户或大众消费者。

在欧美发达国家很早便出现了对家庭安防、远程抄表、车队管理等物联网应用的需求。相关应用市场经过初期培育已经比较成熟，相应领域已出现较成规模化运营的应用服务商。相比于国外，在我国的物联网产业链中应用服务商这一环节还未成熟。由于应用服务商的缺失，导致一些物联网应用服务的上线周期长、供给成本高，限制了物联网产业规模的扩大。此外，M2M应用从行业应用市场向公众市场延伸也更要依靠专业应用服务商的发展。

不同于传统电信业务的虚拟运营商角色，应用服务商提供的服务不再是通信服务，客户需要的也不单单是网络层面的通信服务。电信运营商的M2M通信服务是被整合进入应用服务商的服务后，再提供给最终用户的。这样，M2M通信的销售及服务一般会是通过应用服务商以B2B2B或B2B2C的模式间接进行的。这种从B2B和B2C的直接销售模式到B2B2B和B2B2C的间接销售模式的变化，对于电信网络运营管理流程提出新的要求。传统的业务支撑系统也是较难支撑这种新的业务模式的。

5 电信运营商必须以能力开放的方式推进M2M应用

物联网产业规模化发展的需求，在技术上推动着M2M水平共享化的标准，在模式上则推动着M2M各水平层间的能力开放。B2B2B或B2B2C模式中的前半部分的“B2B”，在模式上就是运营商向应用服务商的能力开放，在产品上就是更加丰富的、面向应用服务商销售的服务，在业务上就是EBIDTA的提高和终端规模的扩大。

就电信运营商而言，在行业信息化和M2M应用这两种模式下，可以参与的环节和提供的服务也有较大差异。在行业信息化模式下，行业间、同一行业内的各企业之间可公用的环节很少，电信运营商能够规模化销售的产品也仅是透明通信通道；在一些行业中，甚至频谱、线路等通信通道也是行业内专用的，无需电信运营商的公共通信网络来提供。在大多数物联网应用领域，电信运营商也缺乏相应的行业知识和行业内资源的整合能力来直接提供各行业内的端到端的专用应用。

然而，在逐渐成熟的M2M应用模式下，电信运营商可以首先致力于在网络连接层提供水平共享化服务，将各行业的物联网应用引入到基于公共通信网进行部署的方向上来，从而快速扩大入网终端规模。提供网络连接层水平化共享服务的核心是能力开放，即开放对通道的管控能力。这首先要求通道本身是可根据外部策略而执行相应管控措施的“智能通道”，其次要求对通道的管控是可通过API暴露给合作伙伴的，而不是封闭在内部仅由运营商网管来控制的。（电信运营商并不是唯一能够提供这种网络连接层的服务的角色；在国外，很多移动虚拟运营商（MVNO）也参与到这个服务环节。）随着使用M2M通道服务终端规模的扩大和自有IT相关研发能力的提高，电信运营商可尝试以业务网关或业务交付平台（SDP）的形式来提供服务能力层的水平共享服务。同时，在应用服务层，运营商可在几个重点领域成为应用服务商，直接面向最终用户提供应用。

6 电信运营商的标准M2M产品

借鉴ETSI M2M高层架构以及相关接口的思路（如图3所示），电信运营商针对M2M业务，可规划出4类标准产品：硬件模卡产品、智能通道产品、服务能力产品和垂直应用产品。

图3 借鉴ETSI TS 102 921规范所形成M2M产品架构概念图

首先，在终端/网关侧，运营商需要面向终端设备制造商或应用服务商提供M2M SIM卡。现在，嵌入式SIM卡的采购成本一般在15～20元左右，而小流量应用的ARPU仅3～5元，所以嵌入式SIM卡本身不易赠送。同时，在B2B2B或B2B2C的模式下，购买SIM卡的企业和承担通信服务费用的用户常常是不同的主体。因此，运营商需要把嵌入式SIM卡作为单独的硬件产品进行销售。

进一步，运营商还可将终端/网管侧的服务能力层功能嵌入在模卡一体化通信模组中，销售给应用服务商，作为其终端或网关产品中的固有功能，方便其调用运营商所提供的共享服务能力。随着运营商自有应用的开展，运营商还可向最终客户销售自有定制生产的终端和网关设备。

其次，在网络连接层，运营商可面向应用服务商提供M2M智能通道产品。运营商采用PCC架构，可以满足自身对M2M数据流量的灵活计费和业务管控需求，同时可以经管控平台向应用服务商开放PCC架构下的业务管控能力，并进一步将一些网元生成的信息包装成阈值告警等增值服务，形成智能通道产品。

再次，在服务能力层，运营商可面向应用服务商提供一些服务能力产品。通过将一些运营商具有的基础能力封装成具体服务，运营商能够借助M2M业务网关，面向应用服务商按新的计费方式和价格销售服务。例如业务网关对所提供的短信唤醒终端服务可以生成调用次数的CDR，进行按次计费；而不是同SP业务一样，按下发短信条数收取不均衡通道费。

最后，在应用层，运营商可面向最终用户，聚焦在重点领域提供几个垂直应用产品，成为这些服务的应用服务商。运营商对这几个领域和应用的选择，应基于对自身管理机制、企业文化、营销体系和客户资源等“企业基因”的清晰认识，避免“处处开花”的盲目转型。此外，运营商还应注意规避经验不足、风险较高的领域，重点面向智能家居、消费电子等市场提供垂直应用产品。

表3 M2M产品类型

7 小结

随着国家对物联网产业的系统化推进，“十二五”期间应用物联网技术的门槛将大大降低，物联网市场将快速发展，电信运营商应抓住“推进物联网通信业发展”的契机，瞄准各项物联网应用示范工程所带动的M2M通信需求，培育高利润率的M2M通信服务市场。

为此，运营商应加快M2M业务支持体系的建设，依托机器码号推出基于嵌入式SIM卡和模卡一体模组的标准化M2M通信产品，不断完善M2M专用网元和业务管控功能，逐步形成在几个可进入领域的标准化应用产品。同时，运营商应创新M2M产品营销模式，与骨干企业形成紧密的产业链合作关系，推进向物联网应用服务商（ASP）的能力开放，通过B2B2C的商业模式提升自身在M2M市场中的份额。此外，运营商还应围绕M2M加大研发力度，重点推进通信模块、服务能力中间件、网关、标识与寻址技术，提升在构建物联网标准体系架构以及制定M2M相关标准过程中的主导地位。

[1] ETSI TS 102 690. Machine-to-Machine Communications (M2M);Functional Architecture[S].

[2] ETSI TS 102 921. Machine-to-Machine Communications (M2M); MIa、dIa and MId Interfaces[S].

[3] 3GPP TS 22.368 V11.3.0. Service Requirements for Machine-Type Communications (MTC).Stage1(Release 11)[S].

[4] 3GPP TR 22.888.Study on Enhancements for MTC(Release 11)[S].