版权所有 2021 - GSMA 智库 5G 毫米波经济性分析 截至 2025 年期总体拥有成本评估GSMA 代表全球移动运营商的共同权益。GSMA 在更广泛 的全球移动生态系统中连接着 750 多家移动运营商和将近 400 家企业，其中包括手机与终端制造商、软件公司、设 备供应商、互联网企业，以及相关行业组织。GSMA 每年在 巴塞罗那、洛杉矶和上海举办业界领先的 MWC 大会，以及 Mobile 360 系列区域会议。 更多有关 GSMA 信息，请阅览 请在 Twitter 上关注 GSMA：GSMA 2021 年 1 月出版 作者 Federico Agnoletto, 高级经济师 Pau Castells, 经济分析主管 Emanuel Kolta, 高级分析师 Dennisa Nichiforov-Chuang, 首席频谱分析师 2021 - GSMA 智库。此研究和材料由 GSMA 智库完成，感 谢高通公司的支持。GSMA 智库不对所使用的第三方数据的 精确性负责。GSMA 智库不对所提供信息中的错误或任何分 析、建议和倡议中的错误或其影响负责。 GSMA 智库是全球移动运营商数据、分析和预测的权威来 源，同时是权威行业报告和研究的发行商。我们的数据涵盖 各运营商群体、网络和移动虚拟网络运营商，遍布于阿富汗 到津巴布韦等各个国家。这是一套最精确完整的可用行业指 标，由数以千万的数据点组成，并且每日进行更新。 一流的运营商、供应商、监管者、金融机构和第三方业内公 司使用 GSMA 智库为战略决策和长期投资计划提供依据。这 些数据可作为行业的参考指标，并经常被媒体和业内引用。 我们的分析师和专家团队会定期编制研究报告，内容涵盖 各个行业，引领行业思想风潮。 目录 报告摘要 2 1 进入 5G 时代：毫米波的重任 6 2 5G 毫米波解决方案的生态成熟情况 10 3 2020-2025 年期间的总体拥有成本 (TCO) 分析 18 3.1 密集市区场景 19 3.2 固定无线接入场景 23 3.3 室内场景 32 4 结论和建议 34 附录： 2020 年至 2025 年 5G 网络的总体拥有 成本建模 362 5G 毫米波经济性分析 报告摘要 5G 已经成为商业的现实。尽管新冠肺炎疫情肆虐全球，但是预计到 2020 年末， 5G 连接数将达到 2 亿；预计到 2023 年末，5G 连接数将突破 10 亿；到 2025 年 末全球连接数将逼近 20 亿。与 4G 网络相比，5G 的数据速率提高 10 倍，容量 扩大 100 倍，时延缩短高达十倍，可以从容处理日益增长的移动数据流量。 5G 给企业数字化转型带来了巨大机遇，广泛用于工业应用、汽车、机器人、医 疗等领域。不仅如此，5G 也将对消费者产生深远影响。它能实现更高质量的服 务，例如流媒体视频和视频会议，通过固定无线接入 (FWA) 实现快速的家庭宽带 服务，还能提供边缘计算、增强现实 (AR) 和虚拟现实 (VR) 等全新的消费者服务 和商业服务5G 毫米波经济性分析 报告摘要3 在这项研究中，我们评估了六种不同场景下部署 5G 毫米波 (mmWave) 解决方案的成本效益，包括密集市 区、FWA 和室内部署。这些结果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。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者设备和装置 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 毫米波更加普及。 到目前为止，世界各地推出的 5G 大多依赖于中频段 频谱，只有极少数例外。然而，随着普及率的提高， 越来越多的消费者和各种服务迁移到 5G 网络，这些 网络需要低（如 700 MHz）、中（如 3.5 GHz）、高 （如毫米波）频段的频谱，才能提供足够的容量来支 持全面的 5G 体验。因为拥有巨大的频谱带宽，毫米 波频段既能满足高流量需求，又能保持 5G 服务的性 能与质量，作用尤为关键。迄今为止，移动运营商在 拍卖中对毫米波频段的竞价，还没有超过对低频段的 竞价。这意味着，以美元/MHz/pop 为单位计算，毫 米波频段的价格目前普遍低廉。 尽管毫米波具有潜力，但是在移动通信应用中还需要 克服几个艰巨的技术挑战：与低频段信号相比，毫米 波信号的传输距离较短；容易受到树木和其他障碍物 的干扰而衰减；难以穿透混凝土建筑墙体（对于从室 外覆盖室内，这常常是必须的）。