全球2G/3G減頻退網 誰可替補上位?

作者 : Momo Zhong,國際電子商情(ESMC)

在5G網路已經融入尋常百姓家的當下,你是否好奇,曾經陪伴我們的2G、3G網路去哪裡了?之後又會是哪項技術替補呢?

大家熱議有兩點:一是公眾使用者業務,至今仍有部分地區和使用者正使用2G或3G手機進行日常通訊,「一刀切」等簡單粗暴的退網做法會直接損害普通用戶的基本權益,但循序漸進地騰退做法又嚴重佔用現有資源。二是物聯網業務,如今仍有海量的物聯網終端硬體使用著2G/3G網路,如金融支付、智慧POS、智慧水表、共用單車等等;倘若2G/3G直接退網,這些終端硬體將無法正常使用,勢必會影響現有的智慧生活;而以後增量的物聯網終端又能憑藉哪種網路實現互連互通?如今來到2022年,2G、3G退網在種種討論聲下進度如何?哪些企業又挖掘出其中商機?

中國通信減頻退網的三點啟發

回顧中國的行動通訊產業發展歷程,有兩次大規模的減頻退網事件具有參考意義。一次是由1G (類比行動通訊)向2G(數位行動通訊)的順利遷移;另一次是長達五年的小靈通退網事件。兩次減頻退網既有成功經驗也有失敗教訓,對當下2G/3G減頻退網帶來啟發。

資料顯示,1G即第一代行動通訊系統誕生於1970年代左右。中國在1987年正式開通並試商用第一代類比行動通訊系統,開啟「大哥大時代」。然而,主要採用TACS系統的1G通訊有很多缺點,例如容量有限、制式太多、互不相容、保密性差、通話品質不高、易被竊聽、無法自動漫遊等。為了解決上述技術缺陷,第二代行動通訊系統透過數位行動通訊技術發展起來。1994年12月,廣東開通GSM數位行動電話網,次年4月,中國移動在中國15各省市相繼建網,中國的GSM數位行動電話網正式開通,步入「2G時代」。

由於GSM系統的工作範圍在900~1,800MHz之間,而TACS系統大部分使用885~890/930~935MH頻率,所以營運商需要騰退相關頻率用於GSM網路。中國移動作為1G的主要用頻單位,也是1G清頻的主要參與者。2001年中國移動開始進行內部的改頻退網工作,最終在當年12月31日全面關閉中國的第一代類比行動通訊網路,其退網過程僅用了不到1年的時間,非常順利。究其原因,核心是第二代行動通訊解決了第一代類比通訊的大部分技術缺點,為使用者帶來直觀性的體驗提升;其次是用頻單位和清頻單位是單個主體,推動工作相對得心應手。

但來到「小靈通時代」,從興起到全面退網就波折不斷。小靈通基於PHS系統,具有低功耗、資費低廉、獨享頻寬等特點,1998年正式進入中國市場,便受到了廣大用戶的歡迎。2006年10月小靈通的用戶數到達歷史頂峰,全球用戶突破一億、中國用戶佔90%以上。然而,一方面受營運商在2007年開始推行手機單項收費,衝擊了小靈通的資費優勢,另一方面因3G發展的需要,中國工信部在2009年2月發文明確了1,900~1,920MHz頻段應在2011年底完成清頻退網工作,以確保不對1,880~1,900MHz頻段的TD-SCDMA系統產生有害干擾。由於1,900~1,920MHz頻段正是小靈通採用的頻道,此舉可謂是揭開了小靈通退網的序幕。

儘管確定要在2011年底完成小靈通退網,但實際拖延到2014年第三季末,小靈通才被強制「退役」。這五年裡可以分為兩個階段:第一階段是2009~2011年前的用戶主動退網,主要靠三大營運商的引導遷網,包括2G資費下降、單向收費等優惠替代方案,「勸退」了70%以上的小靈通用戶;第二階段是2011~2014年用戶被動退網,當時小靈通產業鏈已基本潰散,網路維運也基本停止,用戶體驗越來越差。直到2014年第三季末中國多地營運商相繼關閉小靈通基地台,才得以讓「生命力頑強」的小靈通退出歷史舞台。

