電信網(wǎng)絡(luò)中之物聯(lián)網(wǎng)編碼簡介

　　物聯(lián)網(wǎng)在極少人為或無人互動的情形下，提供連網(wǎng)的裝置設(shè)備和/或應(yīng)用程序間自動傳送數(shù)據(jù)的通信服務(wù)，本質(zhì)上屬于數(shù)據(jù)通信服務(wù)，物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)可以透過公眾電信網(wǎng)絡(luò)(固定通信網(wǎng)路或移動通信網(wǎng)路)或互聯(lián)網(wǎng)提供網(wǎng)絡(luò)連接，惟其主要的訊務(wù)大多為數(shù)據(jù)，僅有極少部分是語音或簡訊，較適合以分組交換(packet switch)的方式傳送，目前使用電信號碼的固定通信網(wǎng)路(如市話、長途電話)大多仍以電路交換(circuit switch)的方式傳送語音話務(wù)，除非已經(jīng)全部進化到NGN(Next Generation Network)，否則較不適合擔(dān)任物聯(lián)網(wǎng)訊務(wù)的傳送，而且即便物聯(lián)網(wǎng)裝置設(shè)備在固定位置不需移動，以無線的方式布署，還是較有彈性且經(jīng)濟可行。所以現(xiàn)階段發(fā)展中的電信級物聯(lián)網(wǎng)，還是以移動通信網(wǎng)路為重點。就像人與人之間透過電話通信一樣，為使物聯(lián)網(wǎng)各種裝置設(shè)備間能夠彼此通信，裝置設(shè)備同樣需要被唯一地識別和尋址。在公眾電信網(wǎng)絡(luò)(固定通信網(wǎng)路或移動通信網(wǎng)路)或互聯(lián)網(wǎng)上所使用的各種識別和尋址方式，如電信號碼、域名、IP地址，基本上在物聯(lián)網(wǎng)通信上同樣適用。

　　一、公眾電信網(wǎng)絡(luò)之物聯(lián)網(wǎng)編碼

　　目前物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的底層通信連接網(wǎng)絡(luò)還是以2G、3G、4G移動通信網(wǎng)路或WiFi無線接取的互聯(lián)網(wǎng)為主，但不排除物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用本身的特性需要在固定通信網(wǎng)路下運作，所以對于物聯(lián)網(wǎng)可能涉及的編碼方式，應(yīng)考慮連接網(wǎng)絡(luò)是公眾電信網(wǎng)絡(luò)(固定通信網(wǎng)路或移動通信網(wǎng)路)或互聯(lián)網(wǎng)的情形，但是在互聯(lián)網(wǎng)上應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，其使用之域名與地址(IPv4或IPv6)的編制格式與現(xiàn)行互聯(lián)網(wǎng)上的各種應(yīng)用服務(wù)一致，不需做變更，基本上不屬于電信網(wǎng)絡(luò)的范圍，以下僅簡要說明在公眾電信網(wǎng)絡(luò)(固定通信網(wǎng)路或移動通信網(wǎng)路)的物聯(lián)網(wǎng)編碼。

　　(一)固定通信網(wǎng)路(PSTN/ISDN)

　　傳統(tǒng)固定通信網(wǎng)路(Public Switch TelephoneNetwork, PSTN/Integrated Service Data Network,ISDN)其核心網(wǎng)絡(luò)采電路交換的技術(shù)，對于傳統(tǒng)電路交換的PSTN/ISDN所用的電信號碼(用戶號碼)是國際電信聯(lián)盟電信標準化部門(ITU-T)所訂定的 E.164號碼(圖1)，且因設(shè)備入網(wǎng)位置固定，不像移動網(wǎng)絡(luò)(Public Land Mobile Network, PLMN)的設(shè)備認證需要使用ITU-T所訂定的E.212號碼(International Mobile Subscriber Identity, IMSI)(圖2)。所以物聯(lián)網(wǎng)對于固定通信的電信網(wǎng)絡(luò)的編碼的選項有E.164號碼(必要的選項)及E.212號碼(非必要，僅作為物聯(lián)網(wǎng)裝置設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)注冊認證之用)。但基于IP的固定網(wǎng)絡(luò)(亦即IP-based NGN)則其核心網(wǎng)絡(luò)為分組交換的網(wǎng)絡(luò)，IP地址是必要(IPv4或IPv6格式)，此時物聯(lián)網(wǎng)裝置設(shè)備若采E.212作為名稱識別，IP地址作為尋址，E.164號碼似乎沒有存在的必要，除非與其他裝置設(shè)備互通互聯(lián)時需使用E.164號碼。

