5G的社会经济效益：低频段频谱的重要性

5G的社会经济效益：低频段频谱的重要性 【译者按】2023 年 4 月，全球移动通讯系统协会（GSMA）发布了《5G的社会经济效益：低频段频谱的重要性》报告。报告认为，具有优越传播性和穿透力的低频段频谱是推动数字平等的关键因素，它能够有效缩小城乡地区之间的数字鸿沟。2030 年，低频段 5G 预计将贡献 1300 亿美元的GDP，其中一半将来自大规模物联网（mIoT）。除宏观经济效应之外，低频段 5G 应用还将提升移动技术带来的社会和环境效益。此外，报告还指出，将超高频频谱更多地用于移动宽带，而不是继续用于广播，可以创造更大的价值。赛迪智库信息化与软件产业研究所对报告进行了编译，期望对我国有关部门有所帮助。 【关键词】低频段频谱；5G网络；社会经济效益 目前在大多数国家，用于5G的主要低频段是在600MHz和700MHz频率，而800MHz和900MHz频率用于前几代。低频段频谱比较而言具有两大特点：其一，低频段频谱具有优越的传播特性；其二，低频段频谱具有卓越的楼内穿透力。截至2022年底，在全球86个国家中，已有252个商用5G网络，为超过10亿个5G连接提供服务，其中近一半的移动运营商都将600MHz或700MHz用于5G。到2030年，预计全球将有超过50亿个5G连接，带动GDP增长近1万亿美元。 一、低频段频谱在部署5G网络中的作用 （一）低频段频谱将成为推动数字平等的关键因素 低频段频谱可满足5G部署的两项关键要求： 低频段频谱具有优越的传播特性，特别适合用来覆盖乡村和偏远地区（见图1），对于有大量人口生活在乡村和人口稀少地区的中低收入国家尤为重要，如果没有足够的低频段频谱，农村人口可能会被排除在最新的数字技术之外。 低频段频谱能够更好地穿透建筑物，服务于建筑林立的区域，提供室内“深层”覆盖，提升城市地区的容量。根据不同的场地和住宅类型，室内流量可占总移动流量的30%到70%。此外，低频段的流量占比往往比其容量占比要大 （见图2），分配足够的低频段频谱对于满足城市和乡村地区的长期5G需求至关重要。 （二）将600MHz和/或700MHz频段用于5G的国家实现了更快的部署 如图3所示，截至2022年底，在已经推出5G的国家，有近一半的移动运营商都将是600MHz或700MHz用于5G。图4显示，使用600MHz或700MHz频段部署5G的国家的人口覆盖率明显高于未使用的国家。 注：分析基于至少有一家运营商积极使用600MHz或700MHz频率提供5G服务（无论其是否被认定为国际移动通信运营商）。 来源：全球移动通信系统协会智库 图3：使用600MHz或700MHz频段的5G网络的国家（2022年第四季度） （三）低频段使消费者拥有更好的5G体验 图5表明，低频段百分比与5G可用性大致呈正相关关系，在使用低频段频率连接的国家，消费者能够获得更好的5G信号。 在美国，运营商能够使用600MHz频段，因此拥有更强劲的5G可用性，5G设备的消费者比在其他国家有更大概率将时间用在5G网络上。 注：“5G可用性”是指2022年第三季度，在所有使用5G设备的用户中，用在5G网络的时间占比。“低频段百分比”是指使用低频段频谱（600MHz、700MHz、800MHz、850MHz或900MHz频率）进行扫码的设备占比。 来源：Ookla测速智库® 图5：2022年第三季度5G可用性和低频段频谱的使用情况 还有证据表明，低频段频率能够改善用户体验，特别是在室内。图6比较了澳大利亚、加拿大和日本最大城市的室内5G信号强度。在澳大利亚和日本使用700MHz频段，以及在加拿大使 用600MHz频段连接的消费者，其室内信号质量均优于本国使用中频段连接的消费者。 注：分析基于2022年第三季度按频段对悉尼（澳大利亚）、多伦多（加拿大）和东京（日本）市中心地区建筑内所有消费者扫码时的加权平均参考信号接收功率（RSRP）。 