毫米波5G的经济性

到2025年的拥有总成本评估 移动全球通信系统协会代表全球移动运营商的利益，团结了移动生态系统中的750多家运营商和近400家公司，包括手机和设备制造商、软件公司、设备供应商和互联网公司，以及相邻行业领域的组织。全球移动通信系统协会还举办在巴塞罗那、洛杉矶和上海每年举办的行业领先活动——世界移动通信大会，以及区域会议的移动360系列。 gsma intelligence是全球移动运营商数据、分析和预测的权威来源，也是权威行业报告和研究的发布者。我们的数据涵盖全球每个国家的每个运营商集团、网络和mvno——从阿富汗到津巴布韦。这是目前最准确和完整的行业指标集合，包含数千万个独立数据点，每日更新。 全球移动通信系统协会智能（GSMA Intelligence）被领先的运营商、供应商、监管机构、金融机构和第三方行业参与者信赖，以支持战略决策和长期投资规划。这些数据被用作行业参考点，并经常被媒体和行业本身引用。 若需更多信息，请访问GSMA企业网站www.gsma.com 在推特上关注GSMA：@GSMA 我们的分析师和专家团队定期就一系列行业话题产出思想领导力研究报告。 www.gsmaintelligence.com info@gsmaintelligence.com 2021年1月发布 作者 费德里科·阿格诺列托，首席经济学家保罗·卡斯特尔斯，经济分析主管埃马纽埃尔·科尔塔，高级分析师杰尼斯萨·尼基福罗夫-庄，首席分析师，频谱 © 2021 – GSMA Intelligence。这项研究和资料由GSMA Intelligence准备，感谢高通技术有限公司的赞助。当第三方使用或依赖本资料时，GSMA Intelligence不对本资料的准确性负责。GSMA Intelligence不承担信息来源或提供中出现的错误，也不承担此类错误对任何分析、建议或推荐造成的影响。 内容 执行摘要2 1 进入5G时代：毫米波6 3 2020-2025年期间的总拥有成本（TCO）分析 18 3.2233.3 室内场景 323.1 密集城市场景 19固定无线接入场景 附件：模拟拥有总成本2020年至2025年之间的5G网络36 执行摘要 5g 现在已经成为商业现实。尽管受到新冠疫情的影响，到2020年底，5g 的采用将达到2亿个连接；预计到2023年底将增长到超过10亿个连接，到2025年底全球将接近20亿个连接。与4g网络相比，5g可以提供10倍更快的数据速率和100倍更高的容量，延迟最多缩短10倍，使其能够处理不断增长的移动数据流量。企业数字化转型中的5g机遇巨大，包括工业应用、汽车、机器人和医疗保健等领域，仅举几例。但5g也将对消费者产生深远影响。它将实现更高质量的服务，如视频流媒体和视频会议，通过固定无线接入（fw）提供高速家庭宽带服务的可能性，以及边缘计算和增强现实与虚拟现实（ar/vr）等新的消费者和企业服务。 在本研究中，我们评估了在六个不同场景（包括密集城市区域、FWA和室内部署）中部署毫米波（mmWave）5G解决方案的成本效益。这些结果对所有移动生态系统中的参与者都有明确的启示。低估毫米波短期作用的运营商在提供5G服务时可能会发现自己处于相对于竞争对手的劣势地位。希望利用5G作为经济增长催化剂的政府需要就毫米波频段的移动服务分配制定明确的计划。随着更广泛的经济效益得到实现，以及mmWave 5G解决方案实现更大规模，消费设备和设备的更多选择将准备进一步降低部署成本，增加可负担设备的选择，并促进更广泛的采用。 以下有两个市场准备的重要标志： • 毫米波频谱现在正变得越来越普遍。美国、意大利、芬兰、日本和韩国等国家已经为5G分配了毫米波频谱，其他国家也即将效仿。考虑到毫米波频谱仅在2019年11月的世界无线电通信大会（WRC-19）上才被国际分配给移动服务，这一点尤其引人注目。 • 拥有足够广泛的选择的消费设备和设备。