雖然5G可能需要數(shù)年才能重現(xiàn)4G的市場(chǎng)主導(dǎo)地位,但其速度、容量,、延遲和滲透率使得5G成為許多電信運(yùn)營(yíng)商無(wú)法拒絕的機(jī)會(huì),。
德勤預(yù)測(cè),2019年將成為第五代(5G)廣域無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴(kuò)張的一年,。 2018年共有72家運(yùn)營(yíng)商測(cè)試5G,到2019年底,我們預(yù)計(jì)25家運(yùn)營(yíng)商將在其至少部分地區(qū)(通常為城市)推出5G服務(wù),,另有26家運(yùn)營(yíng)商將于2020年啟動(dòng),總數(shù)將增加一倍以上,。此外,,我們預(yù)計(jì)2019年將有大約20家手機(jī)廠商推出5G手機(jī)(第一款將于第二季度推出),到年底將出貨約100萬(wàn)部5G手機(jī)(預(yù)計(jì)在2019年銷(xiāo)售15億部智能手機(jī)),。屆時(shí)將售出100萬(wàn)臺(tái)5G調(diào)制解調(diào)器(也稱為熱點(diǎn)),,并將安裝約100萬(wàn)臺(tái)5G固定無(wú)線接入設(shè)備。
到2020年底,,我們預(yù)計(jì)5G手機(jī)銷(xiāo)量(1500萬(wàn)至2000萬(wàn)臺(tái))占所有智能手機(jī)銷(xiāo)量的約1%,,銷(xiāo)量將在2021年開(kāi)始起飛,這是零售商銷(xiāo)售超過(guò)1億部5G手機(jī)的第一年,。首批5G網(wǎng)絡(luò)對(duì)用戶而言最顯著的優(yōu)勢(shì)將是速度比現(xiàn)在的4G技術(shù)更快:峰值速度為每秒千兆位(Gbps),,可持續(xù)速度估計(jì)為每秒數(shù)百兆位(Mbps)。
5G的三個(gè)主要用途 —— 在短期內(nèi)
在2019年和2020年,,5G無(wú)線技術(shù)將有三個(gè)主要應(yīng)用,。首先,5G將用于真正的移動(dòng)連接,,主要是智能手機(jī)等設(shè)備,。其次,5G將用于連接“較少移動(dòng)”的設(shè)備,,主要是5G調(diào)制解調(diào)器或熱點(diǎn):專用無(wú)線接入設(shè)備,,小到足以移動(dòng),將連接到5G網(wǎng)絡(luò),,然后通過(guò)Wi-Fi技術(shù)連接到其他設(shè)備,。最后,將出現(xiàn)5G固定無(wú)線接入(FWA)設(shè)備,,其天線永久地安裝在建筑物或窗戶中,,為家庭或企業(yè)提供寬帶而不是有線連接,。
所有這些5G設(shè)備將在低頻段(低于1GHz,例如700MHz),,中頻段(1-6GHz,,例如大約3.5-3.8GHz)和毫米波(mmWave,例如28 GHz)的傳統(tǒng)和新型蜂窩無(wú)線電頻帶上操作,。雖然智能手機(jī),、調(diào)制解調(diào)器和熱點(diǎn)主要使用低頻和中頻,但5G FWA設(shè)備通常使用mmWave技術(shù)進(jìn)行操作,,這提供了比低于6 GHz頻率更高帶寬的潛力,。由于mmWave頻率難以穿透墻壁或某些類型的玻璃,因此許多5G FWA設(shè)備需要在窗戶或建筑物的外墻上安裝天線,。
5G智能手機(jī),。由于5G與4G手機(jī)的兩個(gè)關(guān)鍵組件(無(wú)線調(diào)制解調(diào)器和天線)存在差異,因此制作5G手機(jī)比人們想象的要復(fù)雜得多,。智能手機(jī)中的調(diào)制解調(diào)器通常與處理器位于同一芯片上,。高端手機(jī)捆綁的4G芯片在2018年的成本估計(jì)為70美元,;5G版本幾乎肯定會(huì)花費(fèi)更高,。一家領(lǐng)先的調(diào)制解調(diào)器/處理器制造商宣布,其5G芯片組將在2019年準(zhǔn)備就緒,,盡管供應(yīng)限制表明,,在下半年之前不會(huì)出現(xiàn)廣泛應(yīng)用。
