數據顯示,截至2024年11月底,我國5G移動電話用戶達10.02億戶,占移動電話用戶的56%。5G商用5年時間,電話用戶已突破10億,是一個非常顯著的成效,5G對于“人聯”發揮的作用已非常明顯。
然而,支撐5G在各行業應用的“物聯”數量還處于一個相對初級的階段。2024年11月,工信部等十二部門印發的《5G規模化應用“揚帆”行動升級方案》提出,到2027年底,實現5G物聯網終端連接數超1億??梢钥闯?,5G物聯網連接規模增速并不會快速形成快速擴大的態勢。
5G要發揮出賦能千行百業的數字化賦能作用,勢必要提升物聯網終端連接規模。當然,提升5G物聯網終端連接數需要經歷一段較長的時間,可以從重點領域著手,加強對5G原生和特色需求場景的覆蓋,提升5G物聯網連接規模。
提升5G物聯網終端連接,需認清幾個事實
上月,工信部發布的《關于2024年度5G應用“揚帆”行動重點城市總結評估情況的通報》中顯示,截至2024年3月底,全國5G物聯網終端連接數超4000萬個。5G應用已融入97個國民經濟大類中的74個,在工業、礦業、電力、醫療等重點領域規模推廣。5G應用“揚帆”行動重點城市的5G物聯網終端連接數達到1796.34萬個,占比全國總數超40%。
公開數據顯示,截至2024年11月底,三家基礎電信企業發展蜂窩物聯網終端連接26.42億。那么,5G物聯網連接數在總體蜂窩物聯網連接中所占的比例僅有2%左右。當前蜂窩物聯網連接還是以4G、NB-IoT以及正在逐漸退出的2G為主。在提升5G物聯網連接的同時,須認清幾個事實。
第一,4G在很長時間內依然是蜂窩物聯網連接的主力
過去幾年,2G、3G加速退網,給LTE Cat 1和NB-IoT快速增長鋪平道路。目前,國內已形成全球規模最大、質量最好的4G網絡,給蜂窩物聯網應用提供一個堅實的基礎設施。通信基礎設施代際更新,會給新一代通信網絡連接數的快速增長帶來機遇。然而,就目前來看,在很長一段時間內,4G網絡依然發揮著中堅力量作用。
近期,海外市場研究機構Transforma Insights創始人Matt Hatton撰文探討4G退網話題,他認為,5G物聯網發展的一個重要因素就是4G LTE能否提供持續性服務,5G物聯網應對的是未來需求,而4G物聯網能夠支持大部分現有需求。
回顧2G/3G的發展歷程,2G服役時間大約為30-35年,甚至更長;3G服役時間大約為20-25年。參考此前歷史,4G作為成功的一代移動通信技術,其歷程更類似2G,能夠實現30年以上的服役,因此Matt Hatton預計到2040年左右4G實現退網。當然,不同的國家和地區根據實際情況節奏不同,但基本上在2030年之前沒有退網跡象。
目前,5G RedCap被業界寄予厚望,其對標LTE Cat 4和Cat 1,正是4G物聯網規模最大的領域。筆者此前曾撰文指出,RedCap進入發展的快車道的拐點可以參考Cat 1的歷程,即4G網絡退網政策開始明確的節點。
所以,業界必須清晰認識到4G在很長一段時間內還是蜂窩物聯網主力這一事實。在筆者看來,推進5G物聯網連接規模提升的過程,也是5G和4G配合應用的過程。面對用戶需求,應該給予成熟、低成本、可持續的連接方案,考慮到場景的生命周期,推動5G和4G互補的方案來實施。
第二,須厘清5G物聯網的內涵范疇
到底什么是5G物聯網?目前市場上有多個物聯網項目宣稱為5G連接,在筆者看來,一個真實的5G物聯網連接必須具備2個條件:一是終端設計符合5G標準,即3GPP R15及其后續版本標準;二是終端必須連接到5G NR網絡和接入5G核心網。
眾所周知,3GPP R15是5G的首個標準,不過這一版本標準更多是針對eMBB(增強移動寬帶)場景進行標準制定。R16則進一步完善了uRLLC和mMTC場景的標準規范,形成首個5G完整標準,其中涉及到針對工業互聯網、車聯網等物聯網垂直領域場景的設計。到R17版本,對于物聯網的場景更進一步完善,其中最為代表性的是引入中速率物聯網場景RedCap和衛星物聯網IoT NTN。后續的標準化版本中,無源物聯網作為一個新的場景,形成5G標準重要研究課題。
目前,諸如直播設備、高清視頻等一部分高速率的終端基于5G eMBB特性,形成5G物聯網連接,也有工業、電力等有較高實時性要求的場景采用了uRLLC特性,也計入5G物聯網序列,其余的是RedCap和其他低功耗廣域物聯網場景。
