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2G/3G减频退网,未来仍有很长一段路

2020-08-05
来源:与非网
关键词: 2G 3G 3GPP GERAN UTRAN

  全球范围内,2G/3G 减频退网早已开展,各国运营商也根据自身对通信网络的需求给出了各自的时间表。而在近日举行的 RAN#88e 全体会议上,3GPP 也正式宣布负责 GERANUTRAN 无线与协议工作的 RAN6 工作组正式关闭。

  在近日举行的 RAN#88e 全体会议上,3GPP 宣布负责 GERAN 和 UTRAN 无线与协议工作的 RAN6 工作组正式关闭。RAN6 工作组此前一直负责研究 2G 和 3G 无线功能,负责定义涉及 GSM/EDGE 无线接入网络 (GERAN)和 UMTS 无线接入网络(UTRAN)的规范及接口等。

  全球范围内,2G/3G 减频退网早已展开,各国运营商也根据自身对通信网络的需求给出了各自的时间表。国内运营商 2G/3G 减频退网进程不一,相对于联通、电信早已停止了 2G 用户的发展,移动才刚明确停止新增 2G 物联网用户。考虑到移动 2G 网络和用户的庞大规模,以及退网三步走的过程(第一步停止发展 2G 用户,第二步把存量客户转到其他网络上,第三步把剩余的客户清理干净,2G 清频退网,设备下电入库),移动 2G 退网还有很长的一段路要走。

  2G/3G 减频退网的条件已经成熟

  1. 新旧动能转化的契机

  与 4G/5G 相比,2G/3G 在资源占用、技术指标、运维成本等方面的不足越来越明显。

  (1)优质资源利用不充分

  比较典型的是,2G/3G 占据着优质的无线电频谱资源。无线电频谱作为稀缺的非可再生资源,需要充分发挥其作用,而 2G/3G 占据着优质的频谱资源。以 2G 为例,其占用的频谱主要分布在 900MHz 与 1800MHz 这两个黄金频段,而 2G 当前的话务量、用户数量远远低于 4G,若能将这些黄金频段腾退出来用于 4G,则可以实现资源充分利用。

  (2)技术能力不足

  除了速率、容量、安全等方面的提升外,2G/3G 在频谱效率、能效等方面已远远不能达到业界要求。例如,4G 在频谱效率和能效方面比 2G/3G 有了大幅度的提升,而 5G 的目标是频谱效率比 4G 提升 3-5 倍、能效比 4G 提升 100 倍。在这样的技术背景下,2G/3G 已成为“旧产能”,无法大规模支撑千行百业的数字化转型。

  (3)运维成本高

  以 2G 为例,上世纪 90 年代中国开始建设 2G 网络,至今已有 20 多年历史。在这 20 多年时间里,此前的 2G 系统、设备供应商也发生了很大变化,有些退出这一市场,有些甚至破产,而随着设备的折旧,2G 网络运维成本就越来越高。

  2. 政策逐渐明朗

  2019 年 10 月,工信部新闻发言人、信息通信发展司司长闻库提出:“我国移动通信的网络面临着 2G、3G 退网的条件已经逐渐成熟”。2020 年 5 月,工信部办公厅正式发布了《关于深入推进移动物联网全面发展的通知》,这是工信部首次以公开发文形式正式提出 2G/3G 迁移转网,明确在保障存量物联网终端网络服务水平的同时,引导新增物联网终端不再使用 2G/3G 网络,推动存量 2G/3G 物联网业务向 NB-IoT/4G(Cat.1)/5G 网络迁移。

  对于 2G/3G 减频退网,工信部强调三方面的要素:

  首先,2G/3G 退网是移动通信更新换代的趋势。2G/3G 的退网是移动通信更新换代的必然选择,全球已有 100 多家运营商实现 2G/3G 退网;在网络层面,频谱、铁塔、站址、电源等资源都会释放出来;在终端层面,2G/3G 退网后将减少终端制式、降低终端成本。