然而，移动数据流 量的持续增长凸显了毫米波频段的优势，因为毫米波 比其他任何频段都能提供更多的容量和带宽。 截至 2020 年三季度末，已有三个国家（美国、日本 和南非）推出了商用 5G 毫米波网络 1 ，未来 5G 毫米波 解决方案将会扩大规模。 1 在那之后，意大利部署了一个毫米波网络，新加坡宣布了一个毫米波网络的部署。 市场准备就绪的两个重要信号如下： 毫米波频谱日益广泛。美国、意大利、芬兰、日 本、韩国等国家已经释放 5G 毫米波频谱，还有一 些国家即将跟进。这个进展实属难得，因为毫米 波频谱刚刚才在 2019 年 11 月的世界无线电通信大 会 (WRC-19) 上进行国际分配，以用于移动服务。 有足够广泛的消费设备和装置可供选择。 目前已有 可靠的网络解决方案，几乎所有一线和二线设备商 都能提供毫米波设备产品，作为他们向移动运营商 提供的解决方案组合的一部分。近期，消费类 设 备 的增长尤为显著。其中，2020 年新推出的 iPhone 12 系列产品就支持毫米波，有力地促进这项技术的 广泛应用。2019 年市面上只有一些毫米波手机和固 定无线接入 (FWA) 客户驻地设备 (CPE)，但是预计 2021 年将有超过 100 款 5G 毫米波手机和超过 50 款 FWA CPE 陆续上市。 随着 5G 部署和应用的快速进展，以及毫米波生态系统 显示出准备就绪的迹象，移动行业目前所要解决的主 要问题，就是毫米波解决方案可以在何处发挥成本效 益，以及何时才能实现成本效益。在本报告中，我们 重点讨论毫米波部署成本这一关键问题。 我们列举了一系列场景，而在这些场景中，毫米波可 以凭借高吞吐量和网络容量（包括下行链路和上行链 路）的优势，在从目前到 2025 年的这段期间内，实现 有针对性的、具有成本效益的部署。然后，我们探讨 和剖析了这些部署在哪些条件下可以实现成本效益。 特别是评估六个不同场景下部署 5G 毫米波解决方案的 成本效益： 两个场景 - 在大中华区和欧洲的一个假想的密集市 区的户外地点进行部署。 三个场景 - 在中国的一个假想市区、欧洲的一个郊 区和美国的一个村镇部署 FWA。 一个场景 - 在一个假想的企业办公场所进行部署。4报告摘要 5G 毫米波经济性分析 建模工作显示如下： 密集市区场景（大中华区和欧洲）： 我们发现，与纯粹 3.5 GHz 网络相比，3.5 GHz 与毫 米波混合网络在这一时期可以为 5G 业务提供至 少 100 Mbps 的下载速度，并具有成本效益。一旦 大中华区推出 毫 米波 频 谱 并 进 行 大 规 模 部 署，并假 设在需求高峰时段，联网用户的比例高于 5%，而 且每个运营商有 800 MHz 的毫米波频谱及 100 MHz 的 3.5 GHz 频谱可用，我们估计，与在中心场景中 只使用 3.5 GHz 相比，在密集市区场景中部署毫 米 波解决方案可以提供额外的容量层，从而创造成本 效益。在欧洲，假设每个运营商拥有 400 MHz 的 毫米波频谱和 80 MHz 的 3.5 GHz 频谱，我们的估计 是，在中心场景下，如果该地区高峰期联网用户的 比例达到或者高于 10%，那么 5G 毫米波 +3.5 GHz 的混合网络解决方案可以带来成本效益。 图 i 3.5 GHz 加 5G 毫米波网络的总体拥有成本 (TCO)净现值 (Net Present Value, NPV) 百分位基线：纯 3.5 GHz 的 TCO 资料来源：GSMA 智库 FWA 场景：与 3.5 GHz 5G FWA 网络相比，在此期 间部署使用毫米波频谱的 5G FWA 网络也具有成本 效益。毫米波网络的成本效益对流量需求的假设 和上行链路与下行链路流量的比例很敏感。在中 心假设下，如果 5G FWA 能够抓住适当比例的住宅 宽带市场需求，那么在中国市区、欧洲郊区和美 国村镇部署毫米波 FWA 就是一种具有成本效益的 策略（见图 ii）。这些结果对整体流量需求以及需 求高峰时段下行链路和上行链路占总流量的比例 都非常敏感。例如，如果在此期间上行链路占总 流 量 的 比 例快速增长，那么与纯 3.5 GHz FWA 网络 相比，部署 纯 毫 米 波 FWA 网络所节省的成本将大 幅增加。另一种情况是，将毫米波作为容量层与 3.5 GHz 覆 盖层同时使用，这也是 5G FWA 的一种 可能的部署策略。