　　(二)移動通信網(wǎng)路(PLMN)

　　目前移動通信中2G(GSM)、3G(WCDMA、CDMA2000)系統(tǒng)提供語音服務(wù)之核心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)采取電路交換方式，但數(shù)據(jù)通訊部分的2G(GPRS)、3G(HSPA)、4G(LTE)系統(tǒng)之核心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)則采取分組交換方式，有的移動通信網(wǎng)路僅有一種核心網(wǎng)絡(luò)(如2G僅有電路交換、4G的核心網(wǎng)絡(luò)則為IP-based的分組交換網(wǎng)絡(luò))，有的兩種型態(tài)核心網(wǎng)絡(luò)皆具(如3G 的核心網(wǎng)絡(luò)既有電路交換又有分組交換)。不過就長期的發(fā)展而言，移動通信網(wǎng)路仍將以IP-based的分組交換網(wǎng)絡(luò)為主。

　　不同于固定通信網(wǎng)路，對于采用移動通信之電路交換網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，不僅需要E.164號碼(移動通信中稱為MSISDN)，亦需要E.212號碼(IMSI)作為設(shè)備入網(wǎng)認證之用，然而對于采用移動通信分組交換網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，雖然還是需要E.212(IMSI)，但E.164(MSISDN)號碼就不是必要的，所以PLMN電信網(wǎng)絡(luò)的編碼選項可以有E.164號碼(非必要的)及E.212號碼(必要)。但對于基于IP分組交換的移動網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，IP地址(IPv4或IPv6格式)就變成不可或缺。因為國際上大多數(shù)的移動通信業(yè)者的網(wǎng)絡(luò)尚包含2G、3G及4G3種網(wǎng)絡(luò)，因此為了服務(wù)提供的延續(xù)性，對于物聯(lián)網(wǎng)的編碼至少應(yīng)考慮E.164(MSISDN)、E.212(IMSI)以及IP地址。

　　綜上，依目前的電信號碼與地址用于物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的情形及公眾電信網(wǎng)絡(luò)及互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢分析，長期電信網(wǎng)絡(luò)中的PLMN(固網(wǎng)的NGN部分有可能并入PLMN整合成基于IMS((IP Multimedia Subsystem))的Future Network)仍會持續(xù)成為與互聯(lián)網(wǎng)一起競逐物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的底層通信連接網(wǎng)絡(luò)，兩者的消長互動應(yīng)視各種接口開放的程度而定。短期甚至中期而言，PLMN仍有2G、3G電路交換核心網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)，所以傳統(tǒng)的E.164(MSISDN)及E.212(IMSI)均會存在，但E.164(MSISDN)未來可能在沒有電路交換的核心網(wǎng)絡(luò)后逐漸消失，E.212(IMSI)因其可作為認證注冊之用，安全機制優(yōu)于互聯(lián)網(wǎng)所提供者，長期仍可能繼續(xù)使用，設(shè)備尋址的方式在僅剩下All-IP的核心網(wǎng)絡(luò)時，勢必漸進過渡到長期的IP地址。至于互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備識別預(yù)期應(yīng)不會產(chǎn)生太大變化，地址機制預(yù)估會由IPv4演變至IPv6。

　　二、物聯(lián)網(wǎng)可運用之號碼資源

　　電信號碼或互聯(lián)網(wǎng)地址，基本上均是公眾電信網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)上電信業(yè)者指定給連接其上之特定終端設(shè)備，俾用于識別用戶號碼(number)或地址(address)，因此在網(wǎng)網(wǎng)相連情況下，電信號碼或網(wǎng)絡(luò)地址即需具備全球唯一性，始能避免沖突，而且電信號碼或網(wǎng)絡(luò)地址屬有限資源，必須有效使用與管理。

