□ 文陈越

电信运营商物联网运营管理平台研究

□ 文陈越

一、概述

以移动互联网、物联网、云计算、大数据等为代表的新一代信息通信技术（ICT）创新活跃，发展迅猛，正在全球范围内掀起新一轮科技革命和产业变革。作为信息通信技术的突破方向，物联网蕴含巨大的增长潜能，是重要的战略性新兴产业，各国纷纷进行物联网战略布局。

物联网的概念是由1999年美国麻省理工学院（MIT）的Kevin Ashton教授首次提出，直至2009年9月欧盟委员会信息和社会媒体司DAID部门负责人Lorent Ferderix博士才明确提出物联网的定义：物联网是一个动态的全球网络基础设施，它具有基于标准和互操作通信协议的自组织能力，其中物理和虚拟的“物”具有身份标识、物理属性、虚拟的特性和智能的接口，并与信息网络无缝整合。物联网将与媒体互联网、服务互联网和企业互联网一道，构成未来互联网。

二、物联网发展现状及预测

（一）全球发展现状

根据公开的数据统计得出，全球的物联网连接数从2011年的不到100亿台增长到2016年的170亿台，增长曲线如图1所示。

根据IDC的预测，2020年全球数据总量将超过40ZB（相当于4万亿GB），这一数据量将是2012年的22倍，年复合增长率48%。Gartner预测2020年物联网应用与服务产值将达到2620亿美元，市场规模超过物联网基础设施领域的4倍。

（二）中国发展现状

目前我国物联网及相关企业超过3万家，其中中小企业占比超过85%，已有4个国家级物联网产业发展示范基地和多个物联网产业基地。当下，我国物联网已形成包括芯片和元器件、设备、软件、系统集成、电信运营、物联网服务在内的较为完整的产业链。2014年产业规模超过6000亿元，其中机器到机器（M2M）终端数量超过6000万，无线射频识别（RFID）产业规模超过300亿元，传感器市场规模接近1000亿元。

根据公开数据统计得到，中国物联网从2009年开始不到2000亿的产业规模增长到2015年的7000多亿元，如图2所示。

（三）物联网发展预测

物联网发展的阶段与上文提到的物联网的通用架构类似，是一个由底层向上层发展的过程，其发展过程可分为三个主要阶段，如图3所示。

物联网发展第一阶段：物联网连接大规模建立阶段。该阶段中，设备通过植入通信模块经移动网络（LPWA/GSM/3G/LTE/5G等）、Wi-Fi、蓝牙、RFID、ZigBee、NB-IOT等技术连接入网，实现物与物之间的连接。此阶段中网络基础设施建设、连接建设及管理、终端智能化是核心。因此，该阶段的关注点在于网络基础设施建设、通讯芯片和模组、各类传感器、连接管理平台、测量表具等。

物联网发展第二阶段：大量设备状态被感知，物联网大数据形成期。此阶段中传感器、计量器等设备智能化，将感知到的数据采集，并汇集到云平台进行存储、分类处理和分析。该阶段的关注重点有AEP平台、云存储、云计算、数据分析等。

物联网发展第三阶段：实现物联网数据的智能分析，并提供智能物联网行业应用及服务。此阶段中，初步实现人工智能，企业对传感数据进行分析并利用分析结果构建解决方案实现商业变现，同时运营商可通过大量用户数据信息的变现大幅改善运营商的收入。该阶段的主要关注点在于物联网综合解决方案提供商、人工智能、机器学习厂商等。目前中国的物联网市场仍处在“大连接”的第一阶段。

三、物联网产业链构成

从物联网产业链的角度来看，主要分为四个层次，从下至上分别为终端层、网络层、平台层和应用层，如图4所示。

1、终端层。终端层主要负责信息的采集、获取和识别。该层除了基础的接入物联网的各种设备和模组，还涉及到一些关键技术，如射频技术（RFID）、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术等。该层的主要工作是通过从传感器等器件获取环境、资产或者运营状态信息，在进行适当的处理之后，通过传感器传输网关将数据传递出去；同时通过传感器接收网关接收控制指令信息，在本地传递给控制器件达到控制资产、设备及运营的目的。