更大的挑戰(zhàn)是為5G設(shè)計(jì)天線,。由于新的無(wú)線電技術(shù)將以28 GHz左右的頻率發(fā)射(需要由多個(gè)組合輻射器組成的窄波束,、高增益天線系統(tǒng))和頻率低于6 GHz(單元件、低增益,、全向天線),,5G天線的設(shè)計(jì)要比4G復(fù)雜得多。2018年,,最前沿的4G智能手機(jī)天線和前端成本通常約為20美元,,預(yù)計(jì)5G解決方案在2019年上市,幾乎肯定會(huì)帶來(lái)更高的價(jià)格 - 可能比這還要高得多,。
綜合這些因素,,2019年5G手機(jī)的組件成本可能比同類4G手機(jī)高出40-50美元,對(duì)于全球網(wǎng)絡(luò)連接數(shù)量相對(duì)較少的手機(jī)而言,,即使在可用的情況下,,也可能只有很小的覆蓋范圍。然而,,有一條好消息:電池壽命可能比4G剛推出時(shí)問(wèn)題要小,。芯片制造商表示,,他們預(yù)計(jì)首批5G手機(jī)的電池續(xù)航時(shí)間或多或少與目前4G手機(jī)一致。
5G調(diào)制解調(diào)器/熱點(diǎn),。第一個(gè)4G網(wǎng)絡(luò)于2009年12月啟動(dòng),。從2010年到2012年,零售商銷(xiāo)售了數(shù)以千萬(wàn)計(jì)的4G調(diào)制解調(diào)器/熱點(diǎn),,為設(shè)備制造商和收取無(wú)線訂閱費(fèi)的運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)了數(shù)億美元的收入,。這些小裝置,相當(dāng)于冰球的大小,,最初以200-300美元的價(jià)格出售,,但迅速降至100.9美元以下。它們是便攜式的,,人們用它們將手機(jī),、電腦、平板電腦和其他設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng),。但隨著越來(lái)越多的4G手機(jī)進(jìn)入市場(chǎng),,它們的銷(xiāo)量開(kāi)始下降,特別是因?yàn)橛脩裟軌蚴褂煤笃谛吞?hào)的智能手機(jī)作為4G熱點(diǎn),,無(wú)線地將其他設(shè)備連接到他們的手機(jī),,而不需要獨(dú)立的調(diào)制解調(diào)器。
我們預(yù)計(jì),,與4G調(diào)制解調(diào)器/熱點(diǎn)相當(dāng)?shù)?G技術(shù)也將取得類似的成功,,從而彌合5G網(wǎng)絡(luò)開(kāi)通與普通用戶能夠廣泛使用和負(fù)擔(dān)得起5G手機(jī)之間的差距。兩家最大的美國(guó)運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)公開(kāi)討論在移動(dòng)設(shè)備之前銷(xiāo)售調(diào)制解調(diào)器,,而一家主要芯片制造商的新5G芯片組太大,,不太可能安裝在智能手機(jī)上,但可以很容易地用于調(diào)制解調(diào)器,。由于調(diào)制解調(diào)器僅由收音機(jī),、天線和電池組成,因此它們的成本遠(yuǎn)低于智能手機(jī),,不需要屏幕(通常是手機(jī)最昂貴的部件),、攝像頭或光滑的機(jī)身。因此,,盡管手機(jī)在發(fā)布后的第一年或第二年內(nèi)將迅速被取代,,但調(diào)制解調(diào)器可能會(huì)成為新興5G市場(chǎng)的重要組成部分。應(yīng)該注意的是,,雖然調(diào)制解調(diào)器的信號(hào)將是5G,,但是從“puck”到它連接的設(shè)備(智能手機(jī),PC等)的信號(hào)將通過(guò)Wi-Fi或其他局域無(wú)線技術(shù),,這意味著根據(jù)技術(shù)的不同,,速度可能會(huì)降低,。
