浅析中国联通物联网发展策略

邢宇龙 王淑玲 贾雪琴 胡 云

中国联通网络技术研究院 北京 100048

概述

面对人人通信逐渐饱和、增量不增收的残酷局面，传统运营商都在积极寻求创新突破。物联网万物互联的海量连接潜力以及连接背后的巨量市场为运营商提供了一个业务创新拓展的好机遇。据IDC预测，到2020年全球物联网连接将达到300亿；到2025年全球物联网连接将达到700亿。物联网的快速发展将为电信运营商带来用户规模、战略地位、资源利用、应用创新等多方面机遇；因此，全球的运营商均积极拥抱物联网，纷纷将IoT列为重点战略方向，成立专门的IoT组织，以更好地整合内部资源，形成IoT业务发展合力[1-2]。目前，立足于管道，促进产业链合作共赢，打造端到端的服务能力，已成为国内外运营商发展IoT的共识，具体举措上也趋于一致，包括把控IoT入口、做优管道连接、加速平台布局、端到端业务服务提供等[3-4]。

在中国联通2016年发布的聚焦战略中，物联网被定位为其中一个重要的聚焦业务，明确指示“规模拓展物联网业务新空间”，培育新的增长级。尽管中国联通已建成覆盖全国的优质通信网络，但是物物连接巨量性、多样性、与人联网需求的差异性都给传统的蜂窝网络带来了一定的挑战。在此背景下，本文立足于中国联通物联网发展，结合中国联通自身网络情况和物联网未来技术演进趋势并从物联网整体架构出发，给出未来联通物联网发展的建议和思考[5]。

1 物联网产业发展和技术演进

1.1 物联网产业情况

物联网业务发展凶猛，将迎来百亿级的连接数和万亿级的市场规模，市场潜力巨大。面对巨大的物联网市场空间，产业链各方积极参与其中，产业链各环节正逐步成型。

物联网产业链的上游环节主要由芯片、终端(模组)厂家组成，包括高通、华为、中兴等。随着技术的进步、需求的演进，低功耗、高可靠性、高集成度的半导体芯片成为了当下的研究热点之一。产业链的中间环节是联通终端和应用的网络提供商。物联网的连接技术丰富多样，包括了聚焦短距离传输的Wi-Fi、蓝牙、Zigbee、z-wave，也涵盖了由电信运营商运营的2G、3G、4G蜂窝物联技术以及当下极受关注的NBIoT、eMTC等LPWA技术。在IDC的研究报告中指出，LPWA对传统的接入技术有较大的替代作用，预计至2020年，LPWA的连接数将超过传统的蜂窝。目前电信运营商均在大力推动NB-IoT的网络建设，并通过匹配模组补贴资金等措施，推动产业链的成熟和发展，成为国内物联网发展的最重要推动者。产业链的下游是平台服务商、系统集成及应用服务提供商。平台是实现物联网有效管理的基础。物联网平台作为设备汇聚、应用服务、数据分析的重要环节，向下实现对终端的“管、控、营”，向上为应用开发、服务提供及系统集成提供PaaS服务。系统集成及应用服务是物联网部署实施与实现应用的重要环节。系统集成商需根据不同客户的需求，实现将物联网的硬件部分和软件部分集成为一套具体的、完整的解决方案的任务。物联网业务类型众多且应用环境复杂，系统提供商应根据不同应用制定差异化的解决方案。

与传统的以终端为导向的物联网产业不同，目前的物联网产值发生了巨大变化。据统计，物联网产业价值主要集中在平台和应用服务，占据产业价值一半左右，管道连接在IoT产业价值中只占不到15%。平台在IoT产业中占据主导地位，成为打通终端、应用的控制点，是物联网产业的枢纽；因此，产业链各方纷纷加速向平台布局，以抢占发展先机。

物联网产业链的成熟度及价值分布牵引着各参与方在物联网中的布局。对于传统电信运营商来说，除了提供优质管道连接外，需要借力连接平台和使能平台，积极布局/整合终端资源，向产业链的上下游延伸，形成围绕平台的产业链生态。