可靠的组网解决方案目前已可用，几乎所有Tier-1和Tier-2设备供应商都将毫米波设备产品作为其提供给移动运营商的解决方案组合的一部分。特别是消费设备近期实现了显著增长，2020年新推出的支持毫米波的iPhone 12系列推动了该技术的更广泛采用。虽然2019年只有少数毫米波手机和FWA客户端设备单元（CPEs）可用，但消费者预计到2021年将有100多部毫米波5G手机和50多个FWA CPEs可用。 迄今为止，全球大多数5G部署都依赖中频段频谱，仅有极少数例外。但随着采用率提高，越来越多的消费者和多样化服务迁移到5G网络，这些网络需要涵盖低频段（例如700 MHz）、中频段（例如3.5 GHz）和高频段（例如毫米波）的频谱，以便提供足够的容量来支持完整的5G体验。特别是，由于可用的巨大频谱带宽，毫米波频段对于满足高流量需求至关重要，同时又能保持5G服务的性能和质量要求。迄今为止，移动运营商在毫米波频段的拍卖中出价并未像在低频段中那么高。这意味着，目前在美元/兆赫兹/个人方面，毫米波频段通常更便宜。 随着5g的快速部署和普及，以及mmwave生态系统显示出准备就绪的迹象，移动行业目前面临的主要问题是mmwave解决方案何时何地可以成本有效。在本报告中，我们关注其部署成本这一关键问题。 我们识别了一系列场景，其中毫米波的下行和上行高吞吐量和网络容量，在当前和2025年之间，可以导致经济高效的定向部署。然后，我们探讨并分析了这些部署可能具有成本效益的条件。特别是，我们评估了在六种不同场景中部署毫米波5G解决方案的成本效益： 尽管具有潜力，但在移动通信中使用毫米波必须克服重大的技术挑战：与低频段信号相比，毫米波信号传播距离相对较短；容易受到树木和其他障碍物的衰减影响；并且难以穿透混凝土建筑墙壁（通常需要进入室内）。然而，移动数据流量的持续增长发挥了毫米波频段的优势，因为毫米波比任何其他频段都能容纳更高的容量和带宽。 • 两个场景考虑了在中国和欧洲假设的密集城市区域部署户外站点。 •三个场景考虑在中国一个假设的城市、欧洲的郊区以及美国一个乡村小镇部署FWA。 截至2020年第三季度末，商业毫米波5G网络已经在美国、日本和南非三个国家启动。1毫米波5G解决方案有望实现更大规模。 • 一种场景考虑在假设的企业办公空间中部署。 该建模实验表明以下几点： • 密集城市场景（大中华区和欧洲）：我们发现，与仅使用3.5 GHz的网络相比，混合3.5 GHz和毫米波的网络的混合网络在本阶段提供至少100 Mbps的下载速度以支持5G服务具有成本效益。一旦大中华区的毫米波频谱可用并开始大规模部署，我们估计部署毫米波解决方案以提供这一额外的容量层将带来成本效益，与仅使用3.5 GHz相比。 中心场景。这是假设在峰值需求时段，连接用户的百分比高于5%，并且每位运营商都有800 MHz的毫米波和100 MHz的3.5 GHz频谱。在欧洲，假设每位运营商都有400 MHz的毫米波和80 MHz的3.5 GHz频谱，我们估计如果中心场景中该区域的连接用户在峰值时的百分比达到10%或以上，那么混合3.5 GHz和毫米波的5G解决方案可能具有成本效益。 图i Base 100：仅3.5 GHz TCO • fwa场景：与3.5GHz 5g fwa网络相比，在此期间部署使用毫米波频段的5g fwa网络也可以具有成本效益。毫米波网络的成本效益对流量需求和上下行流量比例的假设敏感。根据中心假设，如果5g fwa能够捕获相当一部分的住宅宽带市场需求，那么在中国城市、欧洲郊区和美国一个乡村城镇部署毫米波fwa将是一种具有成本效益的策略（见图ii）。结果特别敏感于总流量需求和高峰需求时段总流量中下行流量和上行流量的份额。例如，总流量中上行流量份额的快速增长 在部署期间，与仅使用 3.5 GHz 的 FWA 网络相比，部署仅使用毫米波的 FWA 网络将导致成本节约大幅增加。