5G時代的運營商計費模式探討

(1.中興通訊股份有限公司，南京 210012；2.移動網(wǎng)絡和移動多媒體技術國家重點實驗室，深圳 518055)

0 引言

5G應用覆蓋的三大場景除了大家熟知的增強移動寬帶(Enhanced Mobile Broadband，eMBB)業(yè)務外，還有海量大連接(Massive Machine Type Communication， mMTC)業(yè)務和高可靠低時延(Ultra Reliable and Low Latency Communication，URLLC)業(yè)務。其中，mMTC即大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)，該場景依賴5G網(wǎng)絡建設，要求滿足低功耗、大連接(>1 M連接/km2)的網(wǎng)絡需求，例如智能家居、智慧城市、環(huán)境監(jiān)測、智能農(nóng)業(yè)、智能抄表和智能穿戴等物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務[1-3]；URLLC對端到端時延(<5 ms)、安全性和可靠性(>99.999%)提出了更高的要求，例如工業(yè)控制、電子醫(yī)療、遠程監(jiān)控、車聯(lián)網(wǎng)等業(yè)務。由于5G比4G支持更多的應用場景，因此社會各界對5G網(wǎng)絡充滿想象和期待，比如大連接技術支撐物聯(lián)網(wǎng)、MEC支撐工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，由此，“5G改變社會”的前景呼之欲出[4-5]。然而，作為5G網(wǎng)絡建設主要貢獻者的運營商和設備供應商，前途似乎并非坦途，最大的困擾在于如何擺脫傳統(tǒng)商業(yè)模式的魔咒：“4G網(wǎng)絡計費模式的前車之鑒”。除在“內容市場”爭奪戰(zhàn)中完敗于OTT外，流量經(jīng)營市場也未取得顯著成效：不僅退化成“管道”，而且增量不增收[6-8]。

1 計費模式的歷史回顧

國內運營商的計費模式經(jīng)歷了數(shù)十年的發(fā)展，基本概括為語音和數(shù)據(jù)兩個階段：第一個階段是以2G TDM語音和3G IP語音(降低網(wǎng)絡建設成本)[9]為代表的語音業(yè)務發(fā)展階段，包括該階段的低速數(shù)據(jù)業(yè)務，(如GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務)；第二個階段是以3G和4G高速數(shù)據(jù)業(yè)務為主要業(yè)務增長點的數(shù)據(jù)業(yè)務發(fā)展階段。這兩個階段都采用基于使用量(Minute of Usage，MOU)的計費模式，其中，語音業(yè)務采用“時長計費”，而且初期階段，主動發(fā)起業(yè)務的主叫方和被動接受業(yè)務的被叫方都需要繳納通信費用；數(shù)據(jù)業(yè)務則采用“流量計費”方式。

1.1 語音業(yè)務的時長計費模式

當采用“時長”這種使用量尺度作為計費基礎時，運營商發(fā)展業(yè)務的重心聚焦在通話質量和隨時隨地接入網(wǎng)絡上，前者依賴優(yōu)質的網(wǎng)絡覆蓋，而對后者最好的詮釋是“全球通”成為中國移動最大的子品牌。從通話質量角度看，顯而易見，一分鐘的語音通話的費用，誰傳輸?shù)恼Z音質量好就青睞誰的網(wǎng)絡。正是時長計費模式導致用戶對差異化的追求只可能是單位時長內的高質量通信網(wǎng)絡，以追求更好的通話體驗；而接入網(wǎng)絡的便捷性，則反映出比拼通信服務的另一種用戶體驗——建立和保障通信服務的能力。

相比中國電信和中國聯(lián)通，中國移動充分發(fā)揮了大網(wǎng)優(yōu)勢，不僅依靠低成本給用戶更多的優(yōu)惠資費(如不定期贈送免費時長)，而且打造“動感地帶”子品牌為舞臺，眾多業(yè)務服務商唱戲的方式，正像如今的蘋果App Store，將用戶和業(yè)務緊緊捆綁。中國移動所有這些努力，都將時長計費模式的優(yōu)勢發(fā)揮到極致，即用得越多，運營商賺得越多，完全沒有發(fā)生像后來數(shù)據(jù)業(yè)務時代增量不增收的情況。直到出現(xiàn)兩個因素，改變和終結了運營商以時長為計費模式的暴利時代：一是，語音消費接近天花板；二是，受到微信為代表的OTT商業(yè)模式的劇烈挑戰(zhàn)。