可能業界有人有疑問,在2020年7月,NB-IoT納入了5G標準家族,那么當前市場上已有的NB-IoT連接能納入5G連接范疇嗎?實際上,目前市場上雖然已有數億NB-IoT連接,但絕大多數終端是基于3GPP R13和R14版本標準的,接入的網絡是基于LTE網絡的軟件升級或增加一些設備設計而來的,終端設計和網絡連接均并不符合5G物聯網的要求,不能納入5G物聯網中。
在3GPP R16中,針對NB-IoT進行進一步演進和增強,提升峰值速率和移動性,同時也實現NB-IoT設備接入到5G核心網。不過,目前采用R16標準的NB-IoT終端比例非常少,因此5G NB-IoT的連接規模還處于較低水平。2024年9月發布的《關于推進移動物聯網“萬物智聯”發展的通知》提出,按需提升5G NB-IoT在市政、家居、教育、農業等重點領域深度覆蓋水平,實現重點場景深度覆蓋。
推動“物聯”發力,實現5G改變社會的愿景
5G“人聯”實現10億以上的連接,而受限于技術標準成熟度、行業用戶接受度、應用成本以及經濟增長放緩帶來企業投資壓力等因素的影響,5G物聯網連接規模有限,行業應用深度滲透還有待加強,因此,5G“物聯”在2027年設定預期目標為1億。未來,5G推廣需要首先在物聯網連接上發力,通過做大物聯網連接規模,實現5G在行業應用中更深入的滲透,真正實現5G對行業的賦能。在筆者看來,可以從以下方面發力:
第一,針對4G的替代性壁壘,尋求5G原生和剛需場景,實現與4G物聯網差異化
RedCap作為輕量版5G技術,專門針對中速率物聯網場景而生,在3GPP標準研究中,提出面向智慧城市視頻監控、工業傳感器、可穿戴設備等場景,正是為了支撐5G在相關行業的深入應用。不過,RedCap對標的是基于4G LTE網絡的Cat 4和Cat 1,正如前文所述,在一段時間內,4G依然是物聯網的主力,直接替代將面臨著成本居高不下、基礎設施不足等問題,在起步階段需要尋求專門場景來破局。在筆者看來,這方面策略主要包括:
一是對5G原生能力有剛需的場景。RedCap融合了很多5G新的能力,如網絡切片、定位、低時延、大容量甚至uRLLC等能力,現實中也有一些場景對這些能力有顯著需求,在這種情況下RedCap就具有了無可比擬的優勢,這種5G原生能力優勢就能轉化為商用的優勢。此前針對RedCap相關文件中提出了“加快RedCap與網絡切片、高精度定位、5G LAN(局域網)等5G增強功能結合,滿足不同行業場景應用需求”,可以說是對推進5G原生能力場景的要求。
二是5G專網環境下形成的剛需場景。在專網環境下,核心設備、資產均要通過5G網絡連接,因為客戶需要一個安全隔離的專用網絡環境,保證數據不出工廠、園區等限定場所,這個專網環境中4G設備無法接入。這種情況下,中高速率的設備可以通過RedCap接入。針對RedCap相關文件中也提出了“推動行業虛擬專網應用5G RedCap技術,完善5G物聯能力,更好適配行業特點和滿足應用需求”,也是對專網環境場景的探索。近期召開的全國工業和信息化工作會議上提出“推進工業5G獨立專網建設”,與正在大力推廣的虛擬專網一起,為5G物聯網連接創造規?;枨?。
第二、加快推進5G專有的物聯網技術落地,拓展物聯網場景覆蓋
一是加速無源物聯網標準制定和凍結。無源物聯網作為支撐千億級連接的技術,給業界充分的想象空間。若基于5G蜂窩網絡的無源物聯網能夠落地,則各行業大部分資產都能部署極低成本、免維護的通信模塊,形成5G網絡下最大的物聯網連接群體,加速各行業5G應用。在標準演進方面,3GPP R18已經啟動無源物聯網場景需求預研項目,明確網絡設計關鍵目標;R19將支持無源物聯網終端,重點研究設備供能方式、節點能力及與5G網內其他設備的兼容性等問題。業界應進一步加速這一領域標準的凍結,推動無源物聯網落地,填補現有物聯網場景空白,實現5G物聯網連接增長。
二是推動衛星物聯網的商用和生態建設。3GPP在5G標準R17階段啟動了非地面通信(NTN)的研究,涵蓋了無線接入網、承載網、核心網、終端等方面的標準制定,IoT-NTN是其中重要方向,R17已形成第一版衛星物聯網標準。近期,全球衛星通信的重要玩家均聚焦3GPP版本的衛星物聯網技術,推進IoT-NTN的落地。國內在推進5G商用過程中,需要高度重視衛星物聯網的商用。雖然衛星物聯網連接數規模并不高,但衛星物聯網為用戶提供的是高價值應用,在行業用戶需要無處不在、隨時接入的連接時,能夠滿足用戶需求,也是5G賦能行業用戶數字化應用的重要領域。
總之,為了實現5G商用初期承諾,未來需要推進5G更深入融入國民經濟各行業中,這一過程中,首先需要實現各行業中規?;?G物聯網連接,推動5G“物聯”發力,來支持實現“5G改變社會”的愿景。