本文是由歐洲議會經(jīng)濟,科學和生活質(zhì)量政策政策司內(nèi)部政策總司按照ITRE委員會要求對5G的深入分析,作者是 Colin BLACKMAN和Simon FORGE,發(fā)表于2019年4月。該報告系統(tǒng)的檢視了5G商業(yè)模式、技術(shù)、挑戰(zhàn)以及在歐洲、美國、亞洲的部署進展,并從歐洲如何提高競爭力的角度給出了建議,不失為一面觀察中國5G的鏡子,也是我們系統(tǒng)了解全球5G競爭格局的重要報告。
0 前言及摘要
這項深入分析是由政策部門應ITRE委員會的要求編寫的。它將歐盟的5G部署與其他主要經(jīng)濟體 - 美國,中國,日本,韓國,新加坡和臺灣進行比較。在一系列指標上,歐盟比較好。但是,這不是一場短期比賽。5G比以前的無線技術(shù)更復雜,應被視為解決技術(shù)挑戰(zhàn)和制定明確業(yè)務案例的長期項目。
根據(jù)一系列技術(shù)標準和其他標準,歐洲與其他主要國家和5G發(fā)展經(jīng)濟體(如美國,中國,日本,韓國,新加坡和臺灣)相當。在分析各個國家參與者的市場和地位時,將國家和經(jīng)濟分類為5G技術(shù)(例如韓國,臺灣)的生產(chǎn)者,5G技術(shù)的消費者(例如新加坡)或兩者的分類是有幫助的。與美國,中國和日本一樣,歐洲屬于后一類。
事實上,在許多方面,歐洲處于有利位置,擁有先進的試點計劃,城市試驗和測試,以及對頻譜分配和分配的共識。與其他一些國家相比,它也具有一些關(guān)鍵的戰(zhàn)略優(yōu)勢。例如,盡管日本,美國或中國企業(yè)擁有所有權(quán),但它仍然是重要設備供應商(例如諾基亞和愛立信)以及各種關(guān)鍵集成電路設計者(例如ARM /軟銀)的所在地。此外,關(guān)鍵技術(shù)標準組織ETSI / 3GPP位于歐盟,是其所依據(jù)的技術(shù),標準和專利的智能中心。
越來越清楚的是,5G的部署成本將比以前的移動技術(shù)(可能是其三倍)更加復雜,并且需要更密集的基站覆蓋以提供預期的容量。歐盟委員會估計,它將耗資5000億歐元來實現(xiàn)其2025年的連通性目標,其中包括所有城市地區(qū)的5G覆蓋率。
由于5G是由電信行業(yè)及其設備制造商推動的,因此該行業(yè)正在開展一項重大活動,以說服政府,5G部署將極大地刺激經(jīng)濟和就業(yè)。但是,我們還沒有看到可以確保市場的重要“需求拉動”。這些活動也針對移動網(wǎng)絡運營商,但他們投資新技術(shù)和基礎(chǔ)設施的能力有限,因為他們對3G和4G投資的回報仍在收回。
“競賽”的概念是競選活動的一部分,但很明顯,這項技術(shù)需要比前幾代人更長的時間來完善。例如,中國認為5G至少是一個十年計劃,可以全面運作并在全國范圍內(nèi)全面推廣。這是因為與5G相關(guān)的技術(shù)要復雜得多。例如,目前尚未很好理解的一個方面是不可預測的傳播模式,其可能導致人類暴露于電磁輻射的不可接受水平。
該報告提出了四項建議,以改善5G在歐盟的長期成功:
•增加對5G的長期研發(fā)工作對于理解多個傳播未知數(shù)(例如,在mmWave頻率下使用MIMO測量和控制RF EMF暴露)至關(guān)重要。
•需要對業(yè)務模型進行更詳細的研究,以更好地確定5G的目標,范圍和收入來源。
•5G網(wǎng)絡政策應基于鼓勵基礎(chǔ)設施共享和基礎(chǔ)設施與服務的分離。
