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2G/3G减频退网趋势下的挑战与机遇

2020/07/20
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自 2019 年 6 月工信部向 4 家运营商发放 5G 商用牌照以来,5G 商业化进程加速。对于全球运营商而言,面临着 2G、3G、4G 和 5G 四网并存的局面,也面临着四张网络并行、四代用户兼营的运营挑战,从长远规划来看 2G/3G 减频退网并向 4G 网络迁移在全球范围内已是大势所趋。

在上述行业趋势之下,近日,3GPP 在 RAN#88e 全体会议上宣布,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。

这意味着,2G 和 3G 技术不再开发,标志着移动通信行业一个重要时代的结束。也意味着,业界呼吁多年得 2G/3G 减频退网一事,从国际标准组织的标准开发层面已经不再留有后路。

聚焦国内,目前,在 5G 快速发展的同时,运营商已经深深感受到运营多张网络带来的种种压力,国内电信运营商一直在做 2G/3G 网络减频工作。但由于传统 2G 网络依旧具有覆盖范围广、物联网用户数量庞大等特点,如何使这部分用户平稳过渡成为通信业要面对的一大问题。

因此,在行业发展趋势和实施难点之间,网络减频退网成为一个渐进的过程,是一个逐步“瘦身”的过程。

在此之际,物联网智库携手紫光展锐推出行业首份《2G/3G 减频退网白皮书》,对于 2G/3G 减频退网现状、规划趋势以及难点进行了分析说明,其中,紫光展锐作为行业企业,身体力行去推动行业进度,解决过程中面临的问题和挑战。

2G/3G 为什么要减频退网?

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

技术与资源占用角度:相对于已经服务了全球二三十年的 2G/3G 旧技术制式,4G/5G 的频谱效率更高、单位比特成本更低、网络速率更快、业务创新可能性更多。在这样的技术背景下,2G/3G 已成为“旧产能”,无法大规模满足众行业的数字化转型需求。

然而,低效的 2G/3G 尚占据着不少优质频谱,未能实现资源充分利用。因此,2G/3G 的减频退网可以将频谱高效利用,将原有使用的稀缺频段和宝贵资源腾挪出来,重新利用在 4G/5G 网络建设上,提升网络质量和广域覆盖。

运维层面:对于国内外很多要面对 2G/3G/4G/5G 多代系网络共存的运营商来说,很多 2G/3G 设备老旧,耗电多,系统复杂,问题定位难,运维成本高,很多市场已经出现“入不敷出”的情况。

因此,降低运营维护成本成为运营商关闭 2G/3G 网络的另一动因,2G/3G 减频退网可以使运营商将更多精力放在更有价值的 4G/5G 网络建设上来。

政策逐渐明朗:除了上述几个层面的考量之外,政策逐渐明朗也是 2G/3G 减频退网的原因所在。

去年 10 月,工信部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。再到今年 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》,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。

可见,无论从技术发展大势还是运营商现实角度而言,2G/3G 退网将用户迁移到 4G/5G 业务上去已成为必然选择。

国内外 2G/3G 减频退网进展

放眼全球通信运营商市场, 2G/3G 网络的减频退网已成行业大势。

在此次 3GPP 宣布关闭 RAN6 工作组之前,全球已经有 100 多个运营商计划或已经实施了 2G/3G 退网,包括日本、韩国、印度、欧洲等国家或区域的运营商早已开始或宣布计划关闭 2G/3G 网络,以轻装上阵备战 5G。

各国运营商也给出了各自的时间表:

反观国内,上面提到,国内目前 2G/3G 退网的条件已经逐渐成熟,主管部门也已经明确对 2G/3G 退网的态度。

虽然国内三大运营商目前还没有正式给出 2G/3G 减频退网的时间表和路线图,但实际上

三大运营商也在持续进行着这方面的工作。中国移动已推进 2G 减频、3G 退网,加速 4G/5G 协同发展;中国联通正在部分区域推动 2G 退网,并鼓励 2G 用户升级到 4G,将 2G 频谱重耕用于 4G/5G 发展;中国电信正在推动 CDMA 退网,将 2G 语音业务逐步迁移到 VoLTE,并要求 5G 终端不再支持 CDMA。

