美国将高频段频谱重新分配给 5G 的经济影响

美国将高频段频谱重新分配给 5G 的经济影响作者:David W. Sosa 博士415 263 2217 | dsosa @ analysisgroup. comGreg Rafert 博士720 963 5317 | greg. rafert @ analysisgroup. com2019 年 4 月Sosa 博士是分析集团有限公司的校长 ， Rafert 博士是副总裁。 CTIA 为这项研究提供了财务支持。任何错误或遗漏的责任在于作者。 分析组PAGE 页1美国政策制定者 ：12.55 GHz 的高频段频谱经济影响 ：GDP 增长 $75 B 364 K 新工作7 年建造地平线主要调查结果摘要下一代无线技术 （ 5G ） 代表了移动通信的重大飞跃，有望在数据速度，服务质量和网络容量方面实现显着提高。这项新技术将依赖比当前 4G LTE 网络更广泛的频谱。要实现这一重大飞跃，需要做两件事 ： 政策制定者必须为 5G 使用重新分配频谱，服务提供商将需要像他们已经开始做的那样，在新基础设施上投资数千亿美元。这项研究考察了为 5G 网络重新分配 12.55 GHz 许可高频段频谱的经济影响。我们得出结论 ， 无线提供商将在基础设施上投资超过 420 亿美元 ， 以在七年的建设期内使用该高频段频谱提供 5G 服务。这种高频段建设将导致: 750 亿美元的额外 GDP 。 36.4 万个新工作岗位 ， 同时考虑直接效应和溢出效应。无线提供商:$42 B Buildout CAPEX 分析组PAGE 页2I.5G 和高频频谱的背景无线通信服务，如语音，消息，互联网和视频，已经成为大多数经济活动的重要组成部分，在我们的个人和职业生活中不可或缺。从 1980 年代的模拟 1G 服务到当前的 4G LTE 一代技术，每一代网络技术的移动通信能力和服务质量都取得了显着进步。5G 无线网络有望大幅改善数据速度 （ 比当前的 LTE 快 100 倍 ），单位数字 （ 毫秒 ） 延迟以及无线连接设备数量 （ 容量 ） 的显着增加。与当前的 4G LTE 网络相比，这些改进有望实现或增强许多用例，包括自动驾驶汽车、工业物联网和远程医疗。5G 将实现这些改进，因为它不仅旨在利用历史上用于移动语音和数据服务的低频带频谱，而且还利用中高频段频谱，利用不同频谱的传播特性。通过利用较高频率 （ 24 GHz 以上 ） 的带宽可用性和传播特性，高频带频谱将实现非常高的数据速度和容量 （ i.Procedres.， 能够容纳大量连接的设备 ），因此是 5G 服务的重要组成部分。由于波长较短，高频带频谱通常被称为 “毫米波 ” 。“虽然高频波的特性将实现非常快的数据速度、低延迟和相当大的设备容量，但毫米波的传播特性将需要密集的蜂窝塔网络来为给定区域提供覆盖。由于这些原因，高频将在人口稠密的城市地区以及大型人群经常聚集的设施中最有效，例如在体育馆中。2与 3G 和 4G 等前几代无线网络不同，5G 的好处将通过低、中、高频段之间的互补关系来实现。特别是，美国庞大的陆地面积和人口密度范围将需要利用不同频段的互补性来提供 5G 体验。在三个频谱范围中的任何一个频谱范围内受限的频谱供应都可能危及美国S.5G 领导力。在本白皮书中 ， 我们估计了与部署 12.55 GHz 高频段频谱相关的经济影响 ， 特别是政策制定者正在考虑用于商业无线用途的 24 至 50 GHz 频段中的频段。 （ 请参见下面的表 1 。 ） 这些经济影响来自在提供高频段频谱时将部署的基础设施。 