•為小型無線接入點(SAWAP)的部署開發(fā)輕量級監(jiān)管框架,這對于所設想的5G網(wǎng)絡的密集化至關(guān)重要,對于在必要的大規(guī);旧陷p松部署至關(guān)重要。
1 5G的挑戰(zhàn)1.1簡介
移動運營商和設備商承諾推出一種新的無線技術(shù),稱為5G,這可以為移動設備提供高速且可靠接入。更重要的是,5G基于全新架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)可以更好的應用于智慧城市、先進制造業(yè)、醫(yī)療和車聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)。
如果滿足歐盟2025年連接目標,這個目標包括:5G覆蓋城市和鄉(xiāng)村、在競爭性數(shù)字單一市場實現(xiàn)全連接、邁向歐洲千兆社會,那么整個成本大約為5000億歐元。
鑒于投資規(guī)模的巨大性,移動運營商需要讓政府相信5G的確能夠帶來經(jīng)濟和社會效益,而不是單純的營銷炒作。比如給行業(yè)政策制定者一種假象,讓他們認為各國之間的競爭焦點是誰能夠第一個推出5G服務和歐洲落后了。
電信業(yè)和主流媒體每日熱衷于報道關(guān)于5G的最新的發(fā)展和誰在這場比賽中領(lǐng)先了。但是關(guān)于更基本問題,比如:5G到底是什么,能夠用于什么、是否安全、是否物有所值以及否有人愿意為此付錢,卻鮮有答案。
分析美國、中國以及其他國家的戰(zhàn)略來看,歐洲最重要的教訓是亞洲國家開發(fā)和部署新的無線技術(shù)是一個更長遠的項目,那么短期比賽到底又能意味著什么呢?(Jefferies,2017)。
本報告檢視了5G的商業(yè)模式,技術(shù),標準,試點示范和全球商業(yè)推廣的現(xiàn)狀,以比較歐盟與美國,中國和其他亞洲國家的進展。
1.2 5G的商業(yè)模式
5G的目標之一是以10Gbps的寬帶速度提供移動和固定互聯(lián)網(wǎng)接入,比當前技術(shù)LTE的理論速度快約100倍。該背后的商業(yè)驅(qū)動因素是:
•更快地傳輸更大量的數(shù)據(jù),用于滿足娛樂內(nèi)容的視頻和社交網(wǎng)絡上的實時流媒體需求。
•減少移動網(wǎng)絡上用于游戲和某些垂直行業(yè)業(yè)務應用的響應時間(或延遲),例如:實時制造和過程控制的物聯(lián)網(wǎng)(IoT)應用。
國際電信聯(lián)盟(ITU)將5G業(yè)務模型分為三個用例,每個用例都有不同的通信需求:
•增強型移動寬帶(eMBB),旨在通過更高速率的視頻通道進行娛樂,視頻社交網(wǎng)絡和多媒體通信。
•大規(guī)模機器類型通信(mMTC),設計用于每平方公里數(shù)十萬設備的廣域覆蓋,通常用于確保廉價、 軟硬一體娿設備的無處不在的低功耗的連接,例如:監(jiān)控城市的空氣質(zhì)量。
關(guān)鍵機器類型通信(cMTC),用于實時監(jiān)控和控制,具有極低的端到端延遲和高可靠性。這些可稱為超可靠的低延遲用于工業(yè)工作流程的通信(URLLC),例如智能電網(wǎng)中的能量分配自動化,工業(yè)過程控制和傳感器網(wǎng)絡,其中在可靠性和低延遲方面有嚴格的要求。
