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眼下,5G发展已经来到下半场。不少运营商发现,当前部署的频谱与满足用户和市场未来对移动数据的预期需求之间存在着巨大的差距。

事实上,与此前的移动通信标准相比,5G技术在全球市场的推出要复杂得多。由于5G需要达到前所未有的性能水平,运营商们必须在错综复杂的无线电频率中选择和使用,以确保他们能够提供尽可能好的网络速度和覆盖范围。相较于2G、3G和4G技术,5G覆盖了更大的频谱范围,从低频段600MHz到非常高的47GHz频段。行业间对此已经达成了一致共识:成功的5G部署需要低、中和高频段的搭配使用,这样将使运营商能够在覆盖范围和性能之间取得相对理想的平衡。

不难发现,全球许多国家中低频段的连续频谱资源已经变得越来越稀缺,也因此在频谱拍卖中“屡现天价”。正如市场研究公司Omdia在近期一篇报告写到的那样,移动运营商需要一系列的频谱来支持5G服务,随着创新服务的开发和下一代网络的发展,这无疑也包括毫米波频谱。而一般来说,对毫米波频谱的竞争并不像对中低频段频谱那样激烈,这使得毫米波频谱的价格较为适中。

毫米波频谱以其独特的物理特性带来了挑战和机遇。与其他5G频段相比,毫米波频谱提供了巨大的带宽,超高容量、超快速度和超低延迟。GSMA智库最新报告《愿景2030: 毫米波频谱需求》指出,因为这些特性,毫米波非常适合为密集人口地区的中低频段网络部署提供补充,并通过5G固定无线接入(FWA)向家庭用户提供类光纤的网络连接。此外,毫米波频谱还有助于在工厂或企业网络中确保安全、可靠和低延迟的网络环境。

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毫米波频谱不是中低频段的替代品

当然,必须承认的是,尽管毫米波带来的超大带宽、低时延好处显而易见,但是其覆盖能力有限,部署成本较高,这些短板也不容忽视。不过,当我们来到5G发展的下半场,也即5G覆盖范围足够广、服务广泛可用的情况下,对特定情况下的容量和速度需求会更明显,而这正是我们利用毫米波的最佳场景。

来自Fact.MR的研究就表示,到2032年,毫米波技术市场的估值将从2022年的22亿美元增至127亿美元,在整个预测期内将以19.3%的年复合增长率快速增长。其中,高带宽内容和应用使用量的增加,是推动毫米波技术采用增长的主要驱动因素。

我们认为,毫米波频谱不应被视为中低频段的替代品,而是可以为中低频段提供补充,并共同确保5G部署取得成功。

随着移动数据流量持续快速增长,同时,为了服务新应用所产生的更高数据传输速率需求,都将推动毫米波频谱在保证5G网络容量方面发挥关键作用。由于这些频段中的频谱资源非常丰富,因此毫米波频谱非常适合作为中低频段频谱的补充,从而为5G网络提供更大的容量。GSMA在报告中指出,许多5G用例将依赖于毫米波的成功部署,包括eMBB,尤其是在人口密集的城市地区;城市和郊区及农村城镇的FWA服务;以及工业4.0的5G企业网络。

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毫米波对于确保成功部署5G至关重要

具体来看,毫米波频段可以帮助在中低频段频谱提供的现有容量之上为消费者提供高容量eMBB应用。这在人口密集的城市环境和产生大量数据的特定场所(例如交通枢纽和体育馆等)尤其重要。预计在未来几年,5G服务的需求将继续快速增长。在城市地区,尤其是人口最密集的地区,如果不使用毫米波频谱,其网络容量可能会接近饱和。分析称,对毫米波频谱的需求主要是由人口密度和预期的5G渗透率驱动的,大多数发达国家城市人口最密集的地区,将是毫米波频谱在增加中低频段频谱网络容量方面发挥最重要作用的地方。

同时,目前的5G FWA部署依赖于中频段和毫米波频段。从全球来看,5G FWA网络正在服务不足、几乎没有固定宽带替代解决方案的地区推出。此外,在FTTH覆盖率较低的市场,如低收入和中等收入国家,FWA正被用作FTTH的替代方案,并且更加可靠,落地速度更快。研究显示,根据FTTH覆盖情况,5G FWA可以实现比光纤网络更经济、更快地部署,并为农村地区的家庭和企业带来100Mb /s的连接。在农村城镇使用5G FWA毫米波方案,相较于FTTH部署,预计将带来大量的成本节省。5G FWA服务目前正在全球范围内推出,截至2022年3月,已有72家运营商提供5G FWA服务,另有16家已宣布推出计划。

此外,毫米波有望在安全、可靠和超高速企业网络的部署中发挥重要作用。由于该频段提供的高容量和极低延迟,以及支持大流量上传的能力,使用毫米波频谱部署的5G网络有望支持更多的工业用例。毫米波非常适合室内环境,因为其干扰风险低,且这些频段中有大量的连续带宽,可用于流量密集型用例。同时,它也非常适合用于并发流量高且上行要求特别重要的应用,例如机器人、计算机视觉、高清摄像头、AR/VR应用以及AGV等。大部分的需求都来自于上传,因为高清摄像头和其他设备在上传时比下载时需要更高的带宽。因此,毫米波频谱特别适合高上传比特率,非常适合用于工业制造网络。

应尽快分配足够毫米资源满足市场需求

纵观全球,美、日、韩运营商在5G毫米波频谱技术应用和发展方面走得较为靠前。目前美国几家全国性大型运营商均已部署了毫米波网络,用于支持FWA用例或是人口密集地区的热点分流。而在近期,包括加拿大、英国等国的监管机构都正式发出了为移动技术分配毫米波频谱的官方问询。

目前的行业主张要求在初始毫米波频段(例如26GHz/28GHz)中为每个运营商分配至少800MHz的频谱。然而,GSMA认为,从长远来看,这可能还不够。成功有效的毫米波频谱分配,对于确保5G在性能和社会经济影响方面实现其真正潜力非常重要。频谱容量限制应该通过尽早为IMT服务分配足够的毫米波资源来解决。

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《愿景2030: 毫米波频谱需求》报告中对全球多个市场进行建模评估后估算,到2030年,每个市场平均需要总计5GHz的毫米波频谱才能满足不同5G用例的需求。假设到2030年各个国家分配了足够多的中频段频谱,那么每个市场平均将需要4.5GHz的毫米波频谱才能提供高质量的eMBB服务。同时,到2030年,5G FWA用例将需要350MHz至1.2GHz带宽的毫米波频谱,毫米波将补充sub-7GHz频谱提供的容量和覆盖范围,从而使这些地区的家庭用户享受到类似光纤的速度。此外,垂直领域企业网络将需要大约150MHz的毫米波频谱。

为了确保到2030年有足够的网络容量,GSMA建议各国监管机构需提供5GHz或更多的毫米波频谱;同时,政府应该对所有5G频段的频谱释放和分配采取全盘着眼的方法,确保运营商有一个明确的分配路线图;另外,还需要考虑到5G达到峰值时的频谱需求,在大多数国家这个时间点可能在2025-2030年期间。

面对未来愈发复杂的5G网络需求情况,运营商若想要在覆盖范围和性能之间取得理想的平衡,就必须均衡使用高中低频段频谱,对其各取所长,针对不同场景采用最合适的技术,从而在确保网络质量的同时实现成本降低。

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