5G FWA設(shè)備。如上所述,,可以將大約精裝書(shū)大小的小天線放置在家庭或商業(yè)窗戶的內(nèi)部或外部,,庭或商業(yè)。(mmWave發(fā)射器通常位于普通的電線桿上,,而不是昂貴的專用塔,,并且可能使用多個(gè)波段,既有mmWave,,也有低于6GHz的波段,。)如果該發(fā)射器連接到高速光纖網(wǎng)絡(luò),用戶將享受數(shù)百M(fèi)bps的速度,,可能達(dá)到每秒千兆位的峰值,。天線將連接或連接到調(diào)制解調(diào)器/路由器,通過(guò)Wi-Fi在家庭或企業(yè)內(nèi)部分配高速信號(hào),,將無(wú)法實(shí)現(xiàn)5G速度的智能手機(jī),、計(jì)算機(jī)、平板電腦,、智能電視和其他連接設(shè)備連接起來(lái),。
一些美國(guó)航空公司已經(jīng)開(kāi)始使用mmWave和傳統(tǒng)頻率在少數(shù)幾個(gè)城市開(kāi)始有限的5G發(fā)射。還有許多美國(guó)以外使用mmWave的5G FWA設(shè)備試驗(yàn),;然而,,在這個(gè)時(shí)候,,美國(guó)以外唯一一家確定計(jì)劃在2019年推出的公司是澳大利亞運(yùn)營(yíng)商
請(qǐng)注意,,5G調(diào)制解調(diào)器/熱點(diǎn)和5G FWA設(shè)備的市場(chǎng)是提供無(wú)線連接作為傳統(tǒng)家庭寬帶的替代方案,而不是為移動(dòng)性提供4G替代方案,。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,,5G移動(dòng)市場(chǎng)(手機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和互聯(lián)車(chē)輛)可能會(huì)以數(shù)十億連接來(lái)衡量,,但在2019年,,大多數(shù)5G客戶可能會(huì)使用5G替代有線,不能替代4G,。以這種方式使用,,5G FWA相對(duì)于mmWave的適用性因國(guó)家而異。在光纖到戶或其他高速互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)無(wú)處不在且價(jià)格合理的地方,,F(xiàn)WA并不總能帶來(lái)特別的優(yōu)勢(shì)(盡管在某些情況下,,5G FWA提供的速度和/或容量比某些光纖解決方案更快且更高)。在有線不太廣泛和/或更昂貴的地方,,或者傳統(tǒng)蜂窩無(wú)線電頻帶中的無(wú)線容量已經(jīng)擁擠的地方,,mmWave解決方案可能更有用,。
實(shí)際上,全球許多互聯(lián)網(wǎng)用戶已經(jīng)完全依賴蜂窩無(wú)線數(shù)據(jù)來(lái)滿足其家庭數(shù)據(jù)需求,。根據(jù)2017年德勤調(diào)查,,在一些國(guó)家(如英國(guó),5%),,這一比例非常低,。但在其他國(guó)家(如美國(guó)、加拿大和土耳其),,近五分之一甚至更多的互聯(lián)網(wǎng)使用人群依賴蜂窩無(wú)線電波代替有線(圖1),。值得注意的是那里可能是有線和無(wú)線用戶之間的數(shù)字鴻溝,而后者有時(shí)會(huì)遇到較低的速度和/或容量,。這兩個(gè)用戶群在人口結(jié)構(gòu)上也有所不同:所研究的每個(gè)國(guó)家中僅限無(wú)線的消費(fèi)者在年齡,、收入、教育和其他因素方面存在差異,。
在一個(gè)無(wú)線和有線連接在不同地區(qū)都有意義的國(guó)家/地區(qū),,想要覆蓋最廣泛的客戶群時(shí),5G無(wú)線(低于6 GHz和mmWave頻率)與有線光纖策略結(jié)合使用時(shí)非常有用,。在加拿大,,該國(guó)三大運(yùn)營(yíng)商中已有兩家宣布了這樣一種混合策略,將FTTP用于光纖密度足夠高的家庭,,并用5G覆蓋其余部分,。一家運(yùn)營(yíng)商計(jì)劃通過(guò)FTTP覆蓋其1200萬(wàn)用戶中的900萬(wàn)用戶,并認(rèn)為使用5G無(wú)線技術(shù)可以“立即有機(jī)會(huì)”覆蓋另外80萬(wàn)用戶,。
