GSMA斯寒：毫米波頻譜能否讓5G網(wǎng)絡(luò)更具經(jīng)濟(jì)效益？

2020 年將被世人永遠(yuǎn)銘記于心，因?yàn)檫@一年新型病毒迅速在全球范圍內(nèi)蔓延，引發(fā)了一場世界性的流行病。在電信領(lǐng)域，我們中的一些人也不會忘記：2020 年是 5G 在全球大多數(shù)主要市場中實(shí)現(xiàn)商用的元年：截止 2020 年底，近 60 個市場中的 140 家運(yùn)營商已經(jīng)推出 5G 服務(wù)。

推出 5G 網(wǎng)絡(luò)后，接踵而來的是重新思考移動網(wǎng)絡(luò)的更廣泛契機(jī)。這包括一些相對較新的方案，例如開放式網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)虛擬化或云邊緣。隨著時間的推移，所有這些解決方案都將在移動網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。其他創(chuàng)新解決方案（例如毫米波 (mmWave) 頻譜的使用）已經(jīng)被吹捧多時，但是時至今日，我們才看到它們脫穎而出。

多年來，我們聽說過移動運(yùn)營商可能會以何種方式利用毫米波頻譜，但是直到最近才有明顯跡象表明毫米波頻譜的市場投放已準(zhǔn)備就緒。移動運(yùn)營商在新網(wǎng)絡(luò)模型（包括毫米波）研發(fā)方面走多遠(yuǎn)、走多深，將在很大程度上決定移動行業(yè)在不久的將來可提供的服務(wù)范圍和質(zhì)量。至關(guān)重要的是，網(wǎng)絡(luò)模型的選擇還會對 5G 網(wǎng)絡(luò)部署成本起到?jīng)Q定性作用。

5G 部署成本正是 GSMA 智庫近期的一項(xiàng)重點(diǎn)研究，我們會通過此研究來評估：從目前起至 2025 年，在六種不同場景（包括密集市區(qū)、固定無線接入 (FWA) 和室內(nèi)部署）中部署毫米波 5G 解決方案的成本效益。該研究的目標(biāo)相當(dāng)明確：針對常見 5G 用例在使用還是不使用毫米波頻譜的情況下哪種更具經(jīng)濟(jì)效益來提供一些見解。研究的背景是一系列眾所周知的毫米波部署現(xiàn)實(shí)（包括好的，也包括不夠好的）。

業(yè)界通常認(rèn)為，將毫米波應(yīng)用在移動網(wǎng)絡(luò)中還需要克服幾個艱巨的技術(shù)挑戰(zhàn)：與低頻段信號相比，毫米波信號的傳輸距離較短；容易受到樹木和其他障礙物的干擾而衰減；難以穿透混凝土建筑墻體（對于從室外覆蓋室內(nèi)，這常常是必須的）。還有一些人認(rèn)為（此觀點(diǎn)同樣正確），與現(xiàn)有的低頻段和中頻段解決方案相比，毫米波無線電設(shè)備的基礎(chǔ)設(shè)施要昂貴一些，但是，毫米波衰減可直接通過網(wǎng)絡(luò)密集化這一運(yùn)營商策略予以解決，截至 2020 年，Sub-6 GHz 和毫米波解決方案之間的成本差距已經(jīng)縮小。此成本在 2021 年及以后會繼續(xù)下降。然而，5G 移動數(shù)據(jù)流量的快速增長同樣凸顯了毫米波頻段的優(yōu)勢，因?yàn)楹撩撞ū绕渌魏晤l段所提供的容量和帶寬都要更多。換句話說，從技術(shù)角度來看，毫米波的描述很復(fù)雜。