来源：Ookla测速智库® 二、低频段5G的社会经济效益 （一）2030年，5G预计将额外拉动GDP近1万亿美元，其中低频段将贡献约1300亿美元的经济价值 全球移动通信系统协会智库的研究表明，在2000年至2017年间，移动宽带普及率每增加10%，GDP就会增加0.5%至1.2%。此后推出的3G和4G网络产生了越来越大的影响，当2G连接升级到3G时，经济效应增加了15%，当2G连接升级到4G时，经济效应增加了25%。 基于上述证据，2030年，预计5G将为全球经济额外产生超过9500亿美元的GDP，约占全球预测GDP的0.7%。其中，低频段5G预计将占1300亿美元（占5G总效益的14%）；中频段5G将为全球GDP带来6100亿美元的增量（占5G总效益的63%）；高频段5G带来了另外2200亿美元的GDP增量（占5G总效益的23%） （二）大规模物联网将驱动低频段一半的经济效应 图8显示，低频段一半的经济效应将通过大规模物联网的作用来实现。低频段频谱提供的广域覆盖可以有效提高大规模物联网应用生产力和降低生产成本，在制造业、交通运输、智慧城市和农业等多个经济领域的数字化转型中具有重要作用。其余的经济效应将由增强移动宽带和固定无线接入来驱动。 案例研究1： 物联网和智能耕作 2022年，泰国的运营商Dtac宣布，他们利用配备物联网（IoT）和机 器学习（ML）技术的700MHz频谱5G网络，在养殖灵芝菌的探索中取得了重大突破。研究人员收集有关栽培因子的关键数据，并记录高分辨率多光谱图像用于作物检查。由此产生的知识和专业技能可以传授给寒冷地区的农民，从而可持续地提升其生活质量和收入。 智能耕作的一个有效案例是约翰迪尔公司（农业设备供应商）在拖拉机上推出的智能传感器技术。传感器可以发送实时数据以确保种子被播撒到适宜的深度、获得适量的水、合理使用除草剂和杀虫剂。借助5G的更广泛和快速的连接，更好地实现实时农场管理，从而提高作物产量。 案例研究2： 5G固定无线接入 5G能够提供比4G固定无线接入高10倍以上的速度，并大大缩小与光纤和有线宽带之间的性能差距。 5G固定无线接入的一个关键商业案例是那些缺乏固定宽带接入或固定宽带服务不佳的区域，这些区域通常集中在城市边缘和乡村地区。随着更多1GHz以下的频谱被部署在单个基站上，可以服务更多的固定无线接入用户，降低单个固定无线接入连接的成本，增加郊区和乡村固定无线接入数量。全球移动通信系统协会智库的研究发现，与乡村和郊区的光纤入户相比，使用5G固定无线接入可以节约70%至80%的成本。 在美国，5G固定无线接入的用户数量于2022年底达到300多万个， 预计到2025年将增加到1000多万个，大多数客户选择换成5G都是因为它比其他固定服务的价格更低。T-Mobile是主要的固定无线接入供应商之一，其超过四分之三的用户都位于郊区或乡村地区，且大多数用户的接收速度都超过100 Mbps。在乡村地区，拥有足够的低频段频谱往往是实现5G固定无线接入预期速度的唯一途径，特别是对距离基站较远的家庭而言。 其他5G固定无线接入使用率增加的国家包括：意大利、澳大利亚、奥地利、巴林和菲律宾。预计到2025年，这些国家的5G固定无线接入家庭普及率都将超过10%。在印度，运营商已经宣布计划推出商用5G固定无线接入服务。Reliance Jio已经获得了700MHz频段的频谱，其目标是用固定无线接入连接1亿个位置。 （三）多个经济领域将因低频段而受益 低频段频谱的效益惠及多个经济领域。其中制造业将受益最多，达到510亿美元（见图9），占低频段效益的40%，而其他行业（比如公共部门、服务业和交通运输）也将占经济效益的很大一部分。此外，其他行业（比如零售业和农业）还将推动特定地区的大部分低频段效益（参见“按地区划分的低频段社会经济效益”）。 三、按地区划分的低频段社会经济效益 低频段的经济效益因地理区域而异，具体取决于宏观经济因 素、各经济体对于采用新技术的准备情况，以及每个国家的经济结构。 