對於以上兩次大規模減頻退網,產業總結出三個啟示:一是減頻退網工作主要由營運商執行,多家營運商具有共同的目標就顯得極其重要。例如小靈通退網時,清頻和用頻單位不是一家,各家目標就沒法達成一致,這構成延遲退網的一個重要原因。二是減頻退網推進的核心手段一定是市場化的方式,營運商要提供更優質服務、更低廉價格,以及產業發展趨勢的產品,推出有效可行的替代方案,處理好用戶的關係。這對所需元件的技術性能、成本和功耗都提出了更苛刻的要求。三是要做好「長跑」的準備,小靈通在開始決定退網時不到7,000萬使用者,而這一規模使用者用了五年時間才最終完成退網。對於當前仍然擁有數億用戶群體的2G/3G網路來說,更需要做好「持久戰」的準備。

2G/3G減頻退網的必要性

2019年10月,中國工信部發文表示「2G、3G的退網條件已經成熟」,標誌著2G、3G的退網是行動通訊更新換代的必然選擇。其考慮的因素主要有:使用者感知、網路投資、成本收益、新技術引入、演進方向等。

(1)技術能力不足

4G是中國大陸當下正在使用的主流行動通訊系統,同時也有部分省市已經率先進入全面5G時代。與4G/5G相比,2G/3G在資源佔用、技術指標、維運成本、裝置待機功耗、訊號覆蓋範圍等方面的不足越來越明顯,同時在用戶感知、成本收益等方面已遠遠不能滿足實際用戶的日常需求。

(2) 2G/3G市場價值明顯降低

從成本效益分析,對於像中國三大營運商等這種需要面對2G/3G/4G/5G多代系網路共存的電信業者來說,讓2G/3G清頻退網也能讓它們把更多精力放在更有價值和潛力的4G/5G網路建設上。就以中國移動為例,4G網路滲透率在三大營運商中最高,大約在60%左右,在營運成本方面,2G網路和4G網路的成本相差無幾。

再加上2G網路基地台技術比較舊,從開始建設至今已有20多年歷史。先前的2G系統、設備供應商也發生了很大變化,有些退出這一市場,有些甚至破產,而隨著設備的折舊,2G網路維運成本就越來越高,一些地區的2G網路甚至是虧本運作,關閉2G/3G網路對於營運商來說必然是一種「減負」。

(3) 4G/5G廣泛普及的基礎

近年來中國大力推進新基建戰略,加快5G、物聯網等新型基礎設施建設,推動數位經濟發展。但2G/3G佔據著優質的無線電頻譜資源,直接導致發展新一代行動網路的資源利用不充分。以2G為例,其佔用的頻譜主要分佈在900MHz與1,800MHz這兩個黃金頻段,而2G當前的話務量、用戶數量遠遠低於4G。若能將這些黃金頻段騰出來,用於4G/5G網路進行大規模和低成本的部署,便可全方位支援千行百業的數位化轉型。

值得一提的是,「2G/3G退網」的說法並不準確,中國官方鼓勵的更多是「2G/3G混合簡網」,其包含兩層含義,一是2G逐步退網,二是3G網路精簡。據中國聯通的公開報告,2G退網依照「由點及面」原則執行,先點狀退網,條件成熟再連片退網;隨後再綜合考慮市場影響及3G完善程度,分步推進。

中國三大營運商自2018年前就已經著手2G/3G網路清頻和退網的工作,並且各有針對性:中國移動是3G網路減頻(減頻至全部3G基地台消失,即3G網路徹底退網),而中國電信和中國聯通是2G、3G網路減頻。

根據IHS資料顯示,雖然通訊制式的切換並非一蹴可幾,但自2019年退網工作被提上日程後,中國2G模組發貨量進入下行趨勢。此外,「2G/3G減頻退網」也是全球性的行為。截至2020年底,由於4G、5G網路的不斷普及,全球已經有100多家營運企業實施了2G、3G的有序退網。由表1分析得知,2G/3G退網已經成為全球營運商的普遍選擇,其中經濟較為發達的國家/地區營運商在退網進程上較有優勢,開始和結束退網的時間都較早,尤其是2G退網。