同時，毫米波生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)在已顯示出市場準(zhǔn)備就緒的明顯跡象。現(xiàn)在，毫米波頻譜的應(yīng)用范圍變得越來越廣泛，美國、意大利、芬蘭、日本和韓國等國家已經(jīng)發(fā)布適用于 5G 的毫米波頻譜，并且許多其他國家也將很快跟進(jìn)。市場準(zhǔn)備就緒的另一個跡象是有足夠廣泛的消費(fèi)類設(shè)備和裝置可供選擇。近期，消費(fèi)類設(shè)備的增長尤為顯著。其中，2020 年底新推出的 iPhone 12 系列產(chǎn)品就支持毫米波，有力地促進(jìn)了這項(xiàng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用。一年以前（2019 年），市面上只有為數(shù)不多的幾款毫米波手機(jī)和 FWA（固定無線接入）CPE（客戶駐地設(shè)備），但是預(yù)計 2021 年將有超過 100 款 5G 毫米波手機(jī)和超過 50 款 FWA CPE 陸續(xù)上市。

隨著 5G 部署和應(yīng)用的快速進(jìn)展，以及毫米波生態(tài)系統(tǒng)顯示出準(zhǔn)備就緒的跡象，移動行業(yè)目前所要解決的主要問題，就是毫米波解決方案是否可以發(fā)揮成本效益，以及在何處才能實(shí)現(xiàn)成本效益。

在最近的研究中，我們開發(fā)了一種非常精細(xì)的成本模型，該模型考慮到驅(qū)動 5G 網(wǎng)絡(luò)資本開支和運(yùn)營開支的主要因素。為證明其中一些因素，該模型考慮了關(guān)鍵的供求杠桿，例如某一區(qū)域內(nèi)用戶分布和密度、同時使用 5G 網(wǎng)絡(luò)主動下載數(shù)據(jù)的用戶比例、網(wǎng)絡(luò)的頻譜效率或蜂窩之間所需的基站間距離。如此詳細(xì)的成本建?？商峁┮恍┆?dú)特的見解：

此研究重點(diǎn)關(guān)注大中華區(qū)和歐洲的人口密集市區(qū)，研究期限為從現(xiàn)在起到 2025 年。我們發(fā)現(xiàn)，與純粹的 3.5 GHz 網(wǎng)絡(luò)相比，3.5 GHz 與毫米波混合網(wǎng)絡(luò)具有成本效益。這些結(jié)果對給定區(qū)域內(nèi)的流量需求程度和運(yùn)營商市場份額以及在每個頻段上為每個運(yùn)營商分配的頻譜量都非常敏感。

此外，我們還考慮到 FWA 在中國市區(qū)、歐洲郊區(qū)和美國有代表性的鄉(xiāng)鎮(zhèn)的部署，我們發(fā)現(xiàn)如果5G FWA能夠捕獲很大一部分住宅寬帶市場需，那么使用毫米波頻譜的 5G FWA 網(wǎng)絡(luò)可以是一種具有成本效益的策略。

最后，我們考慮了室內(nèi)辦公室場景。當(dāng)設(shè)備的大量數(shù)據(jù)流量需要室內(nèi) 5G 服務(wù)提供支持時，在室外覆蓋范圍有限的大型辦公室空間中部署 3.5 Ghz 與毫米波混合公共網(wǎng)絡(luò)可最多節(jié)省 54％ 的成本。

對于個別運(yùn)營商而言，2021 年、2024 年乃至或者以后，在 5G 網(wǎng)絡(luò)中部署毫米波是否成為具有成本效益的策略，將取決于每個移動運(yùn)營商的營商環(huán)境的不同方面，包括數(shù)據(jù)流量、運(yùn)營商市場份額和/或頻譜組合。然而，這與每種場景的特定建模結(jié)果無關(guān)，最新結(jié)論表明：毫米波的高吞吐能力將使得從現(xiàn)在到 2025 年的一段時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)有針對性且具有成本效益的毫米波 5G 部署。

下圖可詮釋這一點(diǎn)。以大中華區(qū)人口密集市區(qū)為例，當(dāng)運(yùn)營商的市場份額有限且面臨的流量需求很少時，將毫米波頻譜與 3.5 Ghz 頻譜一起使用并不會節(jié)省成本。但是，如果運(yùn)營商在局部地區(qū)占據(jù)的市場份額更大，且在需求高峰時連接的 5G 用戶所占的百分比更高，則可以節(jié)省大量成本（約 30％）。

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