數位商業轉型添柴火　物聯網連結服務熱燒

無論是為了尋求新的成長機會，還是為了提高成本效益，或是透過新產品提升客戶體驗，這些因素都推動著各產業進行數位化轉型。藉由數位化轉型，能讓行動營運商從參與新的商業模式及開發所需技能的過程中，取得所需的利益優勢。

物聯網(IoT)為行動營運商提供利用核心資產，提升產業鏈的嶄新機會。營運商可透過提供智慧平台，全面提升物聯網的價值，並促進生態體系的合作，甚至成為其他產業的轉型合作夥伴。

數位轉型當推手 車聯網近日走紅

聯網汽車(Connected Car)已問世多年，但主要都是高階的新款車輛。現在，瑞典電信營運商Telia希望透過雲端解決方案，連結所有車齡15年以下的汽車。這將是營運商從數據連結擴展成為合作夥伴生態體系，以提供智慧型數據的機會，為車主打造更多創新的服務產品。

Telia目標是成為新一代電信商，能夠成為傳統網路服務的重要角色。該公司的車聯網服務Telia Sense，是此一解決方案的核心。根據該公司的研究，簡化養護(Ownership)是車主們重點關注的部分，連接性將能滿足此一需求。然而，車聯網的價值不只是連結，還可以根據汽車養護相關的服務生態體系作連結。

Telia Sense是一項端到端的雲端解決方案，讓新舊款車主都能連結網際網路並存取智慧型服務。它包括一項遠端資訊處理元件，以及可以插入汽車OBD-II埠(車載診斷系統)的SIM卡。

該項元件透過長程演進計畫(LTE)及雲端式平台進行通訊，並連結到車主智慧型手機的應用程式，還包含全球衛星定位系統(GPS)、加速度感測器、陀螺儀、Wi-Fi熱點及藍牙(Bluetooth)。協力廠商服務供應商可以透過應用程式介面(API)連結服務，從汽車接收資料(如果車主允許)，進而據此開發出新的服務產品。

這項解決方案是與汽車及保險業夥伴所共同開發，可以提供車輛控制功能、Wi-Fi連結及規劃汽車保險等加值服務。

激發消費者對車聯網興趣

根據調查顯示，提升身為車主的車輛養護與行車體驗，是消費者想要使用車聯網的主要原因，其他如降低成本、加強控制和安全性，以及提高便利性也是主要因素(圖1)。車主能夠以多樣方式與他們的車輛互動，為隨時隨地提供各種服務帶來商機。

圖1 激發消費者對車聯網感到興趣的因素

消費者也希望他們的車輛擁有更多價值。對車主進行的另一項調查顯示可以細分為三個部分，包括連結性、汽車控制及服務合作夥伴產品。

生態合作體系數位化

生態合作體系夥伴可以藉由提供新服務與資訊，接觸到駕駛人和乘客，因此將能穩定客戶關係並提升品牌價值(圖2)。Telia Sense就是很好的例子，反映出Bilprovningen、Bilia及Viking等先期合作夥伴的目標。

圖2 客戶最感興趣及感興趣的功能

依駕駛方式付費產品

Folksam是瑞典一家客戶自有(Customer-owned)互惠保險公司，它認為數位化轉型，是該公司今後發展的重點領域。依使用方式付費的保險產品，是數位化所將帶來的嶄新商機範例。

Folksam製作了一項名為KöraSäkert(安全駕駛)的產品，鼓勵客戶以更安全的方式駕駛。這項服務是根據駕駛方式付費的概念，讓客戶可以影響他們的汽車保險費率。

註冊這項服務後，客戶會收到一個小型發光二極體(LED)指示燈，可以安裝在車內儀表板，在超速時進行提醒。紅色、黃色或綠色燈提醒駕駛人，告訴他們是在正常速限內或已經超速。指示燈會與遠端資訊處理元件進行通訊，同時還有一項應用程式提供回應資訊，鼓勵更安全及更環保的駕駛方式。