31ITU - R ， “与 IMT - 2020 无线电接口的技术性能有关的最低要求 ” ， 2017 年 11 月 ， 可在 https: / / www. itu. int / dms _ pub / itu - r / opb / rep / R - REP - M.2410 - 2017 - PDF - E. pdf.2Behar ， Rose ， “毫米波到低频段 ： 5G 的不同类型及其工作方式 ” ， 2019 年 1 月 6 日 ， 可在 https: / / www. digitaltrends. com / mobile / 5g - spectrum - variants / ， 于 2019 年 2 月 26 日访问。35G 还将为新的和创新的服务和行业带来巨大的好处。 分析组PAGE 页3表 15G 正在考虑的高频段频谱乐队Total MHz24 GHz24.25 - 24.45200 MHz24 GHz24.75 - 25.25500 MHz26 GHz25.25 - 27.502, 250 MHz28 GHz27.50 - 28.35850 MHz29 GHz29.10 - 29.25150 MHz31 GHz31.00 - 31.30300 MHz32 GHz31.80 - 33.401, 600 MHz37 GHz37.00 - 38.601, 600 MHz39 GHz38.60 - 40.001, 400 MHz42 GHz42.00 - 42.50500 MHz47 GHz47.20 - 48.201, 000 MHz50 GHz 50.40 -52.602, 200 MHzTotal12, 550 MHzII.评估 5G 建设的经济影响为了估计基础设施支出为 5G 建设高频段频谱的经济影响，我们采取以下步骤。首先，假设 12.55 GHz 的频谱可用，我们预测了为美国建立 5G 网络的预期七年资本支出S.4 我们通过与 4G LTE 部署的历史资本支出以及其他行业分析师对 5G 部署成本的预测进行比较，验证了这些估计。其次，为了估算 5G 高频段频谱部署的支出，我们使用双因素基站密度模型来调整总资本支出，该模型考虑了低，中和高频段小区的覆盖范围和容量。第三，我们使用投入产出模型和经济分析局的数据来估计经济。4选择了一个为期七年的窗口，以符合通信行业的最新历史趋势 ； 最近几代无线网络 （ i 。Procedres.， 3G 和 4G ） 实施了大约七年 （ 3G 为 2003 - 2010 年，4G 为 2010 - 2017 年 ） 。德意志银行，“规划 5G 革命支出混合移位有利于基础设施 ”，2018 年 2 月 4 日，第 1 页。4.另请参阅 CHR 解决方案，“5G Legerdemai ”，可在 https: / / www 上获得。chrsoltios 。com / blog / 5g - legerdemai /，2019 年 1 月 29 日访问。选定的提供商是 Verizo Wireless 、 AT&T 、 T - Mobile USA 、 Sprit 和 U.S.移动通信。 分析组PAGE 页4与高频段频谱建设的预测资本支出相关的影响。有关我们方法的详细讨论 ， 请参阅报告附录。1. 5G 基础设施部署的估计资本要求根据无线提供商对 4G LTE 基础设施的历史投资 ， 我们预测在 7 年的建设期内 ， 5G 基础设施的资本支出将在 2018 年约为 2980 亿美元。我们考虑了现有的前几代无线支出估计，以确保我们对 5G 资本支出的估计在过去支出估计的范围内。我们发现，4G 的估计范围从 1750 亿美元到 3710 亿美元不等。我们接下来审查了 5G 资本支出的估计，包括对其他规模相当的地区的一些估计。这些估计从 2250 亿美元到 4000 亿美元不等，许多估计在 2500 亿美元到 3000 亿美元之间。在研究这些估计的过程中，我们还确定了 5G 基础设施组件的确凿估计。例如，一项研究估计 5G 的回程基础设施成本为 1300 亿美元，这只是整个 5G 基础设施支出的一个组成部分。2. 用于高频段频谱的 5G 基础设施的估计资本要求为了将高频段频谱的支出与 2980 亿美元的整体投资分开，我们创建了一个双因素基站密度模型，该模型考虑了基站在低频段、中频段和高频段的传播和容量特性。