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全球5G发展洞察2022(上)

  【IT168资讯】2021年,全球经济艰难恢复,疫情影响持续。全球5G连接数呈快速增长之势;标准方面,R18 RAN预示5G向“卓越网络、智生智简、低碳高效”演进;Open RAN在分歧中继续发展;5G毫米波发展整体不及预期;预计2026年5G将占全球移动服务收入的近60%。

  5G连接数呈快速增长之势

  据GSA数据,截至2021年12月底,全球有145个国家/地区的487家运营商已经投资5G网络,包括进行5G网络试验、获得牌照、规划、部署和开通网络。相比2020年底412家增加了75家。

  商用方面,全球已有78个国家/地区的200家运营商推出符合3GPP标准的商用5G网络。其中,187家运营商已推出5G移动服务,83家运营商推出了符合3GPP标准的5G FWA服务。

  图1 全球投资5G运营商情况(来源:GSA)

  区域分布上,北美有143家运营商投资5G网络,31家运营商开通5G商用网络;亚太地区有108家运营商投资5G网络,45家运营商开通5G商用网络;欧洲、中东和非洲共236家投资5G网络,124家开通5G网络。

  5G SA网络继续普及,全球50个国家/地区的99家运营商投资5G SA网络,其中16个国家/地区的20家运营商已在公开网络中开通/部署5G SA网络。

  终端方面,全球180家厂商宣布推出或即将推出5G终端服务。截止2021年12月底,全球已发布1257款5G终端,而一年前为559款,增长了125%。目前,全球有600+款终端支持5G SA网络。其中5G手机614款,比2020年底的278款增长超120%。

  5G连接数呈快速增长之势。2021年底5G用户数已经超过7亿,GSMA预测2022年全球5G总连接数将达到10亿,截止2025年,5G连接数占总连接数的比重将从2021年的8%提升到2025年的25%。与此同时,4G主要增长市场在发展中国家,如撒哈拉以南非洲,到2025年全球4G连接占比将从2021年58%的高峰值回落到55%。

  图2 5G连接数占比预测(来源:GSMA)

  R18契合5G演进方向:卓越网络、智生智简、低碳高效

  3GPP在2021年4月27日会议上正式将5G演进的名称确定为5G-Advanced,为5G后续发展定义新的目标和新的能力。今年1月10日,3GPP正式批准首批RAN和SA两大方向的R18 标准立项,R18是5G-Advanced 的第一个版本。目前R18 RAN已经确定28个研究项目,其中有六项是“从0到1”的新增项目,包括双工演进、无线AI、网络节能、XR、UE聚合、网络控制直放站等。

  据中国移动集团级首席专家、3GPP RAN1副主席徐晓东博士介绍,R18标准演进布局围绕三个原则:“现在与未来”,既要兼顾商用需求痛点,也要兼顾未来涌现的新需求;“现有与新兴”,既要兼顾已有技术性能挖潜,也要兼顾新的技术趋势;“网络与终端”,既要考虑网络与终端间的能力呼应,也要考虑终端自主能力的扩展。

  双工演进即在TDD频谱上引入全双工,同时满足低时延和上行高速率的需求,从而适应XR和工业互联网对低时延和UL吞吐量同时提出的更高要求,同时解决4.9GHz公网和专网采用不同上下行时隙配比,组网时存在的交叉时隙干扰问题。

  无线AI即构建智能化无线接入网。R18中将明确基于AI的无线接入网的标准框架和工作流程。同时,R18版本基于AI的物理层研究聚焦仿真评估方法,可以用于客观评价基于AI的物理层用例的性能。

  网络节能即推进绿色5G。5G单站功耗接近4G的3-4倍,如何保证5G网络能耗适时可控是5G可持续发展的关键。3GPP R18希望通过标准定义的节能模式,帮助运营商实现全网统一的节能策略部署。

  XR即支持低时延大带宽交互式增强多媒体业务。XR作为新兴业务,要求在支持低时延高可靠的同时保证大带宽,R18要通过考虑针对网络容量及终端节能的解决方案,进一步提升XR业务的端到端用户体验。