三大运营商频谱重耕

根据《2G/3G 减频退网白皮书》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。
 
 

三大运营商 2G 频谱重耕现状

三大运营商 3G 频谱重耕现状

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。

可以看出,虽然 2G/3G 减频退网大势已定,但减频退网工作是一个系统工程,需要一个渐进的过程,绝不可能一蹴而就。2G/3G 减频退网需要三步:第一步是停止发展 2G/3G 用户;第二步是尽快将现有存量 2G/3G 用户迁移到 4G/5G 网络;第三步才是彻底的完成退网。

其中,关键是要解决 2G/3G 减频退网前所承载的业务迁移的问题。

2G/3G 减频退网的未来展望

2G/3G 网络仍然承载着数亿手机用户和物联网用户,依然在语音和物联业务方面发挥余热。

那么 2G/3G 减频退网就需要有成熟的替代方案,方能给这些用户继续提供服务,达到工信部“退网不退服”的要求。

从目前产业发展来看,手机用户的替代方案主要涉及 4G 承载语音技术 VoLTE 商用进展,而物联网用户的替代方案主要是 NB-IoT 和 Cat.1 的成熟。

替代方案

  •  VoLTE 商用

当前 2G 和 3G 网络一个重要功能是承载手机语音通话,若基于 4G 网络的语音通话能力能对 2G 和 3G 形成全方位替代,则将加速 2G/3G 减频退网进程。

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。当 VoLTE 在手机用户普及时,手机用户基本能从 2G/3G 平滑过渡到 4G。过去几年中,三大运营商也在积极推动 VoLTE 商用工作。

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。
 
 

中国移动 4G 用户与 VoLTE 用户(来源:中国移动业绩报告)

 

  • 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。

物联网场景与通信网络对应情况(来源:中国电信)

 

Cat.1 的上行速率和下行速率与 3G 差距不大,是替代原有 3G 物联网场景的优先选项。截止 2019 年底,国内 4G 基站数量为 544 万个,具备全国提供 Cat.1 接入服务的基础设施条件,接近 100%的全国覆盖率将带来更好的用户体验。

在应用方面,Cat.1 网络适用的常规行业包括 POS 机、智能监控、可穿戴设备、定位器、智能停车、云喇叭、公网对讲、环境管理、共享充电桩、共享充电宝等。主要的 Cat.1 芯片厂商包括紫光展锐、高通、ASR、联发科、Sequans、Altair 等。国内主流模组厂商都纷纷推出了 Cat.1 模组,模组价格也不断创新低,根据中国电信新采购结果数据显示,Cat.1 模组价格已进入 40 元以内的区间。

NB-IoT 的发展

对于低功耗、大连接的物联网应用场景,此前更多采用 2G 的方式连接,而 NB-IoT 正是这一领域比较合适的替代方案。

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,NB-IoT 规模化发展的领域,此前都不同程度上采用 2G 实现连接,从 NB-IoT 应用发展历程来看,其对 2G 替代已经开启。

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。

根据中国电信新招标结果,NB-IoT 模组价格已降至 12 元人民币左右,相对 2G 模组已形成价格优势。当前 NB-IoT 基站规模已超过 70 万,基本实现大部分重要场景的覆盖。三大运营商在拓展 NB-IoT 连接,也在持续的部署基站,加强网络服务质量以及云平台服务。 

虽然 NB-IoT 和 Cat.1 发展速度都比较迅速,但是从物联网发展角度来看,其对于 2G/3G 的全方位替代或许还没有形成。一方面,NB-IoT 虽然在技术、价格方面对 2G 形成优势,但全国 NB-IoT 基站还未形成网络优势,还不足以支撑用户随时随地的接入,在很多 NB-IoT 信号不足的场景,用户依然只能选择 2G 或小无线方案接入;另一方面,Cat.1 借助 4G 网络的部署,形成网络覆盖的优势,然而 Cat.1 毕竟是 LTE 系列,其芯片、模组模组复杂度仍然很高,成本预计不会快速降低至 2G 的水平,因此对于成本敏感型用户,暂时不会采用 Cat.1 来替代 2G 应用。因此,这些替代方案仍然需要一个长时间的推进过程。 