  其次,退网但服务不能退。运营商要从用户的角度考虑,退网但服务不能退,若有更好的替代,要提供较好的服务方案来替代原有的服务方案,为用户愿意退、乐意退创造好的条件。

  再次,需要提前做好退网规划。这项工作需要早谋划、早告知,让用户和运营企业自己有充分的时间和心理准备来推动退网的进程;鼓励运营企业积极引导用户迁移转网,将有限的频率资源和网络资源用到 5G、4G 中。

  1G、小灵通退网启示

  移动通信系统两次大规模减频退网的历经时长、具体措施各不相同,但其中的经验教训也值得我们在后面的减频退网中认真汲取。虽然 2G/3G 减频退网对整个产业和所有用户影响远远超过前两次减频退网,但之前历程和本次减频退网存在很多共性特点。

  (1)运营商共同的目标加速减频退网顺利进行

  减频退网工作主要由运营商来执行,很多时候还会涉及到多家运营商之间的协调和配合,这种情况下,运营商具有共同的目标就显得极其重要。举例来说,第一次 1G 模拟蜂窝网络清频退网给 2G 只用了 8 个月时间,比较顺利的主要原因是清退和重耕这段频率的运营商都是中国移动,1G 退出 2G 承接基本上是公司内部的工作安排,因此目标是一致的,效率就非常高;第二次小灵通退网则不然,首先该工作由中国电信和中国联通两家运营商来实施,其次小灵通退网后腾退出来的频谱资源在政策上要求支持 TD-SCDMA 的发展,理论上这段频率是要给中国移动使用,这样来看清频和用频单位不是一家,各家目标就没法达成一致,这构成延期退网的一个重要原因。

  (2)市场化的方式是减频退网推进的核心手段

  移动通信已经成为类似于水、电、气等生产生活基本保障的产品和服务,网络的代际升级和退出影响面非常广,若采取强制的行政手段迫使用户退网,往往会适得其反。这个过程需要充分发挥市场手段的作用,以更优质服务、更低廉价格以及产业发展趋势的宣传,处理好用户的关系,并引导用户停止旧的服务。

  (3)推出有效可行的替代方案

  正如工信部所要求“退网但服务不能退,要提供较好的服务方案来替代原有的服务方案”。当替代方案相对原有网络服务形成全方位优势时,退出旧的网络服务阻力就非常小,这也可以认为是体现市场化手段推进减频退网的主要方式。2000 年左右,GSM 作为新一代成熟的数字蜂窝网络系统,相比 1G 模拟蜂窝网络系统是划时代的进步,用户体验大大提升、成本也比较合理,所以在 1G 清频退网工作启动时,大部分 1G 用户已升级为 2G 用户;而小灵通清频退网时,国内主流的通信系统还是 2G,小灵通低能耗、低资费的特点,使 2G 对其不能形成全面的优势,因此剩余的用户没有升级的动力。

  (4)大规模减频退网是一个渐进式过程

  因为涉及到大规模用户的迁移,大规模减频退网需要做好“持久战”的思想准备。小灵通在开始决定退网时不到 7000 万用户,而这一规模用户用了 5 年时间才最终完成退网。对于当前仍然拥有数亿用户群体的 2G/3G 网络来说,更要做好“长跑”的准备。

  2G/3G 减频退网的频谱分析

  1. 频谱分配

  从中国 2G 开始商用起,无线电管理机构为运营商持续分配了共计 170MHz 的频谱带宽,中国移动共计获得 98MHz 带宽频率,中国电信共计获得 20MHz 带宽频率,中国联通共计获得 52MHz 带宽频率。3G 方面,三大运营商共获得 105MHz 的频谱带宽,中国移动共计获得 35MHz 带宽频率,中国电信共计获得 30 MHz 带宽频率,中国联通共计获得 30MHz 带宽频率。1900-1920MHz(小灵通频段)目前的归属还未确定。

  