一个替代场景是毫米波作为容量层与 3.5 GHz 覆盖层一起使用，这也是 5G FWA 的可能部署策略。我们的敏感性分析表明，在这种情况下，成本节约可能会更大：在基准敏感性情况下，与仅使用 3.5 GHz 的网络相比，中国城市为 16%，欧洲郊区为 15%，美国农村小镇为 27%（见图 12）。然而，这种敏感性所依赖的假设在不同情况下是不同的，因为只有当容量差距仅在区域内的几个局部位置出现时，这些结果才有效。 图 ii 一个毫米波FWA网络的TCO的NPV Base 100：仅3.5 GHz TCO 最高可节省54%。具体数值取决于同时处于活动状态的设备份额，以及是否需要以及需要何种程度地向下一代视频通信设备提供连接。 • 室内办公场景：基于中心假设，毫米波室内5G网络具有成本效益，并为运营商节省5%至20%的成本。我们还发现，当设备数据流量中有相当一部分由室内5G服务支持时，毫米波网络可以产生 图iii 室内办公空间场景每平方米成本 每平方米总拥有成本（美元） 虽然我们的TCO分析着眼于2025年之前的时期，但我们预计毫米波5G部署将在本世纪下半叶进一步加速，因为性能更高、成本更低设备和设备的普及。到2030年，我们估计5G将为全球GDP带来年增长 占0.6%，每年向全球经济增加约6000亿美元2随着毫米波在提供这些益处中扮演着越来越重要的角色。因此，毫米波解决方案将是在短期和长期内部署5G的关键。 1进入5G时代：毫米波的作用 5g服务现已成为现实 截至2020年第三季度末，47个市场的107家运营商已推出包括移动和FWA在内的商业5G服务。采用速度正在迅速增长，约为1.35亿个连接3截至2020年第三季度末，全球移动运营商注册的数量达到这个数字，我们预计到2020年底将达到近2.35亿。到2025年，我们预计全球将拥有近20亿个5G连接（见图1）。 图1 尽管全球运营商均已推出或计划推出 5G 服务（见图 1），但未来几年内大部分的初始部署和采用增长将来自北美、欧洲和亚太地区，其中中国将扮演核心角色。这三个地区将占 2025 年全球 5G 移动连接预测的 90%，其中北美将代表 2.18 亿个 5G 连接（其中 2 亿个连接位于美国），亚太地区将代表 12 亿个 5G 连接（其中 8 亿个连接位于中国），欧洲将代表 2.33 亿个 5G 连接。为了适应这种采用增长速度，运营商正在大力投资 5G 网络。在 2020 年至 2025 年期间，全球运营商预计将在网络上投资 1.1 万亿美元，其中近 80% 将用于 5G。 新冠病毒大流行凸显了移动网络的稳健性和韧性，因为它加速了许多活动的数字化以及人们对移动通信和视频流媒体的重度依赖。这很可能在中等程度上产生对高级移动服务的更大需求。根据爱立信的说法，2019年至2025年期间，移动数据流量每年将增长约30%。5G网络将在提供网络和容量以满足该需求方面发挥关键作用。与4G网络相比，5G可以提供高达10倍的更快数据速率和100倍的更多容量，信号响应时间可缩短至10倍，使其能够处理不断增长的移动数据流量。这将实现更高质量的服务，例如视频流媒体和视频会议，通过FWA实现高速家庭宽带服务的可能性，以及边缘计算和AR/VR等新的消费和企业服务。 5g网络需要低频、中频和高频段频谱 由于它们可以提供大量的频谱资源，毫米波频段（24GHz及以上）对于在高网络速度下满足高流量需求以维持5G服务的性能和质量要求至关重要。特别是，毫米波可以作为满足增强型移动数据服务需求以及使用替代频谱进行交付将具有挑战性或成本极高的全新用例的可靠解决方案。目前，26GHz、28GHz和40GHz拥有最多的国际支持和动力。在2019年，世界无线电通信大会（WRC-19）修订了管理频段频率使用的国际条约，以包括几个用于5G移动服务的毫米波频段，全球或区域范围内为5G识别的频谱总量约为17GHz，包括26GHz（24.25–27.5GHz）、40GHz（37–43