2、网络层。网络层作为纽带连接着感知层和应用层，主要负责信息的传输，它是物联网信息的基础承载系统，通过公网或者专网以无线或者有线的通讯方式将信息、数据与指令在感知控制层与平台及应用层之间传递，包含接入网和传输网。

图1 全球物联网连接数（2011-2025年）

图2 中国物联网产业规模

图3 物联网发展三阶段示意图

3、平台层。物联网平台是物联网网络架构和产业链条中的关键环节，通过它不仅实现对终端设备和资产的“管、控、营”一体化，向下连接网络层，向上面向应用服务提供商提供应用开发能力和统一接口，并为各行各业提供通用的服务能力，如数据路由、数据处理与挖掘、仿真与优化、业务流程和应用整合、通信管理、应用开发、设备维护服务等。在物联网的整体架构中，平台层作为依托网络，连接应用的桥梁，是运营商具备天然优势且可获取市场的立足点，也是本文研究的重点。

4、应用层。物联网的应用层是利用经过分析处理的数据，把它提供给用户。丰富的应用是物联网的最终目标，未来基于政府、企业、消费者三类群体将衍生出多样化物联网应用，创造巨大社会价值。如需求量巨大的车联网、智慧城市、智慧医疗、健康状况监测与医疗方案建议等。

如表1所示，站在运营商的角度，从价值分配比例及竞争程度来分析物联网产业链，本研究认为：运营商应立足于天然资源优势，把握网络层的控制权，进一步做深平台层，争取产业中的更大价值分配。因此，本研究的重点是平台层。

图4 物联网产业链构成

表1 物联网产业链价值分配及竞争指数

四、物联网运营管理平台构建思路

（一）平台通用架构

物联网平台按照逻辑功能可分为四大部分：终端管理（Device Management）、连接管理（Connectivity Management）、应用支持（Application Enablement）、业务分析（Business Analytics）。因此物联网平台可分为四大平台类型：设备管理平台DMP、连接管理平台CMP、应用支持平台AEP、大数据分析平台BAP。其架构可表示为图5。

（二）平台功能简介

1、设备管理平台DMP（Device Management Platform）

DMP的主要功能是对物联网终端进行远程监控、设置调整、软件升级、系统升级、故障排查、生命周期管理等。同时可实时提供网关和应用状态监控告警反馈，为预先处理故障提供支撑，提高客户服务满意度；开放的API则能帮助客户轻松地进行系统集成和增值功能开发；所有设备的数据可以存储在云端。该平台管理的终端量十分巨大，且终端对应的厂家和模组也各不相同，因此对于平台的海量并发接入能力要求较高，对设备适配能力要求较高。

目前国内外发展DMP的商家较多，既有自建平台为已有业务提供支持的阿里物联、QQ物联、微信硬件平台、京东机智云等，也有建立平台与其他厂商合作以提供物联网服务的艾拉物联、Fogcloud。总体而言，DMP准入门槛较低，服务多样性受限，且竞争非常激烈。

2、连接管理平台CMP（Connectivity Management Platform）

CMP是基于运营商网络，实现对SIM卡的生命周期管理、对用户的业务套餐管理、对业务的基本信息管理、对业务的账务信息管理，并实现相应的告警信息推送。通过该平台，用户能够对其拥有的SIM进行自主管控，可了解物联网终端的通信连接状态、服务开通以及套餐订购等情况，能够查询到其拥有的物联网终端的流量使用、余额等情况，甚至能够通过平台提供的工具自主进行部分故障的定位以及修复。该平台连接的SIM卡及终端量十分巨大，且应用场景多样化，因此对于平台的性能及通用性要求较高。