最重要的是,當前的移動網(wǎng)絡運營商(MNO)的商業(yè)模式可能受到工業(yè)用戶的挑戰(zhàn)。這些用戶不愿為昂貴的5G連接付費,特別是對他們而言,在智能制造等行業(yè)可能出現(xiàn)新的商業(yè)模式:網(wǎng)絡所有權(quán)和運營的新模型。在垂直工業(yè)部門(例如航空航天和汽車制造,建筑,衛(wèi)生服務,公用事業(yè)等)中,行業(yè)參與者可能成為普遍的5G網(wǎng)絡建設者,所有者和運營商。此外,可能存在多運營商“小小區(qū)”網(wǎng)絡,在普通公眾需要連接的情況下,出現(xiàn)網(wǎng)業(yè)分離的情況(應用服務和基本網(wǎng)絡基礎(chǔ)設施分離)。
1.3 5G帶來了新的挑戰(zhàn)
對于5G而言,與前幾代移動基礎(chǔ)設施相比,獲得更高數(shù)據(jù)速度和更低延遲的技術(shù)方法非常復雜。5G修改了基本的蜂窩無線電技術(shù)模型:
•波束成型技術(shù):一種不是在基站周圍的一部分小區(qū)上發(fā)送廣域廣播,而是使用“有源天線”技術(shù)形成一組可控無線電波束,其功率集中在一個小區(qū)域 接收手機。
•更高的數(shù)據(jù)速率需要更高的頻率和更大的帶寬:盡管在5G Phase 1提出了低頻率(UHF范圍內(nèi)頻率),但是更高的頻段也被提出來,這些頻段此前多用于雷達和微波鏈路。是否會發(fā)生這種情況仍有待商榷。部分運營商在高頻頻率進行了商業(yè)測試(例如,在美國的AT&T,28GHz)。新頻段遠高于UHF范圍,無論是厘米(3-30 GHz)還是毫米頻段(30-300 GHz)和普遍“mmWave”,但目前的技術(shù)挑戰(zhàn)是成本太高。在這些較高頻段中,更多頻譜仍然未分配,因此更寬頻帶的更寬頻帶對于更多信道而言也是空閑的,并且也更高每個信道的數(shù)據(jù)速率。消費者作為目標用戶是否會重視更高的數(shù)據(jù)速率尚不清楚,或者他們是否需要更高的容量,或者能夠負擔得起手機和服務資費(Webb,2018)。預計運營商的帶寬為100 MHz至400 MHz,而UHF頻道的帶寬為10至20 MHz(Bertenyi,2017)。這可以同時為更多用戶提供服務,并且對于期望更加密集的人類用戶群(可能是更快的數(shù)據(jù)速率)或物聯(lián)網(wǎng)機器用戶的商業(yè)模型可能需要。
•更短的范圍,更多的干擾和室內(nèi)穿透:無線電信號的有效范圍與頻率的平方成比例地減小。這對蜂窩無線電網(wǎng)絡的資本成本具有重大影響。雖然目前正在試用的許多5G網(wǎng)絡將使用低得多的頻帶,但是未來提出的那些較高頻率可能僅提供數(shù)百甚至數(shù)十米的傳播范圍。更高頻率的信號也會受到更多天氣的干擾,包括 雨,雪,霧以及障礙物 - 濕潤的樹葉或建筑物及其墻壁。這意味著,在較高頻率下,如果基于穿墻或窗戶穿透,室內(nèi)使用可能是有問題的。因此,重新使用現(xiàn)在強調(diào)現(xiàn)有的UHF頻段以及3-10 GHz范圍內(nèi)的頻段(“中頻”),為5G信號提供更大的范圍,同時減少技術(shù)挑戰(zhàn)。
1.4 網(wǎng)絡密集化的挑戰(zhàn)
應根據(jù)網(wǎng)絡經(jīng)濟學來理解上述趨勢的含義,網(wǎng)絡經(jīng)濟學由信號傳播特性決定。較短的范圍意味著更多的基站和更高的成本,如圖1所示。
隨著更高的頻率和更短的范圍,基站將更緊密地封裝到給定區(qū)域中,以提供完全覆蓋,避免“非點”。每個“蜂窩”的覆蓋面積較小,20至150米的范圍可能是常見的配置。小區(qū)半徑20米意味著每平方公里約800個基站(或小區(qū)域無線接入點(SAWAP)。這與使用大型或“宏站”的3G和4G形成鮮明對比,它們提供2-15公里或更長的范圍,因此可以覆蓋更大的區(qū)域,但同時用戶更少,因為他們擁有更少的個人信道。SAWAP的概念已經(jīng)在LTE中用于在某些程度上在阿姆斯特丹和新加坡等城市進行非現(xiàn)場填充,但沒有達到5G所設想的規(guī)模。
