GSMA斯寒：毫米波頻譜能否讓 5G 網絡更具經濟效益？

2020 年將被世人永遠銘記於心，因爲這一年新型病毒迅速在全球範圍內蔓延，引發了一場世界性的流行病。在電信領域，我們中的一些人也不會忘記：2020 年是 5G 在全球大多數主要市場中實現商用的元年：截止 2020 年底，近 60 個市場中的 140 家運營商已經推出 5G 服務。

推出 5G 網絡後，接踵而來的是重新思考移動網絡的更廣泛契機。這包括一些相對較新的方案，例如開放式網絡、網絡虛擬化或雲邊緣。隨着時間的推移，所有這些解決方案都將在移動網絡中發揮至關重要的作用。其他創新解決方案（例如毫米波 (mmWave) 頻譜的使用）已經被吹捧多時，但是時至今日，我們纔看到它們脫穎而出。

多年來，我們聽說過移動運營商可能會以何種方式利用毫米波頻譜，但是直到最近纔有明顯跡象表明毫米波頻譜的市場投放已準備就緒。移動運營商在新網絡模型（包括毫米波）研發方面走多遠、走多深，將在很大程度上決定移動行業在不久的將來可提供的服務範圍和質量。至關重要的是，網絡模型的選擇還會對 5G 網絡部署成本起到決定性作用。

5G 部署成本正是 GSMA 智庫近期的一項重點研究，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、固定無線接入 (FWA) 和室內部署）中部署毫米波 5G 解決方案的成本效益。該研究的目標相當明確：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濟效益來提供一些見解。研究的背景是一系列衆所周知的毫米波部署現實（包括好的，也包括不夠好的）。

業界通常認爲，將毫米波應用在移動網絡中還需要克服幾個艱鉅的技術挑戰：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；難以穿透混凝土建築牆體（對於從室外覆蓋室內，這常常是必須的）。還有一些人認爲（此觀點同樣正確），與現有的低頻段和中頻段解決方案相比，毫米波無線電設備的基礎設施要昂貴一些，但是，毫米波衰減可直接通過網絡密集化這一運營商策略予以解決，截至 2020 年，Sub-6 GHz 和毫米波解決方案之間的成本差距已經縮小。此成本在 2021 年及以後會繼續下降。然而，5G 移動數據流量的快速增長同樣凸顯了毫米波頻段的優勢，因爲毫米波比其他任何頻段所提供的容量和帶寬都要更多。換句話說，從技術角度來看，毫米波的描述很複雜。

同時，毫米波生態系統現在已顯示出市場準備就緒的明顯跡象。現在，毫米波頻譜的應用範圍變得越來越廣泛，美國、意大利、芬蘭、日本和韓國等國家已經發布適用於 5G 的毫米波頻譜，並且許多其他國家也將很快跟進。市場準備就緒的另一個跡象是有足夠廣泛的消費類設備和裝置可供選擇。近期，消費類設備的增長尤爲顯著。其中，2020 年底新推出的 iPhone 12 系列產品就支持毫米波，有力地促進了這項技術的廣泛應用。一年以前（2019 年），市面上只有爲數不多的幾款毫米波手機和 FWA（固定無線接入）CPE（客戶駐地設備），但是預計 2021 年將有超過 100 款 5G 毫米波手機和超過 50 款 FWA CPE 陸續上市。

隨着 5G 部署和應用的快速進展，以及毫米波生態系統顯示出準備就緒的跡象，移動行業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揮成本效益，以及在何處才能實現成本效益。

在最近的研究中，我們開發了一種非常精細的成本模型，該模型考慮到驅動 5G 網絡資本開支和運營開支的主要因素。爲證明其中一些因素，該模型考慮了關鍵的供求槓桿，例如某一區域內用戶分佈和密度、同時使用 5G 網絡主動下載數據的用戶比例、網絡的頻譜效率或蜂窩之間所需的基站間距離。如此詳細的成本建模可提供一些獨特的見解：

· 此研究重點關注大中華區和歐洲的人口密集市區，研究期限爲從現在起到 2025 年。我們發現，與純粹的 3.5 GHz 網絡相比，3.5 GHz 與毫米波混合網絡具有成本效益。這些結果對給定區域內的流量需求程度和運營商市場份額以及在每個頻段上爲每個運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、歐洲郊區和美國有代表性的鄉鎮的部署，我們發現如果5G FWA能夠捕獲很大一部分住宅寬帶市場需，那麼使用毫米波頻譜的 5G FWA 網絡可以是一種具有成本效益的策略。

· 最後，我們考慮了室內辦公室場景。當設備的大量數據流量需要室內 5G 服務提供支持時，在室外覆蓋範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絡可最多節省 54％ 的成本。

對於個別運營商而言，2021 年、2024 年乃至或者以後，在 5G 網絡中部署毫米波是否成爲具有成本效益的策略，將取決於每個移動運營商的營商環境的不同方面，包括數據流量、運營商市場份額和/或頻譜組合。然而，這與每種場景的特定建模結果無關，最新結論表明：毫米波的高吞吐能力將使得從現在到 2025 年的一段時間內實現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。以大中華區人口密集市區爲例，當運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 頻譜一起使用並不會節省成本。但是，如果運營商在局部地區佔據的市場份額更大，且在需求高峰時連接的 5G 用戶所佔的百分比更高，則可以節省大量成本（約 30％）。

在中國的密集市區場景下節約的成本 - 下載速度不低於 100 Mbps

資料來源：GSMA 智庫

當然，這不僅僅是學術練習。這些分析對移動生態系統中的所有參與者都有着顯著的影響。

· 如果運營商眼下低估了毫米波的作用，將來提供 5G 服務時就有可能陷入競爭劣勢。

· 如果政府希望利用 5G 來推動經濟增長，就要制定明確的計劃，爲移動服務分配毫米波頻段。

· 對於供應商，很明顯：隨着 5G 毫米波解決方案不斷擴大規模，實現更廣泛的經濟效益，未來將會出現更加豐富的消費類設備和裝置可供選擇，從而進一步降低部署成本，帶來更多物美價廉的設備，推動 5G 更加普及。