這項服務的長遠目標是保護生命、降低交通意外數量。而附帶的獎勵措施，可以包含像是為駕駛人提供保險費的八折優惠。

實現主動服務

透過數位方式還可能實現主動式的服務。驗車公司Bilprovningen就希望透過提供主動服務(例如驗車時間提醒)，以及與車主相關的提醒，藉以強化客戶關係。

汽車服務公司Bilia也設定目標，提供汽車診斷及主動汽車維護，同時還有量身訂做的客戶優惠及促銷服務。

而道路救援公司Viking則透過數位化改進服務產品，發現更深入及主動維護客戶關係的機會。

雙邊商業模式創造價值

許多行動營運商已經基於其核心資產打造物聯網解決方案，這些資產包括整合、分析及運用網路與用戶數據的經驗。例如，連結由LTE網路負責，為行動寬頻提供應用程式覆蓋，並且支援物聯網服務。另一項資產是平台能簡化數據，並將大量數據轉換為智慧數據，進而讓協力服務供應商能運用這些資訊。

這樣的商業模式有兩個面向：B2C營收流(遠端資訊處理單元的一次性成本，以及針對連結和汽車控制服務的每月費用)，而B2B營收流來自生態合作體系夥伴，包括服務的設定費，以及每個車聯網或活動的月費(圖3)。

圖3 雙邊商業模式帶來B2C和B2B營收流

B2B營收的規模，是依平台所篩選出的數據價值，每個企業各不相同。這種價值取決於兩項息息相關的因素：B2B合作夥伴對當地市場的了解，以及透過數據流量分析讓產品持續改進。

物聯網為行動營運商提供了嶄新機會，讓它們可以透過智慧型平台的提供，促進生態體系的合作，並成為其他產業的轉型合作夥伴，利用其核心資產提升產業鏈。

分析物聯網裝置效能 降低訊號壅塞風險

一小部分配置不良的聯網裝置可能會導致訊號風暴，影響物聯網的網路效能，更糟糕的是還可能會導致網路中斷。Telenor Connexion將即時流量監控，結合對物聯網裝置及網路的數據分析，可以降低訊號壅塞的風險，提高營運績效。

全球大量且多樣的物聯網裝置，正透過行動網路進行部署及連結。主動侵略型互連裝置(Aggressive Connected Devices)引發的訊號風暴，將會對物聯網網路壅塞及效能產生負面影響。為了避免這種情況，來自裝置的控制層數據及其連結的網路就需要即時監控、分析及管理。提高可靠性同時也是前提條件，可以用來彙集、處理及分析互連裝置所產生的用戶層數據。

小部分裝置就可能產生嚴重網路問題

過去7年來，Telenor Connexion管理的互連裝置(SIM卡方式)，正在以超過50%的複合年成長率(CAGR)增加。目前，已安裝的互連裝置總數大約是600萬台，多數流量透過通用封包無線服務(GPRS)及簡訊(SMS)進行傳輸。

2014年，Telenor Connexion遭遇了由小部分聯網裝置所引起的網路品質惡化，促使該公司調查客戶的裝置在行動網路中的行為。結果發現，只要500台極度活躍主動型裝置，就可能引發網路訊號風暴，進而導致壅塞。事實上，有些客戶裝置每小時就產生超過100個網路事件，這是可接受限值每小時約20個網路事件的五倍。這種過度激烈的訊號行為，可能快速發展成導致網路壅塞，並開始影響其他網路。

為了解決這項問題，物聯網營運商必須與漫遊營運商緊密合作。關閉或重定向所有物聯網漫遊裝置的控制層訊息，將會影響所有物聯網客戶，因為會堵塞整個漫遊網路。一旦網路完全壅塞，可能就需要2小時以上，才能完全重新將物聯網裝置中路由器流量分散，然後再用2小時使網路恢復正常運作。對漫遊營運商來說，將會影響消費者流量和客戶體驗，對品牌產生不良影響。