1.2 數(shù)據(jù)業(yè)務的流量計費模式

大眾對語音和短信外多媒體通信的迫切需求，技術方面表現(xiàn)為更大的空中接入帶寬和IP傳輸帶寬等，即流量，這就是“移動數(shù)據(jù)通信”。和運營商的前向計費模式不同，以BAT(百度、阿里、騰訊)為代表的移動互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)采用后向計費的商業(yè)模式，更加親民，逐漸把運營商網(wǎng)絡經(jīng)營壓迫到只剩下管道價值的地步。而運營商依然保持業(yè)務收入小幅增長，歸功于移動互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，流量好像永不見頂。

以IP組網(wǎng)技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務，決定了數(shù)據(jù)網(wǎng)絡之間的競爭在服務質量方面幾乎沒有差異，盡管無線接入質量對數(shù)據(jù)業(yè)務質量有影響，但相對語音要小得多，這使得中國移動發(fā)揮無線網(wǎng)絡質量優(yōu)勢的空間變小，同時，也不像語音受限網(wǎng)間資費差異而給大網(wǎng)帶來優(yōu)勢。此外，像支付寶的轉賬功能打破銀行的跨行轉賬手續(xù)費對用戶的限制，微信等APP應用以OTT方式客觀上消減運營商的語音和短信收入，使得運營商失去內部技術挖潛、提高服務質量的動力，不得不尋求整合外部要素(合作伙伴)來吸引用戶、打造差異化。例如，聯(lián)通第一個從對抗OTT的戰(zhàn)爭中跳出來主動擁抱微信，推出“大王卡”，而聯(lián)通為合作拿得出的本錢或許只有一個：更低的流量單價。

1.3 價格競爭

當年三大運營商就移動數(shù)據(jù)業(yè)務制定計費模式時，或許受到語音時代慣性思維的影響，仿照時長計費，采用流量計費方式，希望像水電一樣售賣數(shù)據(jù)業(yè)務。結果事與愿違，數(shù)據(jù)業(yè)務沒有成為像語音和短信一樣的暴利業(yè)務，表面原因是“增量不增收”，而實質在于：一方面，線性增加的流量沒有為用戶帶來相應的價值，比如消耗1 GB流量下載的高清視頻是200 MB視頻的5倍價值嗎？顯然不是，收5倍的流量費沒有合理性，每單位的流量價值不同；另一方面，用戶不愿為未知“量”的流量而付費，比如打開網(wǎng)絡，微信等APP會自動下載信息，或者打開某視頻或圖片前，不會事先通知用戶將消耗的流量。

流量單價保持不變貌似有技術合理性：“每多一個單位的流量處理能力，通信網(wǎng)絡就必須多一定量的軟硬件資源投入?！边@就是技術和市場的矛盾，網(wǎng)絡價值和用戶價值的矛盾。因此，價格競爭成為運營商在面向個人用戶領域幾乎唯一的競爭點，表現(xiàn)在兩個方面：一是，技術紅利使流量單價隨流量增加而下降；二是，運營商之間的主動競爭，以國內移動網(wǎng)絡為例，3G時代引入中國電信擴大競爭，4G時代三大運營商都擁有固網(wǎng)和移動全牌照，競爭進一步擴大，5G時代廣電獲得5G牌照。

2 移動數(shù)據(jù)業(yè)務的計費模式分析

進入移動數(shù)據(jù)業(yè)務階段，以流量為使用量的計費模式，這是運營商的收入增長乏力的主要原因。同時，推想5G時代，如果延續(xù)4G流量經(jīng)營的思維模式，以eMBB業(yè)務場景為例，既然用戶依然追求更多流量和更低單價，而5G網(wǎng)絡面臨更高的建網(wǎng)費用，那么流量計費模式將給運營商帶來更大的經(jīng)營困難。以4G和5G同樣的覆蓋面積作比較，從技術角度來說，5G單站建網(wǎng)成本是4G的3倍左右，加上5G基站的覆蓋面積遠小于4G基站，如果要實現(xiàn)相同面積的覆蓋，5G基站的數(shù)量至少應是4G的3倍，如此疊加，5G建網(wǎng)成本將是4G的12倍[10]。