我们的敏感性分析表明，这种 情况下的成本节约可能更大：与纯 3.5 GHz 网络相 比 ， 在 基 线 敏感度场景下，中国市区可节省 16%， 欧洲郊区为 15%，美国村镇则为 27%（见图 12）。 不过，这种敏感性所依据的假设的有效性将因不 同的情况而有所不同，因为这些结果只在该地区 少数几个局部点出现容量缺口时才有效。 联 网 用户 欧洲 大中华区 纯报告摘要5 5G 毫米波经济性分析 图 ii 毫米波 FWA 网络的 TCO NPV 百分位基线：纯 3.5 GHz 的 TCO 资料来源：GSMA 智库 2 Mobile Technology an Mobile Technology and Economic Growth d Economic Growth, GSMA, 2020 室内办公场景：在中心假设下，毫米波室内 5G 网 络具有成本效益，可为运营商节省 5% 至 20% 的成 本。我们还发现，当有相当大比例的设备数据流 量需要室内 5G 服务支持时，毫米波网络可节省高 达 54% 的成本。这个范围内的精确数值取决于同时 活跃的设备的比例，以及是否需要（和在多大程 度上需要）为下一代视频通信设备提供连接。 图 iii 室内办公空间场景下的每平方米成本 每平方米 TCO（美元） 资料来源：GSMA 智库 虽然我们的 TCO 分析着眼于 2025 年之前的时期，但 是我们预计，随着性能更高、成本更低的设备和装置 大量涌现，5G 毫米波的部署将在随后的五年进一步加 速。我们估计，到 2030 年，5G 每年将为全球 GDP 增 长作出 0.6% 的贡献，每年为全球经济创造约 6,000 亿 美元 2 ，而毫米波将在实现这些效益的过程中扮演越来 越重要的角色。因此，无论从短期还是长期来看，毫 米波解决方案都将成为 5G 部署的关键。 低 基线 高 数 据 消耗 增长 美国农村 欧洲郊区 中国市区 纯 纯方案 毫 米 波 解决 方 案 先进通信设备 标准通信设备6 5G 毫米波经济性分析 1 进入 5G 时代： 毫米波的重任 5G 服务已成为现实 截至 2020 年第三季度末，共有 47 个市场的 107 家运营商已经推出 5G 商用服 务，包括移动通信和 FWA。随着应用快速普及，截至 2020 年第三季度末，全 球移动运营商注册的连接数达到 1.35 亿 3 左右，我们预计到 2020 年底，这一数 字将逼近 2.35 亿。到 2025 年，我们预测全球 5G 连接将接近 20 亿（见图 1 ）。 3 截至该期间结束时在移动网络上注册的 5G 独立 SIM 卡（如不使用 SIM 卡，则为电话号码）总数进入 5G 时代：毫米波的重任7 5G 毫米波经济性分析 图 1 5G 一览：2020 年第三季度全球展望 *移动和 FWA 5G 服务的商用部署 *不包括美国和加拿大的区域运营商 最新情况，请浏览 资料来源：GSMA 智库 虽然世界各地的运营商都已经推出或者明确计划推出 5G 服务（见图 1 ），但是未来几年，大部分的初期部 署和用户渗透率的增长都将来自北美、欧洲和亚太地 区，其中中国将发挥核心作用。到 2025 年，这三个 地区将占全球 5G 移动连接预测数的 90%，其中北美 的 5G 连接为 2.18 亿（其中美国有 2 亿），亚太地区 的 5G 连接为 12 亿（其中中国有 8 亿），而欧洲的 5G 连接为 2.33 亿。为了适应快速增长的渗透率，运营商 也在大力投资于 5G 网络。预计 2020 年至 2025 年期 间，全球运营商将投资 1.1 万亿美元来建设网络，其中 近 80% 将用于 5G。 新冠肺炎疫情凸显了移动网络的稳健与韧性，它加速 了许多活动的数字化，同时也反映出人们对移动通信 和流媒体视频的依赖。这可能会在中期内带来更多对 先进移动服务的需求。根据爱立信的数据，2019 年至 2025 年期间，移动数据流量将以每年 30% 左右的速 度 增长。5G 网络可以提供合适的网络和容量来满足这 些需求，从中发挥关键作用。与 4G 网络相比，5G 的 数据速率提高 10 倍，容量扩大 100 倍，信号响应时间 加快多达 10 倍，可以从容处理日益增长的移动数据流 量。它能实现更高质量的服务，例如流媒体视频和视 频会议，通过 FWA 实现快速的家庭宽带服务，还能 提供边缘计算和 AR/VR 等全新的消费者服务和商业 服务。 