GSMA斯寒：毫米波频谱能否让 5G 网络更具经济效益？

2020年将永远被世界铭记，因为这一年，新病毒在全球范围内迅速传播，引发了世界性的疫情。在电信领域，我们中的一些人永远不会忘记，2020年将是5G在全球大多数主要市场商业化的第一年：截至2020年底，近60个市场的140家运营商推出了5G服务。

5G网络推出后，随之而来的将是更广泛的重新思考移动网络的机会。这包括一些相对较新的解决方案，如开放网络、网络虚拟化或云边缘。随着时间的推移，所有这些解决方案将在移动网络中发挥至关重要的作用。其他创新的解决方案，如毫米波频谱的使用，已经被吹捧了很长时间，但直到现在，我们才看到它们脱颖而出。

多年来，我们一直听说移动运营商可能会如何使用毫米波频谱，但直到最近，也没有明显迹象表明毫米波频谱市场已经准备就绪。移动运营商在新网络模式(包括毫米波)的研发上走多远、走多深，将在很大程度上决定移动行业在不久的将来能够提供的服务范围和质量。至关重要的是，网络模式的选择也将对5G网络的部署成本起到决定性的作用。

5G部署成本是GSMA智库近期重点研究的问题。从现在到2025年，我们将在六个不同场景(包括密集城区、固定无线接入(FWA)和室内部署)中评估部署毫米波5G解决方案的成本效益。这项研究的目标非常明确：提供一些见解，说明在有或没有毫米波频谱的情况下，哪种常见的5G用例更经济。研究背景是一系列众所周知的毫米波部署现实(既好又不够好)。

总的来说，业界认为，毫米波应用于移动网络时，有几个艰巨的技术挑战需要克服：与低频信号相比，毫米波信号的传输距离更短；易受树木等障碍物干扰而衰减；很难穿透混凝土建筑墙壁(这通常是从外面覆盖室内所必需的)。也有人认为(这种观点也是正确的)毫米波无线电设备的基础设施比现有的低频段和中频段解决方案更昂贵，但毫米波衰减可以通过运营商的网络密度策略直接解决。到2020年，亚6千兆赫和毫米波解决方案之间的成本差距已经缩小。这一成本将在2021年及以后继续降低。然而，5G移动数据流量的快速增长也凸显了毫米波频段的优势，因为毫米波提供了比其他任何频段都多的容量和带宽。换句话说，从技术角度来看，毫米波的描述非常复杂。

与此同时，毫米波生态系统现在已经显示出市场准备就绪的明显迹象。现在，毫米波频谱的应用范围越来越广泛。美国、意大利、芬兰、日本、韩国等国家已经发布了适用于5G的毫米波频谱，其他很多国家也将很快效仿。市场准备就绪的另一个迹象是，有各种各样的消费设备和装置可供选择。最近，消费设备的增长尤为显著。其中，2020年底新推出的iPhone 12系列产品将支持毫米波，有效推动了这一技术的广泛应用。一年前(2019年)，市面上的毫米波手机和FWA(固定无线接入)CPE(客户驻地设备)只有少数，但预计2021年将陆续上市100多部5G毫米波手机和50多部FWA CPE。

随着5G部署和应用的快速发展，以及毫米波生态系统呈现出准备就绪的迹象，目前移动行业需要解决的主要问题是毫米波解决方案是否具有成本效益，在哪里可以实现。

在最近的研究中，我们开发了一个非常精细的成本模型，该模型考虑了驱动5G网络资本支出和运营支出的主要因素。为了证明其中的一些因素，该模型考虑了关键的供需杠杆，例如某一地区的用户分布和密度、同时使用5G网络主动下载数据的用户比例、网络的频谱效率或小区间基站之间所需的距离。这种详细的成本建模可以提供一些独特的见解：

本研究以欧洲大中华区和人口密集市区为研究对象，研究周期为从现在到2025年。我们发现，与纯3.5 GHz网络相比，3.5 GHz和毫米波混合网络的性价比更高。这些结果对给定区域内运营商的流量需求程度和市场份额，以及每个频段分配给每个运营商的频谱量非常敏感。

此外，考虑到FWA在中国城市地区、欧洲郊区和美国代表性城镇的部署，我们发现如果5G FWA能够捕获很大一部分住宅宽带市场需求，那么5G FWA网络使用毫米波频谱可以是一个具有成本效益的策略。

最后，我们考虑了室内的办公场景。当设备的大量数据流量需要室内5G业务支持时，在室外覆盖有限的大型办公空间部署3.5 Ghz和毫米波混合公网，可节省高达54%的成本。

对于单个运营商来说，在5G网络中部署毫米波是否会成为2021年、2024年甚至之后的性价比策略，将取决于每个移动运营商业务环境的不同方面，包括数据流量、运营商的市场份额和/或频谱组合。但是，这与每个场景的具体建模结果无关。最新结论显示，毫米波的高吞吐能力将使毫米波5G从现在到2025年实现有针对性、高性价比的部署。

下图说明了这一点。以大中华区人口密集的城区为例。在运营商市场份额有限，流量需求不大的情况下，将毫米波频谱与3.5 Ghz频谱一起使用，并不能节省成本。但是，如果运营商在本地占据更大的市场份额，并且在需求高峰时连接5G用户的百分比更高，则可以节省大量成本(约30%)。

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当然，这不仅仅是学术练习。这些分析对移动生态系统中的所有参与者都有着显著的影响。

如果运营商眼下低估了毫米波的作用，将来提供 5G 服务时就有可能陷入竞争劣势。 如果政府希望利用 5G 来推动经济增长，就要制定明确的计划，为移动服务分配毫米波频段。 对于供应商，很明显：随着 5G 毫米波解决方案不断扩大规模，实现更广泛的经济效益，未来将会出现更加丰富的消费类设备和装置可供选择，从而进一步降低部署成本，带来更多物美价廉的设备，推动 5G 更加普及。