為此，運營商必須而且已經(jīng)在改變：中國聯(lián)通、中國電信提出共享5G基站建設[11]；2019年下半年以來，“無限流量套餐”逐步成為歷史，三大運營商中的中國電信率先取消“無限流量套餐”，改用階梯計價方式，而中國移動也在2019年8月初停止銷售“不限量套餐”；運營商積極引入云網(wǎng)協(xié)同，提升運營效率、降低運營費用。

2.1 現(xiàn)有計費模式的模型化表述

以中國移動官網(wǎng)顯示的5G套餐為例，有兩種類型：一種是個人版，另一種是家庭版。個人版有5個檔次，分別是128元、198元、298元、398元、598元。128元是30 GB流量500 min通話，198元是60 GB流量1000 min通話，298元是100 GB流量1500 min通話，398元是150 GB流量2000 min通話，598元是300 GB流量3000 min通話。家庭版的套餐整體要比個人版要貴一些，不過多了家庭成員互打免費和寬帶的權益[12]。

可見，國內5G套餐依然采用流量單價遞減模型，管道內部已沒有多少降價潛力可挖，計費模式的變革已迫在眉睫。為此，筆者建立如下模型，以說明電信業(yè)包括5G在內的移動數(shù)據(jù)業(yè)務的計費模式：假設P是向用戶收取的費用，T是流量(如100 MB)，u是流量單價，則有：

P=u(T)×T

(1)

其中，u(T)是T的遞減函數(shù)。若引入服務差異化套餐，如4 Mbit/s高速率和256 kbit/s低速率給用戶帶來不同的移動上網(wǎng)體驗，前者的服務體驗好于后者。為此，設Q表示服務質量，公式(1)可改寫為：

P=u(Q/T)×T

(2)

其中，u(Q/T)表示流量單價隨著Q提高而提高、T的下降而提高。

極端情況下采用“不限流量套餐”刺激流量消費增長時，則有：

P=u(Q)

(3)

其中u是Q的函數(shù)，和流量無關。

分析公式(2)，假設流量單價u和Q成正比例關系，和T成反比例關系，且比值是K，則：

u(Q/T)=K×Q/T

(4)

令Q/T=x，則有：

u(x)=K×x

(5)

相應地公式(2)可改寫為P=u(Q/T)×T=K×Q/T×T=K×Q=u(Q)，即和公式(3)一致。可見，基于流量和服務質量的計費模型和不限流量套餐的計費模型，可以統(tǒng)一為一個模型，即和流量無關，是和服務質量相關的模型。

這是固網(wǎng)寬帶的計費模式，基于的不是流量，而是帶寬計費，即給用戶提供不同的下載或上傳速率，而且速率不同則收費不同。該模式在固網(wǎng)成立的原因是，固網(wǎng)運營商向互聯(lián)網(wǎng)服務提供商(Internet Service Provider，ISP)租用互聯(lián)網(wǎng)出口帶寬，按每單位帶寬收費，即批發(fā)專線的模式。而且隨著ISP資源初期建設費用逐年攤薄后，后期ISP每年的成本越來越接近其維護費用，相應的，運營商租賃ISP服務的費用也會相應下調。

2.2 移動寬帶業(yè)務的流量計費模式分析

移動寬帶業(yè)務與移動數(shù)據(jù)業(yè)務相比不同的是：在5G超大流量時代，采用不限流量套餐將不再可行：一方面，用戶幾乎可以全天候使用網(wǎng)絡，群體效應下瞬時帶寬巨大，而且持久占用；另一方面，空中資源非常昂貴，持久占用空口連接意味著要投入更多的資源。此外，要滿足移動性要求，意味著要滿足無線覆蓋的廣泛性。這些因素折算到不限流量的計費模式上，會產(chǎn)生高價，用戶一般難以承受，不利于推廣5G網(wǎng)絡。