年第三季度 到年第三季度末 年第四季度 年 年 荷兰 其他个 美国 美国 希腊 卢森堡 法国 阿联酋 其他个 个市场的 家运营商 个市场的 家运营商 个国家 完成拍卖 亿连接数 （ 渗透率) 亿连接数 （ 渗透率) 项试验 ， 家新运营商 个市场的 家运营商 个市场的 家运营商 个市场的 家运营商 个市场的 家运营商 亿连接数 亿连接数 频谱拍卖 商用部署 试验 渗透率8进入 5G 时代：毫米波的重任 5G 毫米波经济性分析 5G 网络需要低、中、高频段的频谱 到目前为止，世界各地推出的 5G 大多依赖于 3.5 GHz 频谱，只有极少数例外。这是因为初期服务和采用所 需的带宽和速度只有通过这种类型的频谱才能充分满 足。然而，随着普及率的提高，越来越多的消费者和 各种服务迁移到 5G 网络，这些网络需要低、中、高 频段的频谱，才能提供广泛的覆盖和足够的容量来支 持 5G 体验。 这三个频段范围在提供 5G 服务方面都有重要作用。 低频段频谱（1 GHz 以下）支持城市、郊区和农村的 广泛覆盖，也支持物联网服务。没有该频谱，5G 服 务就难以覆盖到城市中心以外和建筑物深处。中频段 频谱 (1-6 GHz) 往往兼具覆盖范围和容量的优势。迄今 为止，大多数商用 5G 网络都依赖于 3.3-3.8 GHz 范围 内的频谱。运营商可以分配给 5G（或重耕）的其他 中 频段频谱包括：1800 MHz 、2100 MHz 、2.3 GHz 和 2.6 GHz。 因为拥有巨大的频谱带宽，毫米波频段（24 GHz 及以 上）既能满足高流量、高网速的需求，又能保持 5G 服务的性能与质量，作用尤为关键。特别是，毫米波 可以作为一种有效的解决方案，来满足增强型移动数 据服务的需求，还可以适用于一些新型用例，而这些 用例如果使用其他频谱的话，将会非常有挑战或者成 本高昂。目前，26、28 和 40 GHz 在国际上得到的支 持最多，势头最劲。2019 年，世界无线电通信大会 (WRC-19) 修订了规范频谱频率使用的国际条约，将多 个毫米波频段纳入 5G 移动服务中使用，在全球或区 域范围内，总共确定了大约 17 GHz 的 5G 频谱，范围 为 26 GHz (24.25 27.5 GHz)、40 GHz (37 43.5 GHz)、 50 GHz（45.547 GHz 和 47.248.2 GHz）以及 66 GHz (6671 GHz)。 毫米波的优点和缺点 尽管毫米波具有潜力，但是在移动通信应用中还需要 克服几个艰巨的技术挑战：毫米波信号的传输距离较 短；容易受到树木和其他障碍物的干扰而衰减；难以 穿透玻璃，木材等材料，特别是混凝土。这意味着毫 米波解决方案可能不太适合室内覆盖或者在有严重障 碍物的场景。这些挑战与移动行业在前几代移动网络 中 所要克服的挑战颇为不同，不免使人担忧短期内 5G 毫 米波的应用前景。 然而，随着移动数据流量的持续快速增长，人们需要 更高的数据速率来服务于新的应用，上行链路可能需 要扩容，因此对毫米波频段的需求将会日益迫切。毕 竟，毫米波频段拥有任何其他频段都无法企及的容量 和带宽。由于这些频段的频谱非常丰富，毫米波频谱 非常适合同一时间提供高速度、低时延和高容量的需 求。毫米波的短波长允许使用超小型天线，这有助于 波束形成，增强覆盖范围和频谱效率。毫米波也可以 作为一个很好的室内解决方案，因为它的传播特性有 助于避免基站间的干扰。对业界来说，主要的问题是 这些解决方案可以在何处发挥成本效益，以及何时才 能实现成本效益。这也正是本报告所要回答的问题。进入 5G 时代：毫米波的重任9 5G 毫米波经济性分析 毫米波能否发挥成本效益？ 我们在第 3 节中深入探讨部署成本这一关键问题。我 们列举了一系列场景，在这些场景中，毫米波可以 凭借短距离、高吞吐量和高容量的优势，在从目前 到 2025 年的这段期间内进行有针对性的部署。我们 也探索并剖析了在哪些条件下这些部署可能具有成本 效益。我们详细模拟了三种场景：A) 利用毫米波在 密集的城市地区提供扩容；B) 利用 FWA 提供家庭宽 带；C) 满足办公空间的高流量需求的室内解决方案。 目前商用 5G 毫米波网络已在一些国家成功推出，未 来 5G 毫米波解决方案需要大规模推广，才能降低部 署成本，提供丰富而经济的设备选择，使 5G 应用更 加普及。任何技术解决方案所达到的规模都是决定其 成功和渗透率的关键。