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  2. 频谱成本

  国家发展改革委、财政部《关于第二代蜂窝公众通信网络频率占用费收费标准及有关问题的通知》显示,在全国使用的 GSM、CDMA 网络频率, 900MHz 频段(含 800MHz CDMA 频段)每年 1700 万元 /MHz,1800MHz 频段每年 1400 万元 /MHz;在非全国网使用的频率,900MHz 频段(含 800MHz CDMA 频段)每省每年 170 万元 /MHz,1800MHz 频段每省每年 140 万元 /MHz。使用范围达到或超过 10 个省级行政区域的,按在全国使用的收费标准计收。国家无线电管理机构向中国铁路总公司收取的铁路专用无线通信系统 GSM-R(885-889/930-934MHz)频率占用费收费标准为每年 850 万元 /MHz。

  《关于核定第三代公众移动通信网络频率占用费收费标准及有关问题的通知》显示,国家无线电管理机构向第三代公众移动通信网络运营商收取的频率占用费收费标准从2011 年起分四年逐步到位,即 2011 年按 25%,2012 年按 50%,2013 年按 75%,2014 年及以后按 100%收取。

  

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  3. 三大运营商频谱重耕

  根据网络上流传的文件显示,三大运营商对 900MHz、1900MHz 和 2600MHz 频段的频率调整计划达成了共识,提出了明确的调整时间。整体看,中国移动腾退 904~909MHz/949~954MHz、1880~1885MHz 频段 15M 频谱资源,获得 40M 频谱资源。中国电信腾退 2635~2655MHz 频段 20M 频谱资源,获得 5M 的 1880~1885MHz 频段资源。中国联通腾退 2555~2575MHz 频段 20M 频谱资源,获得 10M 低频 900MHz 资源。但是,目前具体的频谱调整结果还未公布,相信相关调整计划还在执行中。

  在各种频谱政策驱动下,运营商启动了 2G/3G 频谱重耕,到目前为止,之前分配给运营商 2G/3G 频谱已经被大大压缩,现有的 2G/3G 网络是一个薄覆盖的网络,维持用户基本的通信服务,大量优质频谱资源已用于 4G 和 NB-IoT。

  图 - 三大运营商 2G 频谱重耕现状

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  图 - 三大运营商 3G 频谱重耕现状

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  2G/3G 相关的市场数据分析

  1. 基础设施规模

  据工业和信息化部统计,2G 基站的数量从 2009 年到 2018 年间一直保持较为稳定的增长,尽管 4G 商用过程中 2G 的频率被压缩,但基站的数量一直增长。2018 年的增长尤为明显,同比增长 52.13%。3G 基站的数量从 2009 年增长至 2015 年达到 146 万个后开始进入下降通道。

  图 -2G/3G 基站的数量(来源:工信部,物联网智库)

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  截止 2019 年年底,我国 4G 站点数量约为 544 万个,相比 2018 年增长了 172 万个,占总基站数的比例约为 64.68%;2019 年 2G 和 3G 的具体数据缺失,但 2G+3G 基站的总数约为 284 万个,占比约 33.8%,相比 2018 年下降 11 万座,预计大部分是 3G 基站的减少,2019 年 2G 基站数量预计仍然保持稳定,2020 年开始或将进入下降通道。

  图 -2009-2018 年 2G/3G/4G 基站的比例(来源:工信部,物联网智库)4.png

  2. 蜂窝模组出货量

  根据中国产业信息网预测,到 2023 年全球物联网蜂窝模组出货量将达到 12.50 亿片。智慧城市、智慧车联网、智能建筑等领域都对通信模组的需求量很多,未来伴随着这些领域的蓬勃发展,蜂窝物联网模组也将迎来更广阔的市场。