這種密集的網(wǎng)絡部署將是昂貴的,不僅在安裝方面,而且在獲得規(guī)劃許可和任何授權(quán)的成本和延遲方面也是如此。因此,對于擁有5G小型蜂窩的城市覆蓋,歐盟成員國簡化和協(xié)調(diào)其授權(quán)許可和規(guī)劃許可流程,以實現(xiàn)歐盟標準的致密化方法是明智的:
•需要小基站標準,為歐盟提供高質(zhì)量室外和室內(nèi)蜂窩連接的前進方向,以支持輕觸監(jiān)管制度,這對確保每平方公里數(shù)百個小基站的快速部署至關(guān)重要。
•主要工作將包括大規(guī)模的安裝人員培訓和認證
•通過令人滿意的設計和安裝實踐,提供美學意義上的設計,降低公眾的反對意見.EECC試圖通過各種措施(主要是第57條)來解決這個問題。
1.5 更密集的網(wǎng)絡成本可能會推動共享基礎(chǔ)架構(gòu)
在目前全球電信行業(yè)不確定的狀態(tài)下,對新投資和重大投資的呼吁都不受歡迎,特別是那些具有不確定性的商業(yè)模式的投資 - 總體成本和回報不明確。
5G可以變革基礎(chǔ)設施所有權(quán)模式,既可以共享物理網(wǎng)絡也可以共享頻譜,或者通過服務和網(wǎng)絡的分離,因此玩家可以選擇網(wǎng)絡層或服務(Marti,2019a)。這種經(jīng)過新的的商業(yè)模式可能會引入“中立主機”的概念 - 擁有和運營網(wǎng)絡的第三方以及共享許可頻譜當前基礎(chǔ)設施競爭模式的替代方案(Small Cell Forum,2017)。專業(yè)的5G網(wǎng)絡運營商/所有者中立的方式支持所有服務,受到全球最大的運營商的歡迎(Grijpink,Härlin,Lung和Ménard,2019)。商業(yè)模式是否依賴于基礎(chǔ)設施中立主機,還是具有運營商所有權(quán)的較小形式共享網(wǎng)絡基礎(chǔ)設施尚不清楚。
1.6 5G標準仍有待最終確定
雖然下一代移動無線電業(yè)務的技術(shù)標準尚未最終確定,但歐盟,美國,中國和其他國家仍計劃成為第一個部署工作廣告的國家網(wǎng)絡。ETSI / 3GPP SDO的5G網(wǎng)絡標準的初始規(guī)范于2017年發(fā)布,但第一個5G標準3GPP Release 15的其余部分于2018年9月出現(xiàn)。它支持28 GHz mm波頻譜和MIMO天線陣列技術(shù)。因此,2019年將是國際電聯(lián)批準的ETSI / 3GPP工作標準的關(guān)鍵一年,其中5G被稱為國際移動2020年電信(IMT-2020)。正在討論三個頻譜范圍:
此外,世界各地的主要移動網(wǎng)絡運營商都期待2020年完整版的后原型設備,包括一系列手機。但是,上述范圍并不包含所有可能性。例如,中國目前支持2.6G用于5G(Handford,2019),這可能會影響其他國家。
在歐盟,無線電頻譜政策小組(RSPG)贊成3.6 GHz頻段(3.4-3.8 GHz),26 GHz頻段(24.25-27.5 GHz)和現(xiàn)有歐盟統(tǒng)一的UHF頻段,用于1 GHz以下的移動業(yè)務,例如,在UHF范圍內(nèi)的700 MHz頻段及以上,在其第三種觀點(RSPG,2018)中。