正如我们在第 2 节所述，毫米 波已在三个方面形成发展之势，这是任何 5G 频段达 到必要的规模和渗透率所必备的条件：频谱的可用 性、足够的消费设备选择，以及经济、可靠的网络设 备。这将有助于移动运营商考虑毫米波在其部署中发 挥的作用，从而确定何时启动或者加快对这项技术的 投资。10 5G 毫米波经济性分析 2 5G 毫米波解决方案 的生态成熟情况 频谱、装置和设备对实现必要的规模至关重要 在移动通信中，任何技术解决方案所达到的规模都至关重要。由于存在显著的 规模经济，以及网络与设备的互操作性需求，更大的规模可以降低部署成本， 并增加可负担设备的数量，促进整体采用率的提高5G 毫米波波解决方的的生态成熟情 11 5G 毫米波经济性分析 无论是什么 5G 频谱频段，都要满足三个主要条件才能 实现规模化，从而使 5G 生态系统中的所有利益相关者 都能享受到低成本和广泛可用性的好处： 1 全球统一频段中有充足的频谱，可供许多国家在 某一特定频段使用。 2 有支持该频段 的 丰富 廉 价 的 消 费 者 设 备 可 供选择， 这可以刺激消 费 需求 ， 并 在 手 机 和 其 他 移 动网络设 备（如 CPE 或热点）的生产和制造中实现范围经济 与规模经济。 3 有种类丰富、具竞争力的网络设备可供选择，这将 使移动运营商在技术和经济上都有动力去铺设使用 特定频段的网络。 显而易见，3.5 GHz 频段正在成为目前部署 5G 的大 多数市场中最常用的频段。然而，正如我们在本节所 述，5G 毫米波的生态系统正在迎头赶上，力争早日 准备就绪。 5G 频谱需要跨越多个频段 由于 5G 依靠低频、中频和高频段频谱助推，所以不 同国家的运营商将会根据频谱的可用情况来进行网络 投资决策。不同的频段支持不同的特性和功能，而毫 米波一般适用于局部区域内的高速度或者高流量的应 用。然而，随着可用频谱的增多，那些用于移动服务 的新频段可以提供必要的容量或覆盖范围，作为现有 频段的有力补充。 至 2020 年第三季度，已有 35 个市场获得分配专门用 于 5G 移动服务的新频谱。迄今已有 121 家运营商获得 低、中、高频段的频谱（不包括美国和加拿大的区域 运营商）：低频段运营商 48 家；中频段运营商 91 家； 高频段运营商 35 家。 图 2 按频率范围划分的 5G 频谱分配方案 *2021 年第一季度+ 数据并不详尽；按日期排列 资料来源：GSMA 智库 年第四季度 年第一季度 截至年第一季度 法国 其他个 芬兰 丹麦 德国 韩国 其他个 阿曼 香港 台湾 年第二季度 年第三季度 新西兰 新加坡 台湾 其他个 香港 泰国 美国 芬兰 新加坡 巴西 澳大利亚 奥地利 卢森堡 以色列 荷兰 奥地利 美国 荷兰 卢森堡 以色列 捷克 泰国 英国 巴西 罗马尼亚 捷克 印度 西班牙 英国 爱尔兰 罗马尼亚 葡萄牙 法国 瑞典 希腊 阿联酋 希腊 智利 智利 美国 葡萄牙 希腊125G 毫米波波解决方的的生态成熟情 5G 毫米波经济性分析 有 26 个国家已经在 3.5 GHz 频段上分配了频谱。截 至 2020 年 10 月，少数几个市场发布了 5G 毫米波频 谱，包括：美国、芬兰、中国香港、意大利、日本、 韩国、中国台湾、新加坡、俄罗斯和泰国。不过，已 经有更多的国家宣布计划，即将释放毫米波频段的频 谱，包括：阿联酋、澳大利亚、马来西亚、丹麦、挪 威、卢森堡和斯洛文尼亚。值得一提的是，毫米波频 谱是在 2019 年 11 月的世界无线电通信大会 (WRC-19) 上才被分配用于移动服务，而 3.5 GHz 频段早在 2007 年就已被几个地区所确定。迄今为止，移动运营商在 4 截至 2020 年第三季度，全球已经进行了 116 项毫米波频段的试验。 拍卖中对毫米波频段的竞价，还没有超过对低频段的 竞价。这意味着，以美元/MHz/pop 为单位计算，毫 米波频段的价格目前普遍低廉。 衡量一个频段是否准备就绪，还有一个重要指标就是 该频段所进行的试验次数。2020 年，由于疫情危机的 影响，所有频段的整体试验数量较 2019 年有所减少。 然而，毫米波试验占所有频段试验的比例却从 2019 年 的 9% 小幅上升到 2020 年的 13%。目前，毫米波频段 的试验总数已超过 100， 4 表明该技术进入成熟阶段。 美国：引领毫米波生态系统的发展 美国市场在 5G 毫米波频谱的使用方面处于全球领先 地位，国内所有主要运营商都已经使用该频段提供 5G 商用服务。