　　從物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)發(fā)展的早期開始，連接服務(wù)提供商(Connectivity Service Provider)和物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商(IoT Service Provider)就是使用現(xiàn)有的E.164號碼(MSISDN)和E.212號碼(IMSI)，其中E.212的IMSI即涉及MNC的核配，這是因為它們在既有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中相對容易實現(xiàn)。即使增加IPv6地址的使用之后，在短期至中期(甚至長期)內(nèi)，很可能基于系統(tǒng)兼容的考慮，E.164和/或E.212號碼仍繼續(xù)被用于識別或?qū)ぶ肺锫?lián)網(wǎng)裝置設(shè)備。

　　(一)E.164

　　如圖1所示，E.164的號碼資源亦可分為3個部分：CC(Country Code)、NDC(National DestinationCode)以及SN(Subscriber Number)。CC的碼長為1至3碼，系由ITU指配給國家，通常一個國家只有一個CC，但也有如美國、加拿大等多個國家或地區(qū)共享一個CC(國碼1)。ITU并未規(guī)定NDC的碼長，一般由各國的電信主管機關(guān)就不同業(yè)務(wù)(如地理區(qū)域業(yè)務(wù)或非地理區(qū)域業(yè)務(wù))擬訂編碼方式及碼長，SN則由獲核配之業(yè)者自行決定編碼方式，但碼長仍須遵循電信主管機關(guān)的規(guī)范(ITU規(guī)定E.164的碼長包含國碼不得超過15碼)。因此各國電信主管機關(guān)可掌握之E.164號碼資源為NDC的編碼方式及SN的碼長。

　　在目前的電信號碼編碼計劃，E.164資源的稀缺性，似乎不是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的主要障礙，因為如果有必要，電信主管機關(guān)可以通過開放專用的物聯(lián)網(wǎng)號碼區(qū)塊或以在既有的E.164移動號碼區(qū)塊增加新的專用號碼資源，不過，開放新的號碼區(qū)塊可能會導(dǎo)致延遲服務(wù)的推出，這些都是每個電信主管機關(guān)在國家層面應(yīng)仔細分析和解決的潛在問題。

　　目前各國電信主管機關(guān)在解決物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的電信號碼資源時，考慮到物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備未來可能會大量布設(shè)，無不將目光鎖定在E.164號碼資源。依據(jù)2010年歐洲郵政與電信會議(European Conference of Postal and Telecommunications Administrations,CEPT)電子通訊委員會(Electronic Communications Committee, ECC)的153號報告(Numbering andAddressing in M2M Communications)所提出的4種E.164號碼資源運用于物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)之基本選項(選項A基于移動基礎(chǔ)設(shè)施，而選項B，C和D獨立于底層網(wǎng)絡(luò)技術(shù))(表1)：

　　A.現(xiàn)有的移動號碼區(qū)塊(E.164號碼)，包括可能的擴展。

　　B.開放碼長更長之新號碼區(qū)塊(E.164號碼)提供給物聯(lián)網(wǎng)通信服務(wù)使用(比正常情況下的號碼長，但根據(jù)E.164規(guī)定碼長含國碼最多15碼)

　　C.國際號碼區(qū)塊(E.164編號)

　　D.網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部號碼

　　ECC指出，在短期和中期，基于對目前市場的了解，對這4個選項并沒有明確的偏好。

　　對選項A而言，由于使用的是既有移動號碼區(qū)塊，故最主要的挑戰(zhàn)在于其號碼容量的充裕性是否能滿足全新物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用對號碼潛在的大量需求，且在需要區(qū)隔既有的移動通信服務(wù)與物聯(lián)網(wǎng)通信服務(wù)時，將產(chǎn)生困難。

　　由于選項C僅適用于(至少兩個以上國家的)跨國性服務(wù)，且需要ITU-T支持，因此無法將其單純視為在國內(nèi)環(huán)境中對物聯(lián)網(wǎng)通信服務(wù)編碼容量需求的解決方案。

　　不管是市話或移動電話的號段，因為考慮便于人們記憶，其號碼長度一般不可能太長，因此現(xiàn)有號碼區(qū)塊容量都不會太大，而當(dāng)現(xiàn)有號碼區(qū)塊容量不足的情況下，則在短時間內(nèi)較適宜編配新的號碼區(qū)塊(選項B)以及⁄或使用網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部號碼(選項D)。但選項D為業(yè)者網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的號碼，存在有可能無法與其他業(yè)者互連、不可能提供號碼可攜、物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商可能會被電信業(yè)者鎖住導(dǎo)致影響市場競爭、要從內(nèi)部號碼演進到E.164號碼有困難等問題，因此選項D不是電信主管機關(guān)所樂見的選擇。