可見，流量越大，用戶越不希望采用流量為使用量的計費模式，因為用戶需要的是服務質量相關的計費模式，而運營商卻希望采用流量為使用量的計費模式，以便確保更多的投入換來更多的收入，同時限制用戶使用流量的非線性增長，緩解收入和費用之間的矛盾。

工業(yè)和信息化部和新華社的公開數(shù)據(jù)顯示，2017年9月，我國移動用戶的戶均移動流量消費達2007.2 MB，較2016年同期增長140.4%；2018年9月，中國移動用戶戶均移動流量消費達5.14 GB，是2017年同期的2.6倍[13-14]。

可見，2016—2018年期間，移動用戶的戶均月流量增長到6.24倍，到2019年時達到15倍左右。表1展示了中國移動2016—2019年營業(yè)收入和用戶數(shù)據(jù)的情況，可見幾年間中國移動數(shù)據(jù)服務收入累計增長43%，用戶累計增長12%，每用戶的數(shù)據(jù)服務收入累計增長27%，數(shù)據(jù)服務收入的增長率遠遠達不到流量增長速度，這說明每單位流量的售價在急劇下降。

表1 中國移動2016—2019年營業(yè)收入和用戶數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)來源：中國移動)

同時，如圖1所示，中國移動數(shù)據(jù)服務的收入增長速度有趨緩跡象。從利潤角度看，鑒于語音服務的毛利率比數(shù)據(jù)服務穩(wěn)定，語音服務和數(shù)據(jù)服務收入累計增長不到10%，而總利潤4年間變化很小，可見中國移動數(shù)據(jù)服務的計費模式將不足以支撐利潤的顯著增長。

圖1 中國移動2016—2019年營業(yè)收入(數(shù)據(jù)來源：中國移動)

3 計費模式轉變的方法探討

通過多年低價流量的滋養(yǎng)，用戶已經(jīng)離不開移動網(wǎng)絡，已經(jīng)習慣每月上GB的流量，也就是說，用戶對于流量的需求，已經(jīng)強烈到“剛需”的地步，和如今出遠門必走高速公路和高鐵一樣。同時，從電信流量和高速公路的對比可見，除計費模式不同外，幾乎沒有其他區(qū)別，而隨著收入不再增長，再著力培養(yǎng)用戶使用流量的習慣已無多少價值。因此，接下來和高鐵漲價一樣，電信數(shù)據(jù)業(yè)務轉變計費模式或已在議事日程。

3.1 新的流量定價理論

以5G的eMBB的服務能力為例，堅持原有的流量定價方式，將使計費模式轉變更加平滑。但是，運營商僅依靠服務質量來計費，收入和費用的矛盾無法消除，5G將像4G一樣面臨“叫好不叫座”的尷尬，為此，需要新的流量定價理論。

高速公路的計費模式和電信的數(shù)據(jù)計費模式不同的是：前者“按使用次數(shù)收費”，因此管道定價思維需要基于新的流量定價理論。該理論可表征為：從每次打開數(shù)據(jù)開關到關閉數(shù)據(jù)開關之間產(chǎn)生的流量計費一次，計費差異化基于服務質量，而不是流量；當數(shù)據(jù)業(yè)務使用時長超過一定時限，則自動重新計費一次，時限建議為2 h；啟動用戶數(shù)據(jù)業(yè)務計費保護功能：超長時限，用戶未關閉數(shù)據(jù)業(yè)務(如12 h)時，自動重新計費一次，并效仿梯度電價累進模式，按基準費率上浮一定比例(如10%)計費，并提前一定時長預告客戶(如1 h)，或在數(shù)據(jù)業(yè)務簽約套餐內進行說明。

假設用戶每次使用網(wǎng)絡的時長不超過2 h，圖2表示不同服務質量(QoS)和不同時長范圍對計費單價的影響，一般而言，短時的單價高于中時，中時高于長時；高QoS的單價高于中QoS，中QoS高于低QoS。如此將促使用戶做好時間管理，提升網(wǎng)絡使用效率，約束用戶無休止地消磨時間。具體地，用戶可在使用網(wǎng)絡前設定網(wǎng)速等服務質量，比如分為高速和低速兩檔，高速1元/2 h，低速0.2元/2 h，然后再打開數(shù)據(jù)開關。當需要看2 h的視頻時，可選擇高速2 h。同時，為滿足部分用戶無限量或緊急需求，可繼續(xù)售賣月卡等包流量卡。