这得益于美国联邦通信委员会 (Federal Communications Commission, FCC) 比大多数国家先行 一步，率先将毫米波频谱用于移动服务，从而为移动 运营商提供了一个理想的选择，以发挥这些频段的超 高速、低时延和高容量优势。 表 1 美国的毫米波频谱分配情况 *之前的毫米波频谱分配和二级市场交易也与 5G 相关，因为在美国，频谱牌照是技术中立的 资料来源：GSMA 智库 频段* 日期 数量 (MHz) 28 GHz 2019 年 1 月 850 24 GHz 2019 年 5 月 700 37 GHz 2020 年 3 月 1000 39 GHz 2020 年 3 月 1400 47 GHz 2020 年 3 月 10005G 毫米波波解决方的的生态成熟情 13 5G 毫米波经济性分析 中国：为毫米波做好准备，2022 年冬奥会的部署计划已经确定 5 意大利（2018 年 10 月）和芬兰（2020 年 6 月）。此后希腊也分配了毫米波频谱。 与美国相比，中国尚未向运营商提供毫米波频谱进行 商业部署。目前中国的 5G 频段为中频段（2.6、3.3、 3.5 和 4.9 GHz）及低频段 (700 MHz)。 据说，中国工业和信息化部（工信部）正在探索 5G 毫 米波在 26 GHz 频段 (24.75 27.5 GHz) 的使用。虽然目 前还没有确定分配给运营商的时间表，但是人们已经 意识到，毫米波频谱将会深刻影响中国的 5G 机遇。 与此同时，中国移动、中国联通和中国电信正在开展 试验，建设 26 GHz 试点网络，为 5G 毫米波在 2022 年 北京冬奥会上的大规模示范应用做好准备。 欧洲：毫米波分配不多，但势头正劲 在欧洲，迄今的重点是 3.5 GHz 频段，有 12 个国家 已经分配了频率，34 个移动网络正在使用该频段。截 至 2020 年三季度末，欧洲只有两个国家分配了毫米 波频谱 5 ，尚无运营商推出使用毫米波频谱的商用 5G 网络。 不过，欧盟正在采取有力措施，旨在促进包括毫米波 在内的 5G 新频段的可用性。不久的将来，5G 毫米波 的部署有望增加和提速。2019 年 5 月，欧盟委员会通 过了一项执行决定，以协调 24.2527.5 GHz (26 GHz) 频段的无线电频谱，使成员国能够为使用该频段制 定通用的技术条件。成员国的监管机构还被授权在 2020 年 12 月 31 日前分配至少 1 GHz 频段的 26 GHz 频谱以供移动通信使用。尽管大多数监管机构都无法 达成这个激进的期限，而且疫情还会延缓这一进程， 但是欧洲许多国家已经在就这一频谱的释放进行磋商 （如瑞典、法国、德国、荷兰）。为了进一步加快在 欧盟范围内部署 5G 网络，欧盟委员会于 2020 年 6 月 通过了一项关于小区域无线接入点（小基站）的实施 条例。新规明确了 5G 小基站的物理和技术特性，将 免除个体规划许可要求。小基站对于及时部署 5G 网 络至关重要，这种网络能够提供高容量、增加覆盖范 围以及加快连接速度145G 毫米波波解决方的的生态成熟情 5G 毫米波经济性分析 在其他地区，毫米波频谱的许可条件多种多样 授予移动运营商的毫米波频谱的数量存在着很大差异： 例如，意大利在 26 GHz 频段仅释放了 1000 MHz 的频 谱，而在新加坡，移动运营商可以在该频段使用的频 谱数量是意大利的三倍以上。 目前，已经有 7 家运营商开通了使用毫米波频段的 5G 商用网络：NTT Docomo 和 Rakuten（日本）；MTN （南非）；亚太电信（中国台湾）；AT&T 、T-Mobile 和 Verizon（美国）。随着技术的成熟，未来几年使用 毫米波频段的商用网络将大幅增加，预计很快将在韩 国、泰国和中国香港实现商用。 表 2 各国在毫米波频段分配的频谱数量（截至 2020 年三季度） 资料来源：GSMA 智库 国家/地区 日期 频段 带宽 韩国 2018 年 6 月 28 GHz 2400 MHz 意大利 2018 年 10 月 26 GHz 1000 MHz 美国 2019 年 1 月 28 GHz 850 MHz 中国香港 2019 年 3 月 28 GHz 1200 MHz 日本 2019 年 4 月 28 GHz 1600 MHz 美国 2019 年 5 月 24 GHz 700 MHz 中国台湾 2020 年 1 月 28 GHz 1600 MHz 泰国 2020 年 1 月 26 GHz 2600 MHz 美国 2020 年 3 月 37/39/47 GHz 3400 MHz 新加坡 2020 年 4 月 26 GHz 3200 MHz 芬兰 2020 年 6 月 26 GHz 2400 MHz5G 毫米波波解决方的的生态成熟情 15 5G 毫米波经济性分析 5G 毫米波消费设备越来越多，越来越普及 6 波束管理可协调多根天线，并支持它们建立必须准确指向接收端 UE 的定向传输。 