運用大數據分析避免網路壅塞

透過蒐集及分析物聯網裝置產生的每個網路事件，可以識別主動型裝置的行為，以採取適當的行動避免訊號風暴，進而確保網路效能可以滿足服務等級要求。

主動侵略行為的一個例子，是當裝置嘗試連結到網路但失敗時，立即連續快速嘗試多次。這將會產生訊號數據流量，當類似裝置也製造比平常更多的訊號時，訊號網路就會超載。識別此類行為，然後重新配置裝置，將會延長每次連續嘗試連結網路的時間，因此須要給網路營運商時間來辨識情況並解決根本原因，才能避免網路堵塞。

此外，聯網裝置的流量可以轉移到不同網路，以避免特定網路超載。例如，部分客戶在多個國家的多個網路中都有裝置，在這個情況下，聯網裝置中的SIM可以被配置為，根據網路效能分析後連結到某國的特定網路。

監控物聯網網路KPI

圖4顯示了2016年10月16日至18日期間的部分網路關鍵績效指標(KPI)：上排直方圖表示流量活動，下排直方圖標識SMS及PDP的對應成功率KPI(亦即物聯網裝置建立專用數據承載的能力)。左上方的直方圖顯示：在此特定客戶案例中，平均網路活動展示了每個物聯網裝置每小時進行3到6個網路事件(從基礎到峰值)。在中間的圖表中，折線表示每個物聯網裝置的平均數據量，峰值略高於30KB/小時，所有物聯網裝置在10月17日上午9點到中午12點之間，每小時消耗的數據總量為24GB。在同一時期，每個物聯網裝置每小時的SMS活動平均為大約3個，總SMS流量約為每小時5萬個。

圖4 在客戶物聯網網路中所挑選出的IoT流量活動及網路KPI監控

因此，圖表提供了有關物聯網網路活動及成功率的概覽，可以輕易地發現，在顯示的48小時內所發生的任何偏離變化。

運用大數據分析 進行流量預測

自動報告系統能監控來自所有客戶的流量，並預測未來六個月到一年產生的頻寬。根據這些報告，控制層的訊號服務和用戶層的數據流量預測，將可以變得越來越精確，確保使用者避免網路壅塞問題。

將數據分析應用於聯網裝置網路中的控制層數據，可以為網路營運商和企業帶來很多好處。由於能夠明瞭網路的哪些部分需要改進，因此可以減少訊號流量，以及對物聯網裝置網路所造成的垃圾流量威脅。

根據這些分析，將能執行網路公平使用策略管理，詳細顯示可接受的裝置訊號行為。過去兩年來，在由Telenor Connexion負責管理的物聯網網路中，潛在的主動型客戶裝置數量從38%下降到16%(其餘的16%分布在數個網路上，不會立即構成威脅)。這是透過對網路中物聯網裝置執行情況的綜合了解，以及連結效率指引的執行所帶來的成效。此外，透過預測性分析功能，還有控制層流量及用戶層流量頻寬的規模預測，都能達成超高的精確度，進而改進資源規劃。

密集城市需求量大 大規模物聯網隱然成形

高成本效益的連結性，是採用物聯網服務的主要驅動力量。蜂巢式網路非常適用於實現這個目標，因為它們在全球各地無所不在，並且能輕鬆升級以處理許多潛在的物聯網應用。此外，蜂巢式網路可以在密集城市環境中，處理來自大量物聯網裝置的流量，對網路容量的影響最小。

物聯網可以分為關鍵及大規模應用兩大領域。關鍵物聯網應用的特色，是要求極度的可靠和可用性，以及超低時延，例如交通安全、自動駕駛汽車、工業應用及醫療保健(包括遠端手術)。