可以在10月至11月在沙姆沙伊赫舉行的世界無線電通信大會(WRC-19)上達成關(guān)于頻譜標準的協(xié)議。它應該確定特定光譜的使用。
在接下來的四年及以后的三個全球區(qū)域中,每個區(qū)域都有5G的頻段。為籌備WRC19,首先制定區(qū)域規(guī)則。CEPT ECC PT-1下的工作組負責歐盟針對WRC的頻譜提案。目前在頻譜上的發(fā)展歐洲5G的協(xié)調(diào)仍需要更多的努力,建議的頻段包括3.6 GHz和26 GHz頻段。考慮到WRC-19的準備工作,歐盟各國也有國家戰(zhàn)略,歐盟成員國的重點是3.6 GHz頻段,但也關(guān)注27.5-29.5 GHz頻段。
3GPP Release 15支持高速視頻增強移動寬帶(eMBB),超可靠低延遲通信(URLLC)和大規(guī)模機器類型通信(mMTC)。它完成了機的端到端規(guī)范。這些將被蘋果,三星和其他人使用。現(xiàn)在將構(gòu)建各種版本的處理器和硬件市場營銷,如來自ARM,英特爾,蘋果,三星高通等的無線調(diào)制解調(diào)器和處理器芯片組。來自諾基亞,愛立信和思科等供應商的首批小型蜂窩基站也是基于這個規(guī)范。
R15支持所謂的新無線電(NR),它是5G將使用的兩個主要頻率范圍的無線電空中接口。這些頻率范圍1(FR1)低于6 GHz且遠高于此值厘米和毫米范圍內(nèi)的頻率,或稱為mmWave范圍的頻率范圍2(FR2)(Bertenyi,2017)。5G NR還支持試用試驗的配置,稱為非獨立模式。它基于LTE用于核心網(wǎng)絡,具有5G RAN和5G手機。獨立模式是完整的5G實現(xiàn),具有5G核心網(wǎng)絡和5G手機。
下一代3GPP 5G標準貢獻版本16適用于智能城市,大型機器通信和互聯(lián)車輛等的物聯(lián)網(wǎng)應用,預計將于2019年12月或早期發(fā)布。
2020年移交國際電聯(lián)工作組批準。3GPP已于2017年12月批準了非獨立(NSA),并于2018年1月批準了5G獨立(SA)標準,以完成第15版。
根據(jù)過去的經(jīng)驗,未來十年可以在幾個進一步的版本中完成完整的5G標準。但是,只有當且僅當如此,才能實現(xiàn)無線電技術(shù)的全部范圍。
該技術(shù)被可以使用它的垂直行業(yè)所采用,所采用的商業(yè)模式超過了當今的移動運營商。
1.7 5G電磁輻射與安全
人們對5G引起的射頻電磁輻射暴露對健康和安全造成的潛在影響產(chǎn)生了重大關(guān)注。輻射暴露增加可能不僅來自5G中更高頻率的使用,還來自不同信號聚合、動態(tài)性質(zhì)以及復雜干擾效應,尤其是在密集的城市地區(qū)。
5G無線電發(fā)射場與前幾代產(chǎn)品完全不同,因為它們在兩個方向上都有復雜的波束形成傳輸 - 從基站到手機以及返回。盡管光束高度聚焦場,但它們隨時間和運動而快速變化,因此信號水平和模式作為閉環(huán)系統(tǒng)相互作用,因此是不可預測的。對于實驗室外的實際情況,尚未對其進行可靠對應。
國際非電離輻射防護委員會(ICNIRP)發(fā)布指南限制暴露于電場,磁場和電磁場(EMF),歐盟成員國根據(jù)ICNIRP指南的理事會建議1999/519 / EC,問題在于目前,無法準確模擬或測量現(xiàn)實世界中的5G輻射。
2.領(lǐng)先國家的5G部署
這一節(jié)我們總結(jié)了在5G計劃中被認為最先進的國家和經(jīng)濟體的5G部署情況 - 美國,中國,日本,韓國,新加坡和臺灣。