圖2 每次上網(wǎng)的按時計費的單價和“時長與QoS”的關系

可見，引入“上網(wǎng)次數(shù)”，既滿足用戶不希望在一定時間內限制流量或超高收費，也滿足運營商緩解大流量產(chǎn)生額外費用和相對收入不足的矛盾。

3.2 面向5G多場景的計費模式轉變

5G多場景決定流量的多場景，不僅縱向擴大，而且橫向擴展，不僅面向個人移動寬帶市場，而且擴展到行業(yè)市場，即向3個方向轉變計費模式。

(1)做足服務質量的差異化：按照下載或上傳速度設定不同費率，不同速率的網(wǎng)絡收費非線性化，如極高速網(wǎng)絡的費率將高出許多，實現(xiàn)面向用戶的服務差異化，體驗極限網(wǎng)上沖浪和無處不在的高速網(wǎng)絡覆蓋；而對普通大眾的中低速網(wǎng)絡，則采取普惠價格，響應政府提速降費的要求。

(2)引導移動數(shù)據(jù)業(yè)務的合理消費：在流量包的總量費用控制方面，效仿水電收費模式，對超大流量消耗的用戶進行控制，避免或減緩對網(wǎng)絡資源消耗大、付費卻相對偏低的不合理使用現(xiàn)象。同時，針對抖音等流量需求突出的客戶，采用專屬化流量包費率，既給予一定優(yōu)惠，又促使其合理使用流量。

(3)做好流量時代區(qū)別：5G時代不能像4G時代一樣以大眾的移動寬帶(Mobile Broad Band，MBB)需求為主，而要增加低時延和高可靠性網(wǎng)絡的差異化收費方式，具體包括以下兩個方面。

——個人差異化需求滿足方面：比如在線直播、在線游戲、高清視頻、高鐵的語音質量保證、家庭IoT場景等，通過滿足差異化需求，聚焦對資費不敏感的客戶(如直播、在線游戲等客戶)，實時推出高質量的網(wǎng)絡資費標準，實現(xiàn)對5G技術的先進網(wǎng)絡設備投資的充分補償。

——針對行業(yè)市場，不按成本定價：某些場景對網(wǎng)絡資源消耗不大，但瞬間可靠性要求很高，如遠程抄表、定期設備檢測等，對此類客戶建議以套餐方式而不是以單位流量方式收費，并加強服務保障以贏得客戶的信任和長期依賴；某些場景對網(wǎng)絡資源有極致要求，如無人駕駛，工業(yè)控制等，部分流量難以預測、有突發(fā)性的特點，部分對時延、邊緣計算等有極致需求，為此要設計專門的計費模式，支撐比老的計費模式更高的性價比。

3.3 切片業(yè)務計費

隨著運營商流量單價逐漸走低，以及出現(xiàn)流量競爭下的不限量套餐等極端情況，僅按流量收費已無法立足于市場，流量紅利有消失殆盡的風險。相應地，設備商的流量許可證計費模式面臨運營商的強烈挑戰(zhàn)，隨著5G網(wǎng)絡的到來，用戶所消耗的流量進一步激增，成本和收入的矛盾進一步加劇。除運營商采用去流量化的計費模式(如上文所述的“新的流量定價理論”)之外，如何通過計費模式的創(chuàng)新，將5G多場景業(yè)務能力轉化為新的收入來源是重要的課題之一。

以5G和4G網(wǎng)絡的技術差異點為出發(fā)點，運營商便有打造新的計費模式的可能性，即切片計費模式的探索。眾所周知，5G區(qū)別于4G最大的不同是，同一張網(wǎng)絡，不同的業(yè)務場景，而且每種業(yè)務場景設計都要考慮端對端的業(yè)務能力保障，為此，協(xié)議定義以切片方式劃分若干邏輯網(wǎng)絡，每種網(wǎng)絡包括構建該網(wǎng)絡的全部網(wǎng)絡功能(Network Function，NF)和管理功能(Management Function，MF)[15]。