从目前全球的CMP建立来看，主要是运营商自建自用，或其他厂家建设与运营商合作。目前全球CMP有三大阵营：Jasper平台、爱立信DCP平台和沃达丰GDSP平台，其中Jasper是CMP的领导者，和全球超过100家运营商、3500家企业客户展开合作。中国三大运营商也高度关注CMP的发展：2015年7月Jasper与中国联通合作的ControlCenter物联网管理平台正式推出，采取运营收入分成模式；中国移动物联网公司自建连接管理平台、OneNet平台，并同华为在CMP、M2M模块和终端销售等展开合作；2016年7月15日，中国电信与爱立信签署了物联网连接管理合作谅解备忘录（MoU），携手共建物联网全球连接，为企业客户提供一站式全球物联网连接服务。

3、应用支持平台AEP（Application Enablement Platform）

图5 物联网运营管理平台架构

从物联网的整体架构来看，AEP是位于CMP与DMP之上的供应用开发和统一数据存储两大功能的PaaS平台。AEP的核心能力是为成千上万的上层应用提供成套应用开发工具、中间件、数据存储功能、业务逻辑引擎、对接第三方系统API等。由于提供的工具和接口具有通用性且大部分能提供可视化的图形开发方式，使得开发者能够在AEP上快速开发、部署、管理应用，而无需考虑下层基础设施扩展、数据管理和归集、通信协议、通信安全等问题，从而大大降低开发成本、缩短开发时间。据Aeris测算，开发者使用AEP开发应用，可以节省70%的时间。因此，AEP的存在使得企业从建立完整的IoT解决方案（从底层设备管理系统、网络到上层应用）的桎梏中解脱，更聚焦于业务本身。此外，当应用不断丰富、业务量不断增长时，AEP能随上层应用灵活扩展，上层应用无需考虑底层资源是否能支撑连接设备扩展速度。

从目前国内外的发展来看，国外大部分平台建设商同时建设DMP及AEP，提供对外开放接口；国内互联网公司则基于自身业务体系建设DMP及AEP，借力打造第三方生态系统。国外AEP主要有：ThingWorx专门构建和部署物联网应用的可扩展云平台、欧洲领先的Cumulocity平台提供最丰富的API、Xively专注于应用开发管理、数据管理功能，提供强大的兼容能力和API。国内则是大型互联网公司和新型物联网公司，如阿里物联、京东智能云、宜通世纪等。运营商则是中国移动的OneNet，是集DMP与AEP为一体的提供设备管理和应用管理的平台。

4、业务分析平台BAP（Business Analytics Platform）

业务分析平台是通过收集基础的业务数据，使用数据仓库对相关数据进行分类处理、语义分析，经过数据建模形成知识，并以视觉化的效果提供最终的分析结果，如通过图标、仪表盘、数据报告等。在基础上，业务分析平台通过对历史数据（结构化和非结构化数据）进行训练生成预测模型或者客户根据平台提供工具自己开发模型，满足预测性的、认知的或复杂的分析业务逻辑，形成机器学习能力，从而为用户提供可参考的分析结果。通过业务分析平台，将其数据经过分析提炼可优化运营和流程，提升工作效率，也可提供业务预警，为业务的高效发展提供数据分析保障。因此，拥有高集成能力、低成本人工智能能力、处理高并发具备很好扩展性能力的业务分析平台将具备较大竞争力。

目前国外成熟的BAP有工业物联网领袖GE，其优势在于多行业的历史数据及大数据分析能力；IBM作为物联网的重要发起者，其Watson系统具备的“自主深度学习”能力可为客户和生态系统合作伙伴提供可靠的物联网解决方案。国内在BAP上的领先者包括大型互联网公司的阿里物联，以及新型物联网公司艾拉物联。目前比较流行的平台费用包括建模费用和预测费用两项：建模期间按照数据分析、模型训练和评估的时间收费；建模完成后则通过分析结果的信息量收费。