7 用户设备 (User equipment) 8 在上行链路或下行链路中可同时调度多个用户，并采用连续干扰消除技术。 直到最近，人们对于毫米波的移动通信应用前景还抱 有相当多的怀疑态度。2017 年初，多家移动网络运营 商成功开展了毫米波服务的外场试验，厂商和 OEM 开 始研发 5G CPE 和网络设备。2018 年 10 月，美国一家 领先的运营商在一些城市推出了预商用 5G FWA 互联 网服务。 这几年，毫米波手机和 CPE 数量增长显著。2019 年 市面上只有一些毫米波手机和 FWA CPE，但是预计到 2020 年底将有超过 30 款手机和 35 款 FWA CPE 投放 市场。此外，尽管疫情危机和潜在的经济衰退造成了 不确定性，但 5G 毫米波设备生态系统仍在继续增长 和扩大。消费者可以预期，到 2021 年将有超过 100 款 毫米波手机和超过 50 款 FWA CPE 陆续上市。 随着规模的扩大，设备的价格也会降低。总体而言， 随着规模经济的实现和供应 5G 设备的厂商越来越多， 5G 设备成本已经开始下降。智能手机关键部件的全 球统一改进带来了极大好处，因为这便于扩大生产规 模，减少了对设计团队的依赖，由此节省的成本超出 了新增的前期成本（例如需要支持多个频段）。当 前，美国市场在毫米波设备的供应方面处于领先地 位，譬如支持毫米波的 iPhone 12 系列手机就是一个很 好的例子，这进一步推动了该技术的普及应用。 5G 毫米波网络设备技术进步迅速 如今，所有主要的一线和二线网络设备厂商都在向 移动运营商提供毫米波设备产品。此前，在 2017 年 至 2020 年期间，毫米波产品的开发进入了紧张的起 步阶段，大多数厂商将主要精力投入到研发和覆盖范 围测试，以及波束管理 6 稳健性。那时，技术挑战集 中在波束故障恢复和覆盖范围的扩展。现在，许多挑 战都已迎刃而解，更有一些新的第一代毫米波大规模 MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) 解决方案，可 以处理时速高达 100 公里的高速移动 UE 7 。 我们预计，在 2020 年至 2022 年期间，毫米波设备 的成本将大幅降低，在技术和运营方面也将有明显改 进，例如先进的波束管理、更高的峰值速率、多用户 MIMO、更高的等效全向辐射功率 (EIRP)、更低的噪 声值以及前向回传共享。从长远来看，更新、更灵活 的解决方案将会提供更多的容量来适应流量的增长， 并提升特定基站周围的性能。随着越来越多的毫米波 设备被消费者使用，新的大规模 MIMO 将能够处理日 益增多的用户设备，并使用创新的多用户调度技术。 8 今年完成的 3GPP R16 规范对毫米波的操作作出一些 改进，为这项技术指明了具体的演进路径。此外， 各 种无线接入网 (RAN) 分体模式的产品也将越来越 丰富165G 毫米波波解决方的的生态成熟情 5G 毫米波经济性分析 毫米波设备类别 高容量宏基站有源天线单元 (AAU)： 这些有源天线单元可以在人口密集的 地区为大量用户提供足够的容量，使用的频谱将集中在 24.25 至 29.5 GHz 之间。 微站、灯站和杆站：它们中的大多数服务于 2T2R 800 MHz 或 4T4R 400 MHz 范围的 26 GHz 或 28 GHz 频谱。这些小基站外形紧凑而节能，可提供户外热 点覆盖。 室内 5G 小基站解决方案：厂商已开始推出使用毫米波的室内 5G 小基站， 确保运营商能够提供连续的 5G 毫米波覆盖。这些小型基站可以使用紧凑、 轻巧的设备，确保毫米波频谱达到类似于光纤的速度。利用现有的以太网布 线，重量不到 4 千克，通常只需一名工程师就可以轻松安装。 毫米波设备成本 目前，与现有的低频段和中频段解决方案相比，毫米 波无线电设备的基础设施要昂贵一些，主要因为它是 一种新技术，而设备厂商尚未达到规模经济生产。