2.1美國
四大移動網(wǎng)絡運營商(AT&T和Verizon,以及Sprint和T-Mobile)的計劃將決定美國未來五年5G的進展。它們在術(shù)語“5G”方面非常多樣化,他們的商業(yè)模式,推出時間表以及將使用哪些部分頻譜。目前只有原型手機可用,但預計2019年將首次推出消費者版本。
所有移動網(wǎng)絡運營商都已開始試用5G技術(shù)和設備,計劃于2019年底進行商業(yè)發(fā)布。聯(lián)邦通信委員會(FCC)于2018年11月舉行了高頻頻譜拍賣(即10 GHz以上),但目前還不清楚將提供中頻頻譜(即高于3 GHz - 6 GHz的UHF頻段)。到2019年初,已有16個州制定了立法,以便更容易部署小型蜂窩。
Verizon:2018年10月,Verizon推出了“5G Home”,聲稱它是第一個商用5G服務,超過其專有的5GTF網(wǎng)絡標準。速度范圍從300 Mbps到1 Gbps,具體取決于位置。
它在四個大城市的部分地區(qū)提供固定無線接入(FWA)寬帶,用于家庭連接,2019年更多。服務費為每月70美元或現(xiàn)有客戶每月50美元。
薩克拉門托5G網(wǎng)絡的獨立現(xiàn)場測試顯示,該市約有10%的5G家庭覆蓋率(Dano,2019)。但是,所使用的FWA技術(shù)是預標準版本,可能在3GPP標準設備可用時被替換。Verizon的網(wǎng)絡基于28 GHz頻譜,并持有許可證。這個頻段適合快速數(shù)據(jù)下載,但不適用于大型數(shù)據(jù)區(qū)域。Verizon聲稱距離發(fā)射機站點和潛在客戶的位置約300米,但現(xiàn)場測試顯示其大約一半。自2017年以來,Verizon一直在測試mm-wave 5G服務在11個城市(安娜堡,亞特蘭大,伯納茲維爾,布羅克頓,達拉斯,丹佛,休斯頓,邁阿密,薩克拉門托,西雅圖和華盛頓特區(qū))。它展示了2018年超級碗的5G視頻通話以及2018年2月諾基亞和高通的5G NR數(shù)據(jù)實驗室傳輸。2018年6月,Verizon測試了雙向數(shù)據(jù)傳輸和多載波聚合以及戶外非常高的速度。2018年8月,Verizon與諾基亞成功地將5G NR信號傳輸?shù)揭苿榆囕v,使用頻譜在新澤西州試驗中的28 GHz頻段。然后在2018年9月,它使用帶有諾基亞5G無線電的5G原型核心網(wǎng)絡完成了對華盛頓28 GHz測試車的5G傳輸?shù)臏y試設備。它還在華盛頓特區(qū)和明尼阿波利斯的商業(yè)試驗中傳輸了5G信號,并為其5G NR網(wǎng)絡提供了原型用戶設備。
T-Mobile USA:相比之下,雖然T-Mobile并沒有忽視高頻段頻率,但它并不想浪費其600 MHz的頻譜投資。為了證明mmWave不是一個5G的先決條件,T-Mobile最新的5G演示,于2019年1月開通,運行頻率為600 MHz。它的目標是2019年初的商業(yè)發(fā)布。MNO預計基于5G的FWA(固定無線接入)覆蓋范圍將在未來5年內(nèi)為多達三分之二的美國人口提供100 Mbps的數(shù)據(jù)速率,并在2024年覆蓋美國的90%(歐洲5G天文臺,2019年) )。600 MHz頻段將成為發(fā)射和首次部署的載波,第二階段將有28 GHz和39 GHz頻段。他們的策略是展示高速,早期覆蓋范圍廣,并在美國市場占據(jù)優(yōu)勢。