（三）平台构建思路

本文立足于物联网的发展阶段及物联网运营管理平台四大部分的主要功能和特点，结合运营商自身的优势和特点来思考平台的重点建设方向。

如上文提到的，物联网发展将分为三个阶段：第一阶段，物联网连接大规模建立阶段；第二阶段，大量设备状态被感知，物联网大数据形成；第三阶段，实现物联网数据的智能分析，并提供智能物联网行业应用及服务。物联网的四个核心平台：1、DMP是大连接阶段和设备感知阶段的关键，通过接入各种终端及设备扩展物联网的发展规模。从运营商角度而言，设备管理能力是一个红海，各大设备商均已进入该领域且具备天然的优势。2、CMP是物联网连接阶段的核心平台，也是在物联网整个架构中偏底层与网络侧有直接联系的部分。对于物联网产业而言，都无法绕开网络的连接，因此该平台是运营商的优势和该着重发力的地方。3、AEP作为顶层与应用直接对接部分，是物联网发展成熟后的关键部分，该平台需要通过能力内化为各种应用提供丰富的API，节省开发者的开发时间。此部分不是运营商的强项，建议考虑与其他平台上合作。4、BAP是物联网未来发展的方向，其数据分析能力可为客户带来丰富的增值服务，可带领整个产业走向智能化、高效化的道路。该领域需要强大的技术研发能力，不是运营商擅长的，考虑到运营商有其他产业链参与者无法获取的部分关键数据，运营商可考虑同其他平台商从业务层面合作或者从平台研发层面合作，共享平台带来的增值效益。

综上所述，根据物联网发展现状以及未来规划，建议电信运营商从以下3个阶段来构建物联网运营管理平台。

1、基础连接构建阶段：此阶段是物联网的发展初级阶段，特点是连接数量的大规模增长。此时，需要建设连接管理平台，提供增强型的通道服务，实现SIM卡通信连接状态管理、流量使用情况查询、服务开通以及套餐订购情况管理、余额管理等。在满足此基础功能上，能实现用户自主配置，平台根据个性化配置推送相应的告警信息。

2、终端管理及应用接入阶段：此阶段是物联网应用爆发阶段，特点是物联网应用在多种行业中，出现各种物联网应用。在该阶段中，一方面需要通过合作共建设备管理平台实现对物联网终端的远程监控、故障排查、生命周期管理等功能，同时能提供网关和应用状态监控告警反馈，为预先处理故障提供支撑。另一方面通过自建或者合作共建方式建立应用支持平台，提供成套应用开发工具、中间件、数据存储功能、业务逻辑引擎、API等，实现多种服务能力的输出，从而提供标准化甚至个性化的行业解决方案，实现接入应用的快速构建及部署。

3、产业联盟构建及智能服务阶段：此时物联网产业链已逐渐成熟，各种应用应运而生。运营商应通过与下游的集成商合作、与上游的应用开发商合作，构建重点行业的产业联盟，从而提供端到端的服务解决方案，实现服务增值。同时，选择应用自有的大数据分析能力或者与行业内成熟数据解决方案提供商合作，如与IBM合作利用运营商独有的网络侧数据及合作方的业务数据，进行深度挖掘，实现真正的“智能物联”。

五、不足及展望

本文从物联网平台架构的角度分析了平台的四大核心部分，并结合物联网的发展趋势，从运营商的角度来看各阶段平台的关键部分的构建思路，这是本文的一个创新点。但是，本文只是从平台功能的角度和运营商普适的特点提出了构建思路，并未立足于某个特定运营商，考虑其组织架构及现有物联网平台的建设情况，提出具体的管理运营平台构建思路。接下来的研究，将选取某个特定运营商作为研究对象，并选取某个行业应用作为示例，详细分析平台的建设方式及核心功能。■

[1]徐勇，李传龙，程铁刚，程乐梅.物联网平台探讨[J].邮电设计技术，2011(7).

[2]中国信息通信研究院.物联网发展白皮书[R].中国信息通信研究院，2016.

[3]安信通信研究.物联网最详尽分析[OL].物联网智库，2016.

[4]洪海亮，金杰.基于电信运营商级物联网运营平台的研究[J].电信工程技术与标准化，2011.

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