通過(guò)幾代人的無(wú)線采用:它總是看起來(lái)這樣
對(duì)某些人來(lái)說(shuō),,我們對(duì)5G采用的預(yù)測(cè)可能看起來(lái)異常保守或悲觀。但我們認(rèn)為沒(méi)有理由懷疑5G的頭幾年看起來(lái)幾乎與4G(2009-10)的頭幾年完全一樣,。此時(shí),,5G的采用速度將比1998年推出的3G更快,但需要時(shí)間才能獲得廣泛認(rèn)可,。
4G在2009年底和2010年初推出,,只有少數(shù)運(yùn)營(yíng)商在有限的區(qū)域內(nèi)提供服務(wù)。雖然自那時(shí)起十年內(nèi)已經(jīng)部署了越來(lái)越多的4G網(wǎng)絡(luò),,但要想讓4G成為全球使用最廣泛的無(wú)線技術(shù),,需要到2019年,而且根據(jù)GSMA的數(shù)據(jù),,4G的使用要到2023,,也就是14年之后,才會(huì)超過(guò)全球所有用戶的50%。這意味著即使在2025年,,5G仍可能是一個(gè)相對(duì)小眾的技術(shù),,其預(yù)計(jì)的12億次連接僅占全球移動(dòng)非物聯(lián)網(wǎng)連接總數(shù)的14%(圖2)。各國(guó)之間會(huì)出現(xiàn)相當(dāng)大的差異:在那一年,,預(yù)計(jì)49%的美國(guó)用戶將使用5G技術(shù),,日本為45%,歐洲為31%,,中國(guó)為25%,,但在拉丁美洲、中東和非洲,,這一比例僅為個(gè)位數(shù),。
對(duì)速度的需求:理想與現(xiàn)實(shí)世界的條件
新的無(wú)線技術(shù)總能提供更快的速度,但速度至少可以表達(dá)三種不同的東西:在實(shí)驗(yàn)室或有限試驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)的速度,,理想條件下在現(xiàn)實(shí)世界中實(shí)現(xiàn)的峰值速度,,以及現(xiàn)實(shí)世界中實(shí)際用戶平均達(dá)到的速度。雖然5G仍處于早期階段,,但有一些數(shù)據(jù)表明每一種測(cè)量方法可能會(huì)是什么,。
5G實(shí)驗(yàn)室傳輸速度最快的紀(jì)錄為每秒1TB,而現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的紀(jì)錄目前為35 Gbps,。這兩項(xiàng)指標(biāo)都不能很好地反映現(xiàn)實(shí)世界的短期速度,,盡管長(zhǎng)期預(yù)測(cè)20Gbps可能是現(xiàn)實(shí)世界的峰值速度。
在實(shí)際條件下,,5G的網(wǎng)速可能低于35Gbps,,但仍然明顯快于4G網(wǎng)絡(luò),并且也比某些光纖和電纜解決方案更快,。一般來(lái)說(shuō),,峰值速度可能超過(guò)1 Gbps,但這只適用于理想位置的人,,非??拷l(fā)射器,并且在不忙時(shí)使用網(wǎng)絡(luò),。盡管如此,根據(jù)模擬,,基于兩個(gè)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)站點(diǎn)位置和頻譜分配,,中值數(shù)據(jù)速度將隨著升級(jí)到5G而激增?;诜ㄌm克福網(wǎng)絡(luò)的一次模擬,,估計(jì)中值速度增加了九倍,從56 Mbps增加到490 Mbps。倘若使用mmWave覆蓋范圍,,基于舊金山網(wǎng)絡(luò)的另一項(xiàng)測(cè)試增長(zhǎng)了20倍,,從4G用戶中值速度的71Mbps增加到5G用戶中值速度的1.4Gbps。與房地產(chǎn)一樣,,實(shí)現(xiàn)5G速度將歸結(jié)到位置,、位置和位置!
