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物联网时代:广域网撑起通信网络规模经济

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供稿:中国工控网 2016/4/6 10:44:41

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目前蜂窝网络已经逐渐趋向于规模不经济区域,进一步接入该网络的物联网设备无疑在助推其进入规模不经济区域。低功耗广域网络的搭建,将为物联网设备带来一张具有规模经济特征的网络,并保障蜂窝网络处于规模经济区域。


        


物联网时代:广域网撑起通信网络规模经济
    在此前,有文章提到了低功耗广域网络支撑的物联网设备较长生命周期,构成了物联网所带来的规模经济的一个基础。一直以来,移动通信网络就是具有规模经济的一个非常典型案例,不过,随着物联网时代的到来,现有的移动通信网络规模经济性在持续下降。而低功耗广域网络则在万物互联的时代支撑起了通信网络的规模经济性。可以说,从规模经济的角度来看,在物联网通信层的广域网络领域中,蜂窝网络和低功耗广域网络需要充分的配合才能将网络的规模经济优势发挥到最佳。
   
  何谓“规模经济”?这一概念出自于微观经济学,不过在经济生活中的多个行业普遍存在,其概念指在一定的产量范围内,随着产量的增加,每件产品成本不断降低。为什么会产生规模经济呢?一般来说,在一定的产量范围内,投入的固定成本可以认为变化不大,那么新增的产品就可以分担更多的固定成本,从而使总成本下降。
  
  规模经济在各类产业中随处可见:所有的企业需要生产一定数量以上的产品(服务)才可以冲销固定投入成本来实现盈利。不过,这并不仅仅意味着生产规模越大越好,因为规模经济追求的是能获取最佳经济效益的生产规模,一旦企业生产规模扩大到超过一定的规模,边际收益会逐渐下降,乃至变成负值,引发规模不经济现象。
  
  通信网络常常被作为典型的规模经济案例,通信网络的前期投资巨大,每年要投入数千亿的资金规模来建网。当通信网络建成后,每多一个用户入网,其成本几乎可以忽略不计,但却分担了一部分网络的固定成本,因此,我们看到目前的移动蜂窝网络均拥有数亿规模的用户数量,虽然每年有千亿的固定支出,却能带来千亿的利润。
   
  正如上文所述,并非规模越大越好。对于移动通信网络来说,现有的网络规模可以支撑数亿手机用户接入网络,规模经济特点明显。不过,随着近年来短信收入的下滑、运营商管道化和资费下降的影响,每一新增用户的边际收益持续下降,移动通信网络的规模经济也在逐渐消失。从运营商公布逐年下降的ARPU值和并未减少的网络投资数据中,可以明显感到不断下降的规模经济。实际上,重庆邮电大学万晓榆教授于2013年发表于北京邮电大学学报上的《基于参数法的中国电信产业规模经济性研究》文章中,通过详细的定量测算发现,移动通信网络在2009年已逼近规模不经济的区域。
  
  由于手机的普及,手机用户增长非常缓慢,相应地,规模经济的下降速度也比较缓慢,保证了移动通信产业仍保持在规模经济区域。不过,当物联网开始进入各行业、家庭、个人之中,需要广域网络才能实现连接的设备越来越多,目前这些需求还是主要通过已有的蜂窝网络来解决。对于目前趋向于规模不经济区域的移动通信网络来说,接入该网络的物联网设备无疑在助推其进入规模不经济区域。
  
  当然,目前大量接入蜂窝移动通信网络的物联网终端的智能化程度并没有手机那么高,对移动网络的需求低于手机终端,新接入的每个设备的边际成本低于手机用户的边际成本,因此,虽然趋于规模不经济区域,但其进入该区域的速度很慢,使蜂窝移动通信网络继续保持在规模经济区域中。
  
  相对于十亿级手机用户,当前设备联网接入的数量规模并不大,物联网设备还未出现井喷式增长。根据中国移动的最新数据,其物联网连接规模已突破6000万,且大量设备仅需少量流量,对网络压力不大,这个数量级还对整个网络造成根本性的压力。但是,当物联网开始普及,未来百亿级设备要接入网络时,当前通信网络的容量远不能满足,那时,设备接入数量增长速度加快,立即将移动通信网络推向规模不经济区域。
  
  面对蜂窝网络规模经济的降低,可以从几个方面破解这一困境:大幅降低网络建设的固定成本、实现网络容量大幅扩容、增加终端设备的ARPU值。目前看来,不论是手机终端,还是物联网终端,ARPU值的趋势是不断下降的,因此只能从降低建网固定成本和网络大幅扩容两方面来实现。根据公开资料,未来5G可以在这方面有大幅突破,不过5G的商用需要到5-10年以后。那么,在这一窗口期,物联网的发展不可能因为网络层的这些不足而停滞,因此需要从另一个领域进行突破,即低功耗广域网络(LPWAN)。可以说,LPWAN能够做到既促进物联网发展,又保障通信网络处于规模经济区域。
  
  为什么这么说呢?从已有的标准规范和商用试点中,不论是LoRa、NB-IoT,还是Sigfox、Ingenu,其基站建设成本都在传统蜂窝网络的1/10以下,大大低于现有的3G/4G网络,且其终端模块成本也低于3G/4G模块;支撑海量的连接能力,单个扇区能够支撑数万个甚至十万个连接,这是传统蜂窝网络无法比拟的。所以说,从固定成本和网络容量这两方面看,低功耗广域网络是当前最适合支撑物联网发展,且具有规模经济的通信网络技术。近期,中国移动表示,将在2016年发展1亿物联网连接,同时推进NB-IoT和lora模块、lora微基站的研发推广,实际上是要通过这些低功耗广域网络来分流蜂窝网络中的物联网连接,保障两者的规模经济。
  
  届时,那些仅需小批量数据的终端设备接入低功耗广域网络,其他需要高带宽数据流量的设备接入蜂窝网络,虽然造成网络压力,但因其流量消费形成的高ARPU值使其边际收益较高,保障蜂窝网络的规模经济。
  
  综上所述,低功耗广域网络与蜂窝网络的配合发展,在未来物联网发展过程中,保障了两张网络均处于规模经济区域。从而,低功耗广域网络将承载起未来物联网时代通信网络规模经济的重任。

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新闻来源: 通信世界网

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