紫光展锐助力 2G/3G 减频退网

面对时代机遇,同时为帮助运营商解决上述痛点和迁移进程,紫光展锐针对物联网领域推出完备的解决方案,成为全球首个 2G/3G 用户迁移的全方案芯片平台供应商,更是运营商 2G/3G 转网 4G 的合作伙伴。

随着 5G 的加速到来,Counterpoint 预计到 2025 年,全球 2G 蜂窝物联网连接数将不足 1%。目前运营商在 2G 网络上仍有大量的物联网连接,如何使这部分连接平稳过渡,紫光展锐拥有 Cat.1、NB-IoT 以及 eMTC 产品方案。

  • Cat.1 领域

随着 2G、3G 逐渐向 4G 的转网趋势,在未来 3-5 年,Cat.1 或将是蜂窝物联网主要的通讯制式,市场前景广阔。 

去年 11 月,紫光展锐发布全球首颗 LTE Cat.1bis 芯片平台春藤 8910DM,支持 LTE Cat.1bis 和 GSM 双模,同时集成了蓝牙通讯和 Wi-Fi 室内定位,可实现更稳定的连接,支持 VoLTE,同时通过系统优化设计,使得春藤 8910DM 可实现显著的低功耗优势。适用于对性价比、时延性、覆盖范围、通信速度有要求的应用场景。

春藤 8910DM Cat.1 bis 芯片平台填补了低功耗窄带物联网与传统宽带物联网之间的蜂窝通信方案空白。

目前春藤 8910DM 已在中国 30 个省市 65 个城市完成规模场测,海外场测也已开展,未来将覆盖全球更多区域。截至目前,搭载 8910DM 的十余款模组产品已正式推出,将广泛运用于新零售、共享经济、金融支付、物流仓储、公网对讲、工业物联网等众多领域。

  • NB-IoT 领域

在 NB-IoT 领域,紫光展锐拥有高集成的 NB-IoT 单模单芯片春藤 8908A 和 NB-IoT/GSM 双模芯片春藤 8909B。

其中春藤 8908A 适用于数据传输模组、智能表计、智能烟感、追踪定位器等产品,已广泛应用于智能表计、智能烟感、智慧路灯、智慧交通等领域,同时在国内三大运营商均有应用案例;春藤 8909B 是 NB-IoT/GSM 双模的 SoC 通信芯片,兼容 GSM 网络的使用场景并能提供语音传输的能力。由于其制式的特殊性,主要由中国移动负责运作和推动。

  • eMTC 领域

春藤 8915 是国内首颗高集成度 eMTC 制式的广域物联网通信芯片,全球首款率先支持覆盖增强模式 B(CE mode B)、TDD 等 eMTC 全特性的 R14 Cat.M1 物联网解决方案。

紫光展锐致力于为智能互联世界开发物联网芯片产品和解决方案,目前已发展成为全球极少数几家全面具备从 NB-IoT/2G/3G/4G 到最新 5G 全连接技术的领先企业,能够提供非常高速的连接。

万物互联时代为芯片产业带来了难得的机遇,同时也带来了激烈的竞争。未来,紫光展锐将进一步面向主流的产品发展趋势,围绕全方位的物联网连接技术,提供更加完备的产品组合,从而实现高、中、低速率全线布局的研发与产品能力,构造完备的体系应对碎片化现状,也为运营商 2G/3G 减频退网助一份力。

写在最后

诚然,在技术、运维、资源占用以及技术发展等多个角度来看,2G/3G 网络减频退网已为大势所趋。

但针对 2G/3G 减频退网,物联网业务替代、迁移问题,需要预先规划并制定合理路线、做好 2G/3G 物联网转网存量和增量工作、按需推进转网建设、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。

随着我国 VoLTE 商用步伐加快,工信部推动 2G/3G 物联网业务迁移转网,RAN6 工作组的关闭,三大运营商也在释放减频、退网的信号,以及行业厂商的布局和助力 ... 可以看到,2G/3G 减频退网进程逐渐在加速。

写到最后,对于 2G/3G 减频退网,不免有一种对于一个服役几十年,如今垂垂老矣的“老兵”的抛弃感。但回归技术本身,这更可以理解为,一个“老兵”宿命中的传承,为了更美好生活,技术更新迭代中的传承。

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