虽然从绝对意义上讲，最大的经济体必然产生最大的5G效益，但是相对而言，低频段有望为中低收入国家拉动更多的GDP，特别是光纤基础设施部署不足的国家。 （一）美洲 2030年，低频段5G将为美洲贡献GDP约350亿美元。其中大部分来自北美地区，根据预测，北美将在2030年前发展为成熟的5G市场。然而，低频段5G有望在拉丁美洲和加勒比地区带动增长更高的GDP（表1）。 低频段5G将主要惠及北美的制造业、公共部门和服务业。而在拉丁美洲和加勒比地区，零售业在经济活动中的占比巨大， 因此低频段对于零售业也将至关重要（见图10、图11）。5G连接可在低频段的加持下助力优化零售业供应链，并改善客户体验。 贡献（按行业划分） （二）亚太地区 亚太地区的经济呈多元化态势，东亚和澳洲拥有发达的数字经济，南亚则以农业经济为主。预计到2030年，亚太地区的绝大部分低频段5G效益将来自东亚和太平洋地区（由中国主导），相对而言，低频段将在东南亚带动增长更高的GDP。在南亚，5G的影响较小，但随着5G的进一步采用，预计将从2030年开始增加（表2）。 低频段5G将主要被用于制造业，特别是在中国。作为全球领先的5G市场，中国十分擅长将新的5G应用融入高科技制造业。 在南亚和东南亚，农业和零售业在经济产出中的占比较大， 低频段将更多地被用于这些行业。 （按行业划分） （三）欧洲 低频段将助力大多数欧洲国家在十年内实现高水平的5G覆盖和采用，并在2030年为欧洲带来约260亿美元的经济增长（表3），约占全球低频段5G效益的五分之一。 低频段5G将主要影响制造业、服务业和公共部门。例如，智慧城市和公用电网等应用将助力公共部门和交通运输业，而增强的室内深层覆盖和网络质量将进一步促进包括大规模物联网在内的惠及制造业的用例。 （四）通信领域区域共同体 对于通信领域区域共同体地区的国家而言，2030年低频段5G预计将为GDP贡献约30亿美元的效益，增幅超过0.1%（表4）。 表4：通信领域区域共同体：2030年低频段5G对GDP的贡献 来源：全球移动通信系统协会智库 低频段5G将在该地区的各行各业得到应用，包括零售业、石油和天然气、制造业以及交通运输。例如，5G应用有望提高运营效率，并通过提供及时维护来防止设备故障，从而提高石油和天然气工厂的安全性和生产力，其用例包括远程设备控制、智能监控和5G支持的人工智能。 贡献（按行业划分） （五）中东和北非地区 对于中东和北非（MENA）地区的国家而言，2030年低频段5G预计将为GDP贡献约40亿美元的效益，增长0.08%（表5）。 低频段5G对中东和北非地区的石油和天然气行业、制造业、公共部门和零售业尤为重要。海合会国家是该地区的5G先驱，拥有极高的城市化率，5G完全能够实现智慧城市服务，从而帮助减少污染和交通拥堵、减轻对气候变化的影响，以及更有效地管理经济资源。 （六）撒哈拉以南非洲地区 2030年低频段5G将有望为撒哈拉以南非洲地区带来近30亿美元的经济效益，约占GDP的0.08%左右（表6）。虽然5G普及率可能较低，但到2030年其在该地区的相对影响将与欧洲和北美类似，从而为撒哈拉以南非洲地区在二十一世纪三十年代实现更大的低频段5G效益铺平道路。 低频段5G应用将主要由农业、采矿业和零售业使用并从中受益。将物联网应用于智能耕作和农业，低频段可实现广域覆盖，这对于推动农业领域的数字化转型尤为重要。 四、将超高频频谱更多地用于移动宽带，而不是继续用于广播，可以创造更大的价值 研究发现，将超高频频谱分配给移动宽带，其节约的成本大大超过了为确保消费者继续获得所需的广播服务而产生的成本。这反映了5G带宽需求的不断增长和数字地面电视需求的普遍下降，该趋势很大程度上是由交互式网络电视和点播观看的兴起所推动。因此，分析结果表明，将超高频频谱更多地用于移动宽带，而不是继续用于广播