1.2 物联网技术演进

在物联网发展的这几十年里，业务需求一直在演进，技术的演进也从未停止。图1为物联网接入技术整体演进趋势及与之相适应的典型业务示意图。在电信运营商为主导的蜂窝接入技术阵营中，新的技术逐渐被提出，以满足物联网的差异化需求。传统蜂窝网络向三个方向同步演进：1)大带宽、高速率应用场景；2)低时延、高可靠应用场景；3)低功耗大连接场景，代表技术有NB-IoT和LTE-eMTC等。短距接入技术向低功耗广覆盖方向演进，代表技术为802.11ah；同时，出现了一些新兴的非授权频谱广域技术，包括LoRa和Sigfox等。从各阵营的演进方向上来看，各自都在考虑物联网的低功耗、广覆盖的需求。NB-IoT、LTE-eMTC等蜂窝LPWA技术凭借功耗低、覆盖广的优势，受到运营商的青睐，已成为全球运营商开展物联网业务的最佳切入点。

图1 物联网接入技术演进方向

NB-IoT和eMTC作为蜂窝物联网技术的典型代表，其在3GPP中的演进如图2所示。为了满足MTC更低传输速率及更低功耗的需求，3GPP R12新增Cat.0的UE传输等级，UE工作带宽为20MHz，支持半双工，最大发射功率为23dBm；R13中，eMTC进一步简化终端功能，UE工作带宽为1.4MHz。R13中，NB-IoT作为一个全新的标准技术，空口相比LTE进行了重新设计，180kHz窄带系统和上行3.75kHz的子载波间隔能有效提高网络覆盖。R13中，NB-IoT和eMTC UE都支持半双工，且都支持节电技术PSM和eDRX。R14阶段，NBIoT和eMTC都增加定位、SC-P2M下行广播等功能，NB-IoT移动性进行了增强；R15阶段，NB-IoT和eMTC在功耗和连接能力方面进行了进一步的优化和增强，提高网络稳定性[6-7]。

物联网技术的演进决定着运营商在未来物联网布局中技术的选择策略，应根据不同的技术优势以及当前产业链的成熟度选择应用前景广阔的接入技术，提供优质网路连接。

1.3 运营商物联网策略分析

为了应对物联网业务的快速发展，各运营商都在考虑提前布局，培育市场，寻找新的收入增长点。目前，国内外运营商发展IoT的共同举措包括：1)通过eSIM、模组认证等方式把控IoT入口；2)通过NB-IoT、eMTC等管道建设做优网络连接；3)以开放为原则，加快连接管理、业务使能、垂直行业应用等的平台布局，形成产业生态；4)深入垂直行业，提供端到端整体解决方案。在国内，中国移动和中国电信纷纷在低频布局NB-IoT/eMTC。中国移动斥资400亿建设物联网网络，同时匹配相应的终端补贴政策，已建成14万站，满足全国346个城市的覆盖需求。在平台方面，自研OneNet使能平台，并通过定制化研制物联网终端模组，牵引整个终端产业链，目前已形成了较大的用户群体和客户规模。中国电信在800M频段上，开展LTE和NB-IoT的网络建设，已完成31万站建设，同时匹配2亿资金用于模组补贴。平台方面，引进爱立信的DCP平台，深度参与行业应用及解决方案的推出[8-10]。

图2 3Gpp LPWA演进

从国内的形势来看，目前三家运营商已经开始了对物联网用户的争夺，初期的争夺点将在NB-IoT网络上引爆。中国联通是国内首家开始NB-IoT网络试点工作的运营商，目前已在全国宣布了NB-IoT的正式商用。平台上，中国联通选定Jasper作为连接管理平台，平台的先发、技术优势明显，也为拓展市场贡献了较大的力量。随着国内竞争态势的加剧，中国联通在提供优质连接服务的同时，需要向产业链上下游延伸，提前布局平台，往整体应用服务拓展[11-12]。

2 中国联通物联网发展策略及思考

2.1 总体定位

联通物联网定位为全球领先物联网服务商：打造一流网络连接服务，实现全球互通平台，多元化开放合作，引领物联网产业发展，实现往产业聚合商和应用服务商的转型，如图3所示。