材 料清单 (BoM) 成本也是目前增加这种价格差异的因素 之一。不过，6 GHz 以下解决方案与毫米波解决方案 之间的成本差距正在缩小，预计未来几年将会越来 越小。 围绕毫米波 AAU 有很多创新，生态系统提供的解决方 案也越来越经济。新设备有望采用专门设计的毫米波 射频集成电路（Radio-Frequency Integrated Circuit ， RFIC），能耗更低，设计更紧凑，风载更小，而且重 量更轻。此外，更高的 EIRP 可以覆盖更广的区域， 提高用户吞吐量。新的毫米波 AAU 也将更加依靠自 然冷却，前向回传的传输中使用增强型通用公共无线 电接口（Enhanced common public radio interface ， eCPRI）可以减少能耗。厂商的生态系统一直非常注 重寻找方法，进一步提高毫米波网络解决方案的成本 效益。 正如我们在第 3 节所述，即使短期内设备成本较高， 毫米波也已经有可能成为一系列部署场景中的高性价 比解决方案，因为它能够容纳比低频段高得多的带宽 和流量容量5G 毫米波波解决方的的生态成熟情 17 5G 毫米波经济性分析18 5G 毫米波经济性分析 3 2020-2025 年期间 的总体拥有成本 (TCO) 分析 在本节中，我们评估了在六个不同的场景中部署 5G 毫米波解决方案的成本效 益，在这一时期，毫米波具有很高的成本效益潜力： 两个场景 - 在大中华区和欧洲的一个假想的密集市区的户外地点进行部署。 三个场景 - 在大中华区的一个假想市区、欧洲的一个郊区和美国的一个村镇 部署 FWA。 一个场景 - 在一个假想的企业办公场所进行部署。 在密集市区和 FWA 场景中，我们基于卫星和颗粒度人口数据的分析，选取三个 不同的现实地区的平均值，构建了假想的部署区域，而对于室内场景，我们则 基于一个假想的大型密集办公空间展开分析。2020-2025 年期间的总体拥有态本 (TCO) 分析 19 5G 毫米波经济性分析 3.1 密集市区场景 考虑到各地至少需要 100 Mbps 的下载速度，我们发 现，在 2025 年之前，大中华区和欧洲的人口密集地 带除了最初部署的 5G 网络外，还需要扩充容量层。 在这两种场景下，用 5G 毫米波网络增加容量层都可 以节省成本。在大中华区，当高峰期联网用户数占总 用户数的比例超过 10%，且运营商的市场占有率也超 过 10% 时，就会出现这种情况。在欧洲，当联网用户 数占总用户数的比例超过 25%，且运营商的市场占有 率超过 10% 时，也会出现这种情况。 5G 毫米波的经济性在中国和欧洲之间是不同的，因 为前者预期有着更高的流量需求和技术采用率，人 口密度更大，并且在高频段有更广的可用带宽（例如 800 MHz 对比 400 MHz），所有这些条件都提高了 5G 毫米波部署的成本效益。 图 3 3.5 GHz 加 5G 毫米波网络的 TCO NPV 百分位基线：纯 3.5 GHz 的 TCO 资料来源：GSMA 智库 联 网 用户 欧洲 大中华区 纯202020-2025 年期间的总体拥有态本 (TCO) 分析 5G 毫米波经济性分析 我们的场景只考虑了户外产生的移动数据需求，并比 较了两种不同的 5G 部署策略： 5G 网络仅依靠中频段基站来实现覆盖和扩容： 我 们假设某运营商先是提供覆盖整个区域的 5G 中频 段频谱“覆盖 ” 层， 日 后 随 着 流 量 需 求 超 过部署容 量，使用新的 中 频段 基 站 （ 宏 基 站 和 小 基 站）来增 加网络密度。 5G 网络依靠中频段基站实现覆盖，依靠毫米波基 站额外扩容：与第一种部署策略相似，我们假设 某运营商先是提供覆盖整个区域的 5G 中频段频谱 “覆盖”层， 日 后随 着 流 量 需 求 超 过 部 署 容量，使 用毫米波专用 基 站（ 宏 基 站 和 小 基 站 ） ， 而不是中 频段基站，来增加网络密度。 在密集的市区，第二种部署策略（即中频段加 5G 毫米 波网络）的成本效益取决于两个主要因素。一方面， 9 这是一个保守的假设，因为每个用户的流量在这一时期保持不变，而且预计 5G 将带来新的用例，产生额外的非人为数据流量。 10 有关建模假设和资料来源的详情，请参阅附录。 11 假设活跃的联网用户为 10%，并且这些用户在任何时间点的下载速度都相同。 12 有关所考