  图 - 全球蜂窝模组市场规模预测(单位:万块)(来源:中国产业信息网)5.png

  全球物联网蜂窝模组的总量持续增长,但具体的模组占比却发生了巨大的变化。2016 年 2G 模组占主要的地位,占比高达 79%,而随着 NB-IoT 和 4G 网络建设的不断完善,到 2019 年,2G 的模组缩减至很小的一部分,伴随着运营商的退网计划,未来 2G 模块还会大幅下滑。3G 模组的出货量从 2016 年的占比 11%缩减至接近于 0。同时 4G 模组出货量的占比从 2016 年的 10%翻了三倍至 2019 年的 31%。未来,5G 物联网的落地和推广会进一步压缩 2G/3G 蜂窝模组的市场。

  图 -2016 和 2019 年蜂窝模组市场的占比(来源:厂商调研,物联网智库)6.png

  2G 和 3G 模组的市场在 2019 年就已经开始出现大幅下滑,随着新技术的出现和下游应用的需求增加,2G/3G 模组的技术已经不能满足新应用的需求,因此 4G、NB-IoT 和 5G 技术都开始对其进行技术迭代,目前,2G/3G 的增量市场都受到了影响。而随着 NB、Cat.1 模组的成本降低,未来将会对 2G/3G 的存量市场进行大范围的替代,为 2G/3G 退网打下了良好的基础。

  2G/3G 减频退网的未来展望

  1. 替代方案

  (1)VoLTE 商用

  目前,VoLTE 技术已成熟,新的 4G 手机终端基本都支持 VoLTE,VoLTE 渗透率越来越高。以中国移动为例,截止 2019 年底其 4G 用户达到 7.58 亿户,其中 VoLTE 客户占 4G 的比例为 68.7%,在 2017 年这一数字仅为 30.9%。可以看出,VoLTE 正在快速渗透,对 2G 语音的优势也凸显出来。

  图 - 中国移动 4G 用户与 VoLTE 用户(来源:中国移动业绩报告)7.png

  (2)NB-IoT 的发展

  技术方面来看,目前 NB-IoT 在多个方面对 2G 已形成了明显的替代优势,尤其是 R14 成熟后,在多个方面比此前 R13 获得大幅度提升,包括上下行速率、载波容量、移动性能、网络覆盖、并发接入以及设备定位等服务能力等。

  从应用方面看,目前包括智慧气表、智慧水表、智能电动车、智慧消防已经成为 NB-IoT 的主要应用场景,并且以上四个行业设备连接量均突破千万。截止 2020 年 2 月底,国内三大运营商 NB-IoT 连接数突破 1 亿,中国电信、中国移动的 NB-IoT 连接数各自实现 4000 多万,中国联通达到 1000 万。

  从产业链方面来看,NB-IoT 产业链主要由芯片、模组、终端、运营商、云平台等环节组成,随着 to B 相关行业的应用升级,产业规模将不断扩大。NB-IoT 主流芯片厂商有紫光展锐、华为海思、联发科等,初创 NB-IoT 芯片厂商移芯通信、芯翼信息、诺领科技的芯片产品也已经上市推广,形成了多层次供应商的格局。移远通信、中移物联、日海智能、广和通、有方科技、利尔达、爱联科技、中怡数宽、移柯通信、骐俊物联等主流模组厂商都有成熟的 NB-IoT 模组产品。

  (3)Cat.1 的发展

  相对于 NB-IoT 来说,Cat.1 主要面对的是物联网中低速率场景。此前,这些场景没有专门对应的适用性技术,用户根据成本敏感性,会分别选用 2G、3G、4G 网络,从而形成多样化的形态,也构成 2G/3G 用户群体中的组成部分。随着 Cat.1 商用成熟,会逐渐统一这些场景的连接技术。

  此外,紫光展锐的全球首款 LTE Cat.1bis 物联网芯片平台春藤 8910DM 在此过程中将发挥重要作用,其具有更高的性价比,在低功耗物联网方案中更具优势。

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  2. 未来的建议

  从物联网产业发展角度来看,针对 2G/3G 减频退网,物联网业务替代、迁移问题,可以从预先规划并制定科学路线、做好 2G/3G 物联网转网存量和增量工作、按需新增 NB-IoT 基站建设、推动产业链成熟及注重与各垂直行业的深度融合、形成共同目标等方面行动。


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