1)管道连接领先。以蜂窝网络为基础，推进物联网新技术引入，增强智能管道提供能力，打造国内领先的物联网络，拓展物联网业务应用，实现全国物联网专网化运营。

2)使能服务扩展。以开放为原则，发力使能平台，面向物联网用户和开发者，提供业务支撑及孵化能力，围绕平台形成中国联通物联网产业生态。

3)终端产业牵引。结合行业应用及中国联通业务应用需求，推动终端定制化，通过合作联盟、资源整合方式，实现对物联网产业牵引。

4)整合产业资源。聚焦重点领域深度参与行业应用，聚集网络、平台、终端能力，提供端到端解决方案，构建完整产业生态，推进ICT服务转型。

2.2 平台发展策略

如图4所示，物联网平台是物联网整体解决方案的核心，物联网产业链上的云服务商、物联网解决方案提供商、集成商、运营商等角色通过并购、战略合作等方式，逐步将物联网平台商纳入自身物联网生态系统，因此物联网平台是打造端到端物联网解决方案的核心。运营商着力发展连接平台和使能平台。对于连接管理平台，提供全球一体化的连接接入。使能平台采用多元化布局的方式，满足物联网业务垂直化、碎片化的应用需求。

2.3 网络发展策略

2.3.1 无线技术选择

通过对图1物联网接入技术演进的分析以及技术业务适应性的对比，并综合考虑国家政策、国内外运营商发展战略、物联网产业成熟度等因素，制定适合联通发展的物联网技术策略：NB-IoT网络优先部署，eMTC待产业成熟，适时引入。NB-IoT和eMTC适合运营商全国网运营，满足不同应用需求。LoRa等非标的技术作为广域物联网补充，定位企业网解决方案。

图3 中国联通物联网架构

图4 IoT平台策略

2.3.2 频率选择

通过对900MHz、1800MHz链路预算、覆盖性能、升级方案、建网成本的分析，同时考虑中国联通网络现状，联通物联网频率选择策略为：采用900MHz、1800MHz混合组网方式，各省市跟随U900、L900、L1800部署，选择900或1800MHz进行网络建设。覆盖方案为：明确需求的区域加快部署，潜在需求的区域适当超前部署。

2.3.3 核心网部署策略

物联网核心网向基于云化的NFV虚拟化架构演进已成为业界发展趋势。中国联通物联网核心网将采用共平台云化架构，集中部署NFV网元，可实现网络资源动态伸缩，统一调度，业务自动发放，实现网络平滑升级与扩容，最大化利用硬件资源，降低投资成本。

物联网核心网部署实施方案为大区“2+X节点集中新建vEPC网络”，如图5、图6所示。物联网中心节点由现网2个节点(南京和广州)分裂为2+X个节点，有助于缓解时延和流量迂回问题，同时集中建设相比分省建设更有利于集中运维管理，在大区中心新建vEPC，承载2/3/4G及NB-IoT业务，使得弹性扩缩容成为可能，扩容周期缩短。eMTC核心网选择传统EPC还是vEPC来承载，随着技术的成熟再做论证和选择。

图5 物联网核心网“2+x”示意图

图6 物联网业务数据流向

2.4 终端发展策略

中国联通物联网终端总体发展策略为终端产业牵引。紧密结合行业应用及中国联通业务应用需求，推动终端定制化，通过合作联盟、资源整合方式，实现对物联网产业牵引。此外，还可以通过模组认证或物联网开放实验室等方式，向业界统一提供终端模块等产品。

3 结束语

面对人口红利终结、流量经营“剪刀差”持续扩大的现实，传统电信运营商正在积极寻求战略转型。物联网作为新一代信息技术的代表势必会掀起新一轮信息化的浪潮，给产业链上下游企业带来全新的发展机遇。物联网时代，运营商除了提供优质管道连接外，更应该将业务向上下游拓展，打通端到端服务，形成围绕平台和应用服务的产业链生态。中国联通作为国内三大电信运营商之一，正在积极落实“规模拓展物联网业务新空间”聚焦战略，将物联网从增值业务定位为基础业务，通过加强推进管道能力建设、平台能力拓展、端到端服务能力提供，积极与产业链上下游伙伴一起构建完整的物联网产业生态链，共享万物互联新时代。