當(dāng)然,,速度并不是5G網(wǎng)絡(luò)的唯一優(yōu)勢(shì),。另一個(gè)潛在的好處是延遲更低:從設(shè)備向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送消息并獲得響應(yīng)所需的時(shí)間。 4G網(wǎng)絡(luò)的平均延遲大約為60毫秒(ms),,雖然可能存在相當(dāng)大的差異,,但理論上4G延遲可能低于此。但是5G網(wǎng)絡(luò)的延遲時(shí)間不到1毫秒,。即使在2019年,,5G的延遲也比普通的4G網(wǎng)絡(luò)低,盡管5G的平均延遲可能不會(huì)比4G低很多,,但最糟糕的情況下,,延遲可能會(huì)好得多。在5G的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中,,實(shí)際延遲已經(jīng)“低至9毫秒”,,盡管目前尚不清楚預(yù)計(jì)2019年推出的商用網(wǎng)絡(luò)的平均延遲是多少;20-30毫秒似乎是一個(gè)看似合理的數(shù)字,。
對(duì)于普通的消費(fèi)者或企業(yè)用戶,,以及對(duì)于大多數(shù)當(dāng)前的實(shí)際應(yīng)用,在0.1秒和0.02秒(分別為100毫秒和20毫秒)之間幾乎沒(méi)有實(shí)際差異,。然而,,隨著時(shí)間的推移,超低延遲對(duì)于支持物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用,、自動(dòng)駕駛汽車(chē),,以及使用觸覺(jué)反饋執(zhí)行遠(yuǎn)程手術(shù)可能非常重要,盡管這些應(yīng)用更有可能在2021年及之后實(shí)現(xiàn),,而不是在未來(lái)兩年實(shí)現(xiàn),,但需要超低延遲和超可靠網(wǎng)絡(luò),以保證可靠性,。
總結(jié)
到目前為止,,本文主要關(guān)注5G網(wǎng)絡(luò)用戶(無(wú)論是企業(yè)還是消費(fèi)者)最感興趣的5G方面。在這里,,我們更多地關(guān)注可能與網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商更相關(guān)的問(wèn)題,。
本文開(kāi)頭的預(yù)測(cè)僅涉及真正的5G網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備,,不包括那些幾乎肯定會(huì)將最新的4G LTE(長(zhǎng)期演進(jìn))技術(shù)(通常稱為4.5G)推廣為5G的運(yùn)營(yíng)商。對(duì)于用戶而言,,這種區(qū)別可能并不重要:4.5G和5G網(wǎng)絡(luò)都提供了每秒數(shù)百兆比特甚至每秒千兆比特的極高速度,。然而,對(duì)于運(yùn)營(yíng)商而言,,存在成本重要差異,。如果運(yùn)營(yíng)商可以提供超過(guò)4.5G的500 Mbps無(wú)線服務(wù),他們?yōu)槭裁匆ㄙM(fèi)數(shù)百億美元用于設(shè)備和無(wú)線電頻譜的資本支出來(lái)實(shí)現(xiàn)全球5G呢,?