　　綜上所述，采用選項B開放新的E.164號碼區(qū)塊給物聯(lián)網(wǎng)通信服務(wù)，并根據(jù)E.164規(guī)范，提供含國碼全碼碼長達到最多的15碼，將是最可能的選項。若采用此選項，則應(yīng)確保獲核配電信業(yè)者不會使用新的號碼區(qū)塊替代現(xiàn)有號碼區(qū)塊提供原號碼區(qū)塊的服務(wù)(例如以新區(qū)塊的號碼提供人與人間之語音通信服務(wù))，以規(guī)避相關(guān)法規(guī)的要求。

　　(二)E.212

　　如圖2所示，E.212的號碼資源可分為3個部分：MCC(Mobile Country Code)、MNC(Mobile Network Code)以及MSIN(Mobile Subscription Identification Number)。MCC的碼長為3碼，系由ITU指配給國家，通常一個國家只有一個MCC，但也有例外的情形，如一個國家有多個MCC(例如美國、英國、日本等等)或用于國際上共享的MCC 901。MNC的碼長規(guī)定為2至3碼，一般由各國的電信主管機關(guān)核配給移動網(wǎng)絡(luò)業(yè)者，MSIN則由獲核配之業(yè)者自行決定編碼方式及碼長(但其碼長加上MCC及MNC的碼長不得超過15碼)。因此各國電信主管機關(guān)可掌握之E.212號碼資源為MNC，不過ITU的會員國在其本身原來MCC底下的MNC將用罄時，可以向ITU申請再指派新的MCC。

　　根據(jù)當(dāng)前各國法規(guī)規(guī)定，MNC僅核配給移動網(wǎng)絡(luò)業(yè)者(Mobile Network Operator, MNO)，但某些國家會另外核配給某些虛擬移動網(wǎng)絡(luò)業(yè)者(Mobile Virtual Network Operator, MVNO)。依據(jù)ITU-TE.212 Annex B的規(guī)范MNC僅核配給提供公眾電信服務(wù)的公眾網(wǎng)絡(luò)，因此許多國家不允許將MNC分配給物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)用戶(IoT user)。如果能核配MNC給具有維運自己的MNC所需技術(shù)和經(jīng)濟能力的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)用戶(IoT user)，并且該物聯(lián)網(wǎng)用戶能自行建置相應(yīng)的功能以便有效地更換連接服務(wù)提供商(Connectivity Service Provider)，此時這種核配機制可以促進市場競爭。

　　正如ECC 2013年的194號報告(Extra-Territorial Use of E.164 Numbers)指出的，物聯(lián)網(wǎng)的新市場參與者的存在表明，電信主管機關(guān)應(yīng)考慮以更彈性的方式核配MNC(放寬MNC核配資格)。然而，如果新規(guī)則擴大了MNC核配資格(可能包括物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)用戶)的范圍，相對地，國家可用MNC的數(shù)量可能會減少并導(dǎo)致有耗竭的可能。因此，各國電信主管機關(guān)應(yīng)采取措施，并以不會導(dǎo)致資源耗竭的方式管理和核配MNC。

　　E.212號碼中的移動網(wǎng)絡(luò)碼(MNC)由各國電信主管機關(guān)核配予移動通信業(yè)者(MNO)，但有部分國家會核配MNC給虛擬移動網(wǎng)絡(luò)業(yè)者(MVNO)。雖有相關(guān)組織建議ITU進一步解禁將E.212相關(guān)號碼(MNC)開放給非電信業(yè)者，但目前ITU仍維持MNC只核配給電信業(yè)者，因此E.212號碼資源暫時無匱乏的問題。

　　目前雖有足夠的E.212可用，然而在大多數(shù)國家，每個移動國家代碼(MCC)下只有100個MNC可用的情況下，就存在E.212資源(MNC)稀缺的風(fēng)險，特別是，如果放寬E.212資源分配規(guī)則，核配MNC給物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)用戶，稀缺性可能會成為一個問題。