 

表1:全球部分營運商2G/3G退網時間表(不完全統計)。

(來源:各市場研究機構、中國移動,國際電子商情製表)

 

2G/3G減頻退網的實際挑戰

2G、3G退網後最大的挑戰,在於如何實現業務的遷移和承載,主要涉及公眾業務和物聯網業務。從公眾業務來看,中國現存的2G、3G用戶,很大一部分是中老年人。對於營運商而言,65周歲及以上的老年人是一個不容忽視的龐大用戶群體。而中老年人對行動通訊的價格因素比較看重,並不要求極致的網速,因此5G套餐對他們的吸引力有限,營運商最優做法是推出吸引他們的4G套餐,利用市場化方式引導老年人轉網至4G網路。

對此中國三大營運商雙管齊下:一是全面商用VoLTE,新的4G手機終端基本都支援VoLTE,VoLTE滲透率越來越高,其支撐語音的能力也得到了業界的認同。二是相繼推出多款全新4G套餐,例如主攻老年用戶的「孝心卡」。相信未來幾年,這些有針對性的舉措將會越來越頻繁。

從物聯網業務來看,2G/3G退出後,未來數以億計的聯網設備需要新的方案來填補空白。根據蜂巢物聯網連接的分佈圖(圖1)顯示。

 

圖1:蜂巢物聯網連接分佈圖。

(來源:各市場研究機構)

 

(1) 10%左右高速業務需要高頻寬、低時延4G或5G網路提供服務,應用於視訊監控、數位醫療、車載導航等對即時性要求較高的業務;

(2) 30%中低速率的物聯網設備需要Cat.1或eMTC網路提供服務,主要應用於POS、智慧家庭、儲物櫃等高頻使用但對即時性要求低的場景;

(3) 60%的物聯網連接需要以NB-IoT為代表的低頻寬、低功耗窄頻網路提供服務,主要應用於感測器、計量表、智慧停車、物流運輸、智慧建築等使用頻次低但總數可觀的應用場景。

由此,技術日益成熟的NB-IoT、Cat.1、Cat.4,能夠從低中高速率,有效承接新增的各類物聯網業務的需求,自2020年以來成為電子市場「當紅炸子雞」。市場資料顯示(圖2),低速場景的NB-IoT,中國三大營運商連接規模突破1億,已有多個產業應用突破千萬級連接;中低速應用場景的Cat.1在2020年爆紅,模組成本快速下降,最新集中採購價格只有人民幣20多元。NB-IoT和Cat.1將能夠滿足90%的物聯網連接需求;此外,Cat.4針對高速物聯網場景,是物聯網連接的重要組成部分。

 

圖2:2G/3G減頻退網後,物聯網市場需要新的替代方案。

(來源:紫光展銳)

 

NB-IoT、Cat.1誰替代上位?

眾所周知,2G、3G減頻退網絕非一帆風順。所以在中國市場,可以看到上至國家政策、下至產業界和營運商,多方為推進2G/3G減頻退網做出全方位的準備,尤其是正處市場風口的NB-IoT、Cat.1兩大產業鏈。

(1) NB-IoT的發展

對於低功耗、大連接的物聯網應用場景,先前更多採用2G的方式連接,而NB-IoT正是這一領域比較合適的替代方案。

先前,中國市場曾經力推NB-IoT。近幾年NB-IoT模組也確實得到廣泛應用,在基於靜態的、主動上報等場景中發揮了重要作用,例如智慧氣表、智慧水表、智慧電動車、智慧消防這4產業裡,NB-IoT就達成了「連接量突破千萬」的成績。之後NB-IoT技術還被不斷融入到智慧門鎖、智慧停車、智慧家居、資產追蹤、智慧農業等場景。