  UE(用户终端)聚合即提高上行驱动业务的全网满意度。在视频监控、UAV直播、AR/VR的应用中,需要上行有超高速率(0.1G-1Gbps)、超大带宽和高可靠性。而UE上行的功率天然受限会导致一系列上行覆盖和边缘速率问题。采用UE聚合,通过提供面向UE之间高性能接口的多UE协同机制,可以解决上述问题。

  网络控制直放站即低成本解决网络覆盖问题。5G中、高频段信号面临容易被遮挡、穿透性能差等问题,导致网络中存在弱覆盖或覆盖漏洞,而R17直放站标准是假设直放站不具备灵活波束赋型以及网络控制干扰管理能力,无法充分发挥直放站部署优势,因此亟需低成本的网络控制直放站以满足FR2以及室外覆盖室内场景的需求。

  在这六项“从0到1”的研究项目之外,MIMO、高精度定位等其他22项是在原有立项基础上进行的演进和增强。R18立项高度契合5G网络演进三大方向:卓越网络、智生智简、低碳高效,保证5G网络建设战略顺利实施。

  Open RAN在分歧中继续发展

  Open RAN主要理念是分离硬件和软件、开放接口并降低成本。对一些运营商来说,推动Open RAN的主要原因是期望所谓的更快更强地控制功能开发、加强供应商多元化、获取新的服务和盈利机会以及提高一些边缘地区的网络覆盖,当然政府政策原因和降低成本也是驱动力之一。2021年一些运营商和国家政府积极促进Open RAN的发展,Open RF合规性工作组于 2021 年12月发布了其首个互操作性标准。

  对于Open RAN的前景,目前业界也存在分歧。

  作为Open RAN市场的积极推动者,日本乐天移动(Rakuten Mobile)以及美国的小型无线服务提供商Inland Cellular等认为Open RAN设备将比传统的、经典RAN设备便宜40%。Orange日前表示,从2025年开始,该公司计划只购买带有Open RAN接口的网络产品。

  沃达丰一直是Open RAN技术开发和使用的关键驱动者之一,此前在威尔士部署了首批现网Open RAN基站之一。随后,在康沃尔郡进行了Open RAN基站建设,以及英国首个5G Open RAN站点。沃达丰集团首席技术官Johan Wibergh在MWC 2022的演讲中表示,到2030年,沃达丰将在其欧洲网络30%的基站中使用Open RAN技术。背后的主要驱动力是需要减少投资,争取快速部署5G。欧洲目前的5G覆盖率较低,仅有10%的人口覆盖率,而中国和美国的5G网络则分别达到了60%和45%的人口覆盖率。

  分析机构Dell'Oro基于2020年初以来Open RAN收入的超预期,上调对于Open RAN持续增长的预期。预计到2026年,Open RAN收入将占到2G/3G/4G/5GRAN市场总额的15%左右,而在亚太地区占比有可能更大,约占2021-2026年所有Open RAN收入的40%以上。

  另外一些观点则完全相反。基于目前Open RAN在性能、产业生态上的进展,短期内恐难以得到爆发式发展,预计2022年商用部署仍将很少,发展仍是一个长期时间,还需要继续探索 。2021年11月,英国电信首席架构师表示,大家对Open RAN的认识的最大误区就是可节省成本,包括建设成本和拥有成本,同时由于管理集成的复杂性,也很难增加供应商数量。

  爱立信之前也曾在去年年底向美国联邦通信委员会(FCC)表示,Open RAN的性能无法与集成式RAN相提并论。即使按单位成本计算的费用节省估算是正确的,但这两种设备无法提供相同水平的性能。爱立信估算,Open RAN比集成式RAN要更加昂贵,因为Open RAN需要更多的设备才能实现基于专门目的构建的(Purpose-Built)解决方案可以提供的能力,并增加了系统集成成本。