實(shí)際上,,這個(gè)問(wèn)題有一個(gè)明確的答案,這與5G更大的容量有關(guān),。通過(guò)各種技術(shù),,預(yù)計(jì)5G的流量和網(wǎng)絡(luò)效率將比4G提高一百倍。這對(duì)所有運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)無(wú)關(guān)緊要:擁有大量頻譜但客戶相對(duì)較少的三等或四等運(yùn)營(yíng)商,,可能很好地在效率較低的4G網(wǎng)絡(luò)上提供類似5G的速度,。但是對(duì)于許多國(guó)家的領(lǐng)先運(yùn)營(yíng)商 - 例如美國(guó),菲律賓,,法國(guó),,愛(ài)爾蘭,澳大利亞和英國(guó),,其網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行容量高于其他一些國(guó)家,,提供更高速度的能力,實(shí)現(xiàn)均勻的高速,,每月更大的總?cè)萘?,只能升?jí)到5G。
說(shuō)到資本支出,,5G的前景看起來(lái)比最初想象的要好,。一項(xiàng)研究預(yù)測(cè),為實(shí)現(xiàn)5G,,運(yùn)營(yíng)商的資本支出占收入的比例需要從13%升至22%,,而這一比例需要在有限的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)。但隨著2018年的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)取得進(jìn)展,,北美,、歐洲和日本的許多運(yùn)營(yíng)商正在重新評(píng)估成本,并發(fā)布公眾指導(dǎo),,5G的資本支出強(qiáng)度將與其4G支出或多或少持平,。一個(gè)主要原因是他們都有“預(yù)裝”支出,通過(guò)積極投資更密集的光纖網(wǎng)絡(luò)(預(yù)計(jì)未來(lái)5G和支持今天的4.5G技術(shù)),,以及購(gòu)買(mǎi)為5G準(zhǔn)備就緒的無(wú)線電硬件,可以在發(fā)布到來(lái)時(shí)通過(guò)軟件升級(jí)到完整的5G。
應(yīng)該指出的是,,以上所有內(nèi)容僅適用于資本支出一次性投資,。目前尚不清楚5G可能對(duì)年度運(yùn)營(yíng)支出產(chǎn)生何種影響。
就頻譜而言,,早期跡象表明運(yùn)營(yíng)商的頻譜成本將比3G更接近4G(見(jiàn)圖3),。對(duì)于3G的推出,網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商在頻譜方面投入了大量資金:按每人每MHz的價(jià)格(MHz pop)來(lái)衡量,,英國(guó)的3G頻譜拍賣(mài)平均售價(jià)為3.50美元/ MHz pop,。然而,在4G推出之前的頻譜拍賣(mài)中,,運(yùn)營(yíng)商的花費(fèi)要少得多,,800 MHz頻譜的為0.60 美元/MHz pop,而2.6 GHz頻段的頻譜僅為0.07美元/ MHz pop,。 (重要的是要注意,,確切的頻段對(duì)價(jià)格很重要:較低的頻譜傳播更遠(yuǎn)并且更好地穿透建筑物,相當(dāng)于海景房,。因此,,頻譜越高,通常是MHz pop越低,。)根據(jù)一些早期拍賣(mài),,5G頻譜的價(jià)格,取決于頻段,,與4G頻譜的價(jià)格一致:圖3中六個(gè)國(guó)家的所有拍賣(mài)價(jià)格都低于0.20美元/ MHz pop,,而且兩個(gè)國(guó)家的價(jià)格低于一美分。
但是,,所有地區(qū)的頻譜價(jià)格都這么低,。意大利頻譜拍賣(mài)于2018年10月結(jié)束,價(jià)格就很昂貴,,700 MHz頻譜達(dá)到0.65美元/ MHz pop,,中頻3.6-3.8 GHz頻率售價(jià)超過(guò)0.42美元/ MHz pop - 遠(yuǎn)高于預(yù)期意大利市場(chǎng),實(shí)際上是預(yù)期的雙倍,。展望未來(lái),,如果意大利的經(jīng)驗(yàn)更為典型,那么運(yùn)營(yíng)商可能需要向上調(diào)整他們的預(yù)期,,至少要調(diào)高一點(diǎn),,因?yàn)樗麄冃枰Ц斗莔mWave頻譜的費(fèi)用。目前,,似乎沒(méi)有人為mmWave頻率支付額外費(fèi)用:即使意大利拍賣(mài)的價(jià)格也不到中頻的1%,。
盡管未來(lái)12至24個(gè)月5G的應(yīng)用曲線可能相對(duì)較淺,,5G重現(xiàn)4G在市場(chǎng)上的主導(dǎo)地位可能需要數(shù)年時(shí)間,但許多電信運(yùn)營(yíng)商出于速度,、延遲,、滲透、(尤其是)容量等原因,,有強(qiáng)烈的動(dòng)機(jī)加入5G潮流,。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí),我們將迎來(lái)一個(gè)快得多的世界,。