大規模物聯網的特點，則是擁有大量連結、低數據量、低成本裝置及對能耗的嚴格要求。其案例包括智慧建築、智慧電表、運輸物流、車隊管理、工業監控及農業。

互補型物聯網技術 滿足不同物聯網應用

這兩個領域代表擁有大量連結要求的各種使用案例。蜂巢式網路適用於支援這兩個領域，雖然沒有單一技術能適合所有潛在情況。但為了滿足不同潛在大規模物聯網應用案例的要求，多項蜂巢式物聯網技術正在標準化，包括Extended-coverge-GSM(EC-GSM)、Cat-M1及窄頻物聯網(Narrow Band-IOT, NB-IoT)。

根據技術可用性、使用需求及部署情境，這些解決方案可以相互補足。例如，EC-GSM服務於所有全球行動通訊(GSM)市場的應用；Cat-M1支援廣泛的物聯網應用，包括內容豐富型(Content-rich)應用；而NB-IoT針對超低輸送量應用進行簡化，並提供極好的覆蓋率及部署彈性。營運商可以選擇單一解決方案，或是結合多種解決方案，這取決於幾項因素，例如技術覆蓋程度、網路技術策略及具體的目標市場。

超低階大規模物聯網應用

檢視蜂巢式網路承載物聯網流量的能力，對了解真正的物聯網服務情境和對網路的影響非常重要。

這當中的情境包括：由一系列不同物聯網服務組成的流量模型，包含對每個裝置訊息大小和流量強度的假設，以及在密集城市環境中部署的裝置數量。它專注於對傳輸量要求較低的超低階物聯網應用，例如計量及監控使用案例，因為這些應用將成為多數市場中首批部署的大規模物聯網服務(圖5)。

圖5 NB-IoT：量身訂製的超低階IoT應用

找出大規模物聯網流量特徵

每平方公里有1萬戶家庭的密集城市環境(類似倫敦、北京或紐約中心地區)，被用來當做大規模物聯網服務情境的基礎。假設在該地區部署一系列不同類型的聯網裝置，包括水表、瓦斯表及電表、自動販賣機、出租自行車位置監控器，以及車輛中監控駕駛行為的加速度感應器(根據每個家庭一輛汽車，每四個流量一組計算平均值)，圖6中就總結了每個裝置的流量特徵。此場景中使用的聯網裝置數量，代表成熟的大規模物聯網情境。在初始部署階段，裝置密度將較低，相應的流量負載也不會那麼高。這些服務代表了實際上大規模物聯網的使用案例範圍，預期將部署在城市環境中。

圖6 在城市情境中部署大規模物聯網連結裝置的流量特徵

這些服務的部署環境及流量模型不同：遠端控制儀表可能面臨室內覆蓋率的挑戰，而安裝在自行車上的裝置通常位於室外。儀表流量可能每天集中傳輸一次，而其他裝置可能需要每10分鐘即傳送一次。

大規模物聯網裝置的數據流量很小，一個服務的典型數據包大約是100∼150個位元，其中考慮到裝置ID的有效載荷、時間戳記及報告數據值。

此外，每個數據包都有大約65個位元組的IP經常性資源(Overhead)及更高層標頭(Header)；媒體存取控制(MAC)層約佔15個位元，行動網路上行鏈路每個事件的標準控制訊號為59個位元。總之，每個事件產生大約250∼300個位元，由物聯網裝置傳輸。

圖6顯示產生的流量需求。它清楚顯示，儘管裝置的密度非常高，但每個裝置的流量卻很低，每單位面積的流量限制為每平方公里幾千位元/每秒(kbit/s)，而行動寬頻服務在密集城市地區為每平方公里接近千兆位元/每秒(Gbit/s)。

部署NB-IoT載波 實現大規模物聯網服務

NB-IoT適用於超低階物聯網應用。基地台可以與裝置通訊的下行/上行最高瞬時數據速率為227/250kbit/s，而每個裝置的持續最大傳輸量為21/63kbit/s，足以支援城市情境中的服務。雖然其容量低於行動寬頻，但根據系統級模擬顯示：一個180kHz的NB-IoT載波可以承載數十kbit/s，具體取決於載波配置。假設單一NB-IoT載波在三個扇形區網站部署，城市環境典型的網站間距離為500公尺，將可以達成每平方公里數百kbit/s的區域容量，比密集城市情境中的大規模物聯網服務流量需求更大。