该模型利用 U 的分类方案S.根据人口密度和与城市集群的接近程度，确定低，中和高频段小区基站覆盖范围的参数，以及在 5G 建设的时间段内支持网络的设备数量和人均数据使用量的预测，这决定了网络的容量要求。我们假设高频带将被更有选择性地部署以在区域中提供数据容量。5尽管一些分析师警告说 ， 5G 全面建设的时间可能超过 7 年 （ 因为新用途的发展速度可能比预期的要慢 ） ， 但我们相信 ， 快速的技术变革和竞争 （ 无线提供商和开发基于 5G 的产品和服务的公司之间 ） 将推动 5G 在美国的快速部署6摩根士丹利估计 4G 基础设施总支出为 2750 亿美元。（ 摩根士丹利，“电信在 5G 无线上发送混合信号 ”，2017 年 11 月 9 日 ） 。根据德勤预计的年度资本投资数据 （ 250 至 530 亿美元 ） 到 7 年的推出，我们得出的平均 4G 投资总额约为 2730 亿美元 （ 范围为 1750 至 3710 亿美元 ） 。德勤，“4G 技术对商业互动、经济增长和美国的影响 ”S.竞争力 ”，2011 年 8 月。7摩根士丹利估计，美国 5G 基础设施部署成本S.将在 2019 年至 2025 年期间总计 2250 亿美元。摩根士丹利，“电信在 5G 无线上发送混合信号 ”，2017 年 11 月 9 日。2017 年世界移动通信大会估计有 3000 至 5000 亿欧元 (约330 至 5500 亿美元 ） 将需要在欧洲建立 5G 网络。GSMA Itelligece，“2017 年世界移动通信大会总结 ”，2017 年 3 月。整个欧洲的人口比美国大得多，这表明 5G 建设成本相对于美国更高。8德勤 ， “通信基础设施升级 ” ， 2017 年 7 月 ， 第 13 页。 分析组PAGE 页5因此 ， 我们专注于城市地区的预计数据需求 ， 以估计在 5G 建设期间将建设的高频段小区站点的数量。鉴于数据容量随着频谱频率的增加而增加，我们假设人口密度较高的区域 （ 因此，更多的设备 ） 将通过低频，中频和高频频谱的补充使用得到更好的服务。相比之下, 在人口更稀少的区域中的相对轻的设备负载意味着可以基于低频带频谱和中频带频谱的覆盖和容量特性以经济有效的方式服务这些区域。同时，我们根据未来小区站点和基站的比例得出每个频谱频段的预期资本投资，这些基站将在最适合该频谱的县中建立。例如，我们预计人口稀少地区的高密度区域 （ 如体育场馆，购物中心，机场和大学 ） 将由利用所有三个频段的基站提供服务，包括高频。我们假设 ， 在我们的七年期限结束时 ， 美国的整个网络建设将基本完成 ， 就像以前的无线时代的平均情况一样。我们相信 ， 网络扩展和致密化将在七年后继续 ， 以应对数据需求设备数量的持续增长 ， 特别是在人口稠密的地区。我们的模型估计 ， 未来七年内部署的 5G 基站中有 14 ％ 将归因于高频段频谱。因此 ， 我们将资本支出的份额分配给了高频段 ， 并得出了高频段频谱的资本支出估计约为 420 亿美元。3. 基础设施资本支出的经济影响我们发现 ， 未来 7 年 ， 5G 高频段的总体经济影响约为 750 亿美元 ， 即每年 107 亿美元。我们还估计了高频段驱动的 5G 基础设施支出对就业的影响 ， 以及发现将创造大约 364, 000 个美国工作年 ， 或每年 52, 000 个工作岗位。为了得出这些估计 ， 我们利用投入产出模型来确定高带基础设施支出的总体经济影响。投入产出模型是一种广泛使用的方法 ， 可以估计一个行业的支出如何影响经济中的其他行业。根据之前的研究 ， 我们将 5G 基础设施相关的资本支出分解为四个行业类别 ： 47 ％ 的无线通信设备 ， 29 ％ 的9U. S. Cellular 已经讨论了针对高密度领域的早期发展 ， 包括大学和大学运动场。 TDS 和 U. S. Cellular ， “201