　　(三)IP地址

　　除了電話號碼，IP地址亦為物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的資源。迄今為止，常用的IPv4地址格式僅能支持數(shù)量相對有限的全球可尋址設(shè)備;然而，許多連接的設(shè)備可以使用私有的IPv4地址，透過網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換裝置(Network Address Translation, NAT)與外界通信。但考慮目前全球五大洲的地區(qū)互聯(lián)網(wǎng)注冊機構(gòu)(Regional Internet Registry, RIR)已宣布IPv4有限的地址空間耗盡，而物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的預(yù)期增長及互聯(lián)網(wǎng)連接設(shè)備的數(shù)量，必須及早規(guī)劃及推動地址空間更大的IPv6。

　　IPv6標準具有大量的地址空間，并且可以支持相當(dāng)多的設(shè)備。許多連接服務(wù)提供商(Connectivity Service Provider)已經(jīng)體認到遷移至IPv6對于新服務(wù)增長的重要性，并且持續(xù)升級其網(wǎng)絡(luò)以支持IPv6。雖然IPv6的使用在過去幾年中已經(jīng)大幅增長，但預(yù)計IPv4和IPv6仍將并存一段相當(dāng)時間。

　　根據(jù)歐盟的BEREC(The Body of European Regulators for Electronic Communications)在2016年2月發(fā)布的BoR(16)37號報告(Enabling the Internet of Things)指出，在歐盟內(nèi)，66%的本地互聯(lián)網(wǎng)注冊機構(gòu)(Local Internet Registry, LIR)已經(jīng)采取措施支持IPv6，另外在歐盟還有超過27%的網(wǎng)絡(luò)也支持IPv6。對于全球物聯(lián)網(wǎng)市場，設(shè)備制造商在開始開發(fā)僅支持IPv6(IPv6 only)的設(shè)備前，會先考慮IPv6部署的廣度

　　相關(guān)利益關(guān)系人估計，IPv6廣泛普及可能還需要5到10年。然而，當(dāng)廣泛使用IPv6地址且使用在那些不需要傳統(tǒng)語音或簡訊服務(wù)的設(shè)備時，E.164號碼可能就變成非必要而開始退出市場。但是當(dāng)移動性是物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的必要特性時，可能還是仍持續(xù)需要E.212資源。

　　物聯(lián)網(wǎng)中IP地址之管理

　　大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)在短中期內(nèi)仍然是使用IPv4，以IP為基礎(chǔ)的物聯(lián)網(wǎng)建置將受到限制，但長期而言，物聯(lián)網(wǎng)的底層通信連接網(wǎng)絡(luò)(不管是PLMN或Internet)使用IPv6則是必然的，而IPv6龐大的地址數(shù)量，可以讓物聯(lián)網(wǎng)連接服務(wù)提供商(Connectivity Service Provider)不必顧慮地址不夠用，亦可以有更多的創(chuàng)新應(yīng)用。但當(dāng)前電信業(yè)者基于各種因素，對于IPv6的布建仍可能持保留的態(tài)度，因此政府應(yīng)以身作則率先建置IPv6網(wǎng)絡(luò)，并以各種政策誘因加速私部門(尤其是電信業(yè)者)IPv6網(wǎng)絡(luò)的建置，讓物聯(lián)網(wǎng)價值鏈上的相關(guān)服務(wù)提供商全力發(fā)展各種物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用服務(wù)。

　　三、結(jié)語

　　依據(jù)國際研究調(diào)查機構(gòu)Gartner于2015年底之預(yù)測：至2020年全球聯(lián)網(wǎng)設(shè)備(包括經(jīng)由移動網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)者)將達到208億個，該機構(gòu)2016年6月預(yù)測智能手機至2020年將達到19億支。另據(jù)GSMA(為了GSM移動電話系統(tǒng)的共通標準、建置以及推動，由全球移動通信業(yè)者以及相關(guān)公司所贊助成立的協(xié)會。)于2015年發(fā)表之預(yù)測數(shù)據(jù)，在2020年時全球經(jīng)由移動網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)之設(shè)備(Cellular M2M)將達10億至20億個。雖然不同組織對物聯(lián)網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備有不同的預(yù)測數(shù)，但整體來看，成長的數(shù)量是很龐大的，且隨著移動通信技術(shù)演進，這個成長趨勢更是明顯，各國為促進物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，對于物聯(lián)網(wǎng)的編碼規(guī)劃均已做好充分準備，以應(yīng)付短期內(nèi)大量的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需求。