圖7說明了在城市情境中大規模物聯網累積流量與單一NB-IoT載波容量之間的關係。所有大規模物聯網服務的總流量，合計占總可用容量的6%，這顯示在需要另一家NB-IoT營運商之前，足以支援在所考慮的情況下將大規模物聯網流量增加15倍。此外，比起NB-IoT，Cat-M1支援更高的數據速率及容量。

圖7 NB-IoT載波的流量與容量比

除了傳輸所需的容量需求外，覆蓋率能到達位於較差區域的裝置更是重要。因此，NB-IoT和Cat-M1設計提供比GSM及LTE明顯更好的覆蓋率。這種強化的覆蓋程度，允許無線電訊號穿透更多道牆壁或紅外線反射(IRR)金屬玻璃窗，以連結部署在室內深處或地下室(典型的儀表位置)的裝置。

為裝置提供連結 創造無限新商機

蜂巢式網路可以處理大量的大規模物聯網裝置，對網路容量的影響最小。這裡的情境顯示，單一NB-IoT載波(部署在保護頻帶內，占用10MHz LTE載波的2%)明顯超出所考慮到的大規模物聯網服務需求。這些發現，意味著NB-IoT的初步部署，可以滿足潛在的更高數據需求及流量強度，也能支援其他類型的服務。

通常，營運商可能只會小幅升級現有網路以支援物聯網流量，但是該領域的潛在價值龐大。可以從單一基地台，為成千上萬的物聯網裝置提供連結，是重要的推動力量並且可以帶來新商機。

新興應用不斷出現 物聯網數量持續成長

隨著新興應用和商業模式的出現，以及標準化的支援與裝置成本的下降，聯網裝置的數量將持續成長。

預計到2022年，將會有290億台聯網裝置，其中物聯網裝置可以達到180億。2018年，行動電話數量預計將超過物聯網裝置，其中包括車聯網、設備、電表、穿戴式裝置及其他消費性電子產品。而2016到2022年間，在新應用案例的帶動下，物聯網裝置預期將以21%的複合年成長率增加。

近距離/廣域物聯網 聯網裝置連結遽增

圖8顯示所有聯網裝置，物聯網可以分為近距離物聯網及廣域物聯網。

圖8 聯網裝置數量(單位：10億)

近距離領域，由免執照頻譜(例如Wi-Fi、藍牙及ZigBee)連結的裝置所組成，通常服務距離不會超過100公尺。該類別還包括透過固定區域網路連結的裝置。

而廣域物聯網類別，則包括使用蜂巢連結(根據3GPP的部分CDMA技術)的裝置，以及Sigfox、LoRa及RPMA等免執照低功率技術。

物聯網裝置採蜂巢連結 2022年將達到15億台

2016年底，全球蜂巢連結物聯網裝置為4億台。隨著逐漸成為產業重心，以及行動物聯網技術達成第三代夥伴計畫(3GPP)標準化，再加上其他方面的改進(例如設定、裝置管理、服務支援及安全性等)，因此在各種聯網裝置中，行動物聯網裝置將成長最快。預計2022年時，可望達到15億台規模，占廣域類別的70%左右。

在廣域物聯網領域，出現不同需求的兩大市場：大規模物聯網連結，以及關鍵應用連結。

大規模物聯網連結的特點是：高容量、低流量、低成本及低能耗。許多事物將透過毛細網路(Capillary Networks)進行連結。另一方面，關鍵物聯網連結對網路提出了完全不同的要求：超級可靠性、可用性、低時延及高數據輸送量。然而，在這兩大演進方向之間，還存在著其他許多應用案例，目前透過2G、3G或4G進行連結。

現在，LTE在蜂巢物聯網裝置中的占比約為5%。晶片成本的不斷降低，以及LTE功能與5G功能的持續發展，將能擴大所滿足的應用範圍，支援關鍵物聯網的部署。