從產業鏈方面來看,NB-IoT產業鏈主要由晶片、模組、終端、營運商、雲端平台等環節組成,隨著To B相關產業的應用升級,其產業規模將不斷擴大。

NB-IoT主流晶片廠商有紫光展銳、華為海思、聯發科等,新創NB -IoT晶片廠商有移芯通信、芯翼資訊、諾領科技的晶片產品也已經上市推廣,形成了多層次供應商的格局。主流模組廠商也有成熟的NB-IoT模組產品,如移遠通信、中移物聯、日海智慧、廣和通、有方科技、利爾達、愛聯科技、中怡數寬、移柯通信、騏俊物聯等。根據中國電信最新招標結果,NB-IoT模組價格已降至人民幣10元左右,相對2G模組已形成價格優勢。

(2) LTE Cat.1的發展

但是,2G網路還涉及到許多即時性、行動性,需要一定頻寬傳輸能力,甚至支援語音通訊能力的應用場景,如車載、行動支付、工業互連、老人機等。這是上、下行速率只有100Kbps等級的NB-IoT無法滿足。因此,同樣針對物聯網市場的Cat.1脫穎而出,其能夠完美解決行動制式多代同堂的痛點。

首先,Cat.1只需接入和利用現有的LTE網路即可,不需要增加額外投資,能夠在短時間內形成規模效應。截止2021年9月,中國4G基地台數量為586萬台,具備提供Cat.1接入服務的基礎設施條件,接近100%的中國覆蓋率將帶來更好的用戶體驗。

此外,Cat.1的上行速率和下行速率與3G差距不大,是替代原有3G物聯網場景的優先選項。同時,Cat.1適配於當前中國的4G網路,非常適合運用在對性價比、延遲性、覆蓋範圍、通訊速度有要求的運用場景。所以相對於NB-IoT來說,Cat.1可以實現對2G、3G、4G的全替代,這是一個龐大的市場前景。

在此背景下,Cat.1產業鏈吸引了眾多廠商的目光。Cat.1產業同樣由晶片、模組、終端、營運商、雲端平台等環節組成。LTE Cat.1晶片國外廠商主要有高通、聯發科、Sequans、Altair等,中國市場主要採用紫光展銳和ASR的Cat.1晶片。模組方面更是百花齊放,移遠通信、廣和通、芯訊通、美格智慧等模組廠商都不約而同地發佈了Cat.1模組新品。

小結

關於「Cat.1會否替代NB-IoT」的討論,在2021年已明顯減少。尤其是一些本土模組廠商,在營運商們積極引導產業用戶使用NB-IoT和Cat.1終端模組的行動下,不斷擴展產品線,發佈全系列的模組產品。

業內的共識是,Cat.1取代NB-IoT的可能性不大,兩者在短期內將形成互補作用。首先從標準的制定而言,Cat.1和NB-IoT各有優勢應用場景,並沒有形成直接競爭關係;其次,NB-IoT雖然在技術、價格方面對2G形成優勢,但中國70萬台NB-IoT基地台並未形成網路優勢,還不足以支撐用戶隨時隨地的接入,在很多NB-IoT訊號不足的場景,使用者依然只能選擇2G或小無線方案接入;最後,Cat.1借助4G網路的部署,形成網路覆蓋的優勢,然而Cat.1畢竟是LTE系列,其晶片、模組複雜度仍然很高,成本預計不會快速降低至2G模組的水準,因此對於成本敏感型用戶,暫時不會採用Cat.1來替代2G應用。

但從長期看,NB-IoT的地位將被弱化,市場份額被Cat.1侵蝕是難以回避的現實。根據Counterpoint IoT的報告,預計到2025年左右,Cat.1或將是中國蜂巢物聯網主要的通訊制式,這也意味著Cat.1面對的將是千萬級甚至是億級的市場。

一位中國模組從業者告訴《國際電子商情》,雖然NB-IoT和Cat.1發展速度都比較迅速,但對於2G/3G的全方位替代還沒有形成,仍然需要一個長時間的推進過程。所以當下佈局全系列產品,是為今後的「長跑」做足準備。未來無論是NB-IoT和Cat.1誰勝出,現在「押寶」還不遲!

本文原刊登於國際電子商情網站

 

 

 

 

 

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