一般，每種業(yè)務場景對應一類切片，每種類型的切片有若干實例，如SliceM-N表示第M種類型切片的第N個實例。Slice1是eMBB網(wǎng)絡、Slice1-1是eMBB的高速網(wǎng)絡、Slice1-2是eMBB的中速網(wǎng)絡，Slice1-3是eMBB的低速網(wǎng)絡。Slice2是uRLLC網(wǎng)絡、Slice3是mMTC網(wǎng)絡、Slice3-1是服務抄表應用、Slice3-2是服務共享單車等。

對只工作在一種切片模式下的終端用戶采用切片計費，其實等同于目前的流量計費，如共享單車、無人駕駛汽車等。下面討論對工作在多種切片模式下的終端用戶如何計費。一般認為，設備商會對不同類型的切片有各自獨立的報價模式，按照成本傳遞模型，運營商向終端用戶傳遞該計費模式有一定合理性。為便于研究，忽略每種切片下不同服務質量(如eMBB切片下可以再劃分為高速，中速和低速服務)，僅以切片類型本身代表計費單價差異，假設Slice1、Slice2和Slice3對應的流量單價分別是u1、u2和u3，采用上文的計費模型分析方法，P是向終端用戶收取的費用，T1，T2和T3分別是3種切片下的流量，則有：

P=u1(T1)×T1+u2(T2)×T2+u3(T3)×T3

(6)

其中，u(T)是T的遞減函數(shù)。

該計費模式看似合理，但用戶使用不同切片的流量會非常不方便。由于用戶可以自主選擇切片類型以便享用相應的差異化服務，而每種切片業(yè)務的單價各有不同，比如為在線游戲取得更好的體驗，用戶選擇切換成相應的切片，在服務體驗得到改善的同時費用也相應增加了，為此，用戶為有效利用切片資源并承擔較少的費用，需要準確把握切換相應切片的開始和結束時間，此時消耗的流量是切片使用時長的函數(shù)。這將不利于運營商通過高服務質量切片獲取較多的收入。

如圖3所示，切片計費調整為“流量基準計費”和針對不同類型的目標切片的“切換動作的計費”的疊加，后者表示為Rev1，Rev2，…，RevN，分別對應N種切片，顯然這是時長t的函數(shù)，因為流量T已在計費基準考慮范圍。為簡化計費，切換到不同切片采用統(tǒng)一切換費率，即簡化為同一個Rev函數(shù)。因而，切片方式下終端用戶計費表達公式可改為：

圖3 切片計費模式

P=u(Q/T)×T+Rev(t)

(7)

其中，u(Q/T)表示采用流量單價遞減模型，即流量單價隨著Q的提高而提高、T的下降而提高，且不區(qū)分切片類型；Rev(t)表示對切換到新切片且保持t時長，收取一次性切換費用，保持的時長由用戶設定，如切換成新切片后保持1 h則表示為Rev(1)，保持2 h則表示為Rev(2)，而切回原切片不計費。

4 結束語

無論采用新的流量定價理論，消除“增量不增收”的困境，還是取消不限量套餐，退回到約束流量增長的流量使用量為基礎的傳統(tǒng)計費模式，都是運營商在5G時代推動業(yè)績高質量增長的必由之路。運營商經(jīng)過多年努力，客觀上放棄流量紅利，任由各類APP不斷生長，培育流量市場，個人數(shù)據(jù)業(yè)務滲透率已達極致，因此目前已到運營商根植存量市場的階段，即走向從追求“流量規(guī)模為先”到“平衡收益和規(guī)?！钡姆€(wěn)增長、穩(wěn)收益的階段。而5G時代是大連接和產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的時代，前者對應物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品，后者是邊緣計算，計費模式完全可以不受4G時代的舊觀念和舊思路所限，可在追求“連接規(guī)?！钡漠a(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的藍海市場和追求“平衡收益和規(guī)?！钡膫€人移動寬帶的紅海市場實現(xiàn)跨越式發(fā)展。