  但这些争议并没有影响美国和欧洲一些国家政府资助Open RAN开发的步伐,一些运营商和厂商也在积极推动。

  5G毫米波仍需努力

  5G 毫米波部署备受期待,有望实现比以往更快的数据传输速率。

  2021年初已有120家电信运营商投资5G毫米波,2021年高通宣布与中兴通讯、中国联通、 TVU Networks四方在实验室环境下成功在26GHz频段上完成全球首次基于大上行帧结构的5G毫米波 8K 视频回传业务演示。

  客观上说,5G毫米波的推出比最初预期的要慢,在高密度区域的速度、带宽和延迟方面的性能未达到预期。

  一些厂商仍在不断努力加速部署。前不久的MWC2022上,中兴发布高功率5G毫米波CPE的传输速率已经顺利突破10Gbps。高通则将支持5G毫米波的荣耀演示手机和小米演示手机连接至中兴通讯网络设备,展示了基于28GHz频段4x200MHz毫米波频谱聚合实现超过8Gbps的峰值速度,让人看到了5G毫米波未来的应用潜力。

  同时,高通前不久推出的第五代调制解调器和射频系统——骁龙X70支持5G毫米波独立组网,这可以帮助不使用Sub-6GHz频段的运营商降低市场进入门槛,降低5G毫米波的部署成本,快速部署毫米波网络。

  图3 高通X70(来源:芯智讯)

  2022年,运营商们预计仍会优先投资中频段。虽然中频段不能保证像毫米波那样显著提高速度,但可以在大部分地区实现比4G高的速率。中国IMT-2020(5G)推进组2022年将会进一步推进毫米波系统和终端的互操作性,并适时启动“毫米波-only”的组网方案研究和测试验证。

  全球移动通信系统协会(GSMA)日前也再次呼吁各国政府优先考虑为5G提供中频频谱,如果分配足够,到2030年将支持采用该频段的服务为全球GDP贡献6100亿美元。GSMA频谱主管Luciana Camargos在演讲中指出,如果没有频谱方面的相关限制的话,5G在2030年将为我们带来9610亿美元的全球经济价值。

  图4 GSMA关于5G在2030年创造经济价值的预测(来源:GSMA)

  高、中、低三个频段的频谱资源对于5G和经济发展都是至关重要的。低频段方面,1GHz以下的频谱可以缩小数字鸿沟,提高农村和偏远地区的网络覆盖和容量,有助于这些地区更广泛利用5G网络发展经济。在理想情况下,中频段频谱在2030年将带来5G GDP影响中的6100亿美元,也就是总价值的65%。

  2026年5G将占全球移动服务收入的近60%

  全球移动数据流量在2021年增长了40%。据GSMA预测,运营商营收将从2021年1.08万亿美元增加到2025年的1.16万亿美元;2022年到2025年运营商资本支出预计将达6200亿美元,其中85%将用于5G发展。随着5G网络部署范围不断扩大、5G手机更加普及以及更多5G服务的涌现,未来几年5G移动服务收入将快速增长,进而驱动全球移动服务总收入持续增长。

  其中,随着符合 Rel.16标准的超可靠、低时延通信(URLLC)功能的推出,将推动增强型移动完带(eMBB)服务之外的新应用。与专用网络相结合,Rel.16中的 URLLC增强功能,将使企业能经部署超可靠、超高性能的网络。此外,随着 3GPP 的Rel.18 标准完成,V2X 将继续成为交通运输行业的重中之重,对实现自动驾驶汽车至关重要。

  图5 全球5G移动服务和FWA收入预测(来源:Omdia)

  因此,Omdia预计2026年全球5G移动服务年收入将达到5400.1亿美元,占当时全球移动收入的59.2%。而在5G实现商用的2019 年,5G仅占全球移动收入的0.7%。5G移动服务收入的增长将有助于将全球移动服务总收入从2019年的7985.7亿美元提高到2026年的9116.1亿美元。FWA是5G的首批用例之一。尽管5G FWA收入将强劲增长,但在5G移动收入中它仅占一小部分。2026年全球5G FWA收入将达到102.3亿美元。预计亚洲和大洋洲将成为5G移动收入最高的地区。

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