在拉斯維加斯舉行的2019年1月消費電子展上,它宣布使用600 MHz頻段進行首次數(shù)據(jù)和視頻通話。使用3GPP最新的5G新無線電(NR)標準,運行與英特爾和愛立信(Bosnjak,2019)合作設計和創(chuàng)建的實驗性5G設置,與公司的實時商用(LTE)網(wǎng)絡集成。T-Mobile還確認了一個成功的三頻段視頻通話,利用其最新技術(shù),通過三個不同的頻段--600 MHz,28 GHz和39 GHz連接三個用戶。因此,T-Mobile將在2019年將600 MHz 5G部署的資本支出從2018年的58億美元擴大到2019年的61億美元(TelecomLead,2019),增長6%。
T-Mobile于2018年8月與愛立信和諾基亞簽署了兩份價值35億美元的合同,以支持全國范圍的5G NR網(wǎng)絡部署。根據(jù)合同,愛立信將為T-Mobile提供5G NR硬件和軟件,以及愛立信用于管理的數(shù)字服務軟件。T-Mobile還宣布到2020年在達拉斯,拉斯維加斯,洛杉磯和紐約市推出移動5G的目標城市。
AT&T:2018年12月21日,AT&T成為美國第一家宣布推出基于3GPP標準的移動5G發(fā)布商用網(wǎng)絡的公司。它計劃在2018年底之前向12個城市推出5G服務。有趣的是,AT&T仍保留5G用于固定無線接入(FWA)。
將在2019年進一步推出另外19個城市。其技術(shù)合作伙伴包括愛立信,三星,諾基亞和英特爾,這是自2017年初以來在FWA和移動領(lǐng)域進行的四項全市試驗5G(歐洲5G天文臺,2019年),展示了其首款采用mmWave頻譜的移動5G設備以及“首次毫米波移動5G瀏覽會議”。
此外,AT&T一直在提供自己的5G形式,引起了一些爭議,稱為5G +,但實質(zhì)上是LTE的升級。AT&T建議Netgear Nighthawk 5G移動熱點設備在AT&T的5G +網(wǎng)絡上運行,但超過mmWave頻譜而不是UHF。有爭議的是,它將其LTE網(wǎng)絡標記為5G Evolution或5G E,這是圍繞5G大肆宣傳的明顯例子(Reardon,2019)。
AT&T還為12個城市的密集城區(qū)提供5G熱點,并在2019年擴展到其他7個城市的部分地區(qū)。在家中,Netgear Nighthawk 5G移動熱點設備(或“冰球”) 將在AT&T的5G +網(wǎng)絡上運行28 GHz mmWave頻譜。5G +網(wǎng)絡覆蓋范圍之外的客戶將能夠使用該設備獲得最佳接收的本地移動網(wǎng)絡,例如AT&T的5G演進LTE網(wǎng)絡(帶載波聚合)。請注意,早期的5G客戶設備和資費計劃并不便宜。Nighthawk熱點設備的初始成本為499美元,具有15 GB的數(shù)據(jù)計劃合同5G每月花費70美元。
Sprint:規(guī)模小得多的MNO,計劃在2019年上半年實現(xiàn)商業(yè)發(fā)布。九個目標城市的mmWave網(wǎng)絡客戶應該擁有韓國LG的第一款5G智能手機
到2019年中期。它在2.5 GHz范圍內(nèi)測試了5G,用于2018年亞特蘭大超級碗的密集環(huán)境,并為飛行員智能手機提供軟件升級。Sprint擁有美國任何MNO的2.5 GHz頻譜,并建議通過大規(guī)模MIMO在城市中心重用LTE和5G,因此它可以利用其當前的宏小區(qū)站點和塔(Alleven,2018) )。Sprint仍在討論與T-Mobile USA的合并提議,希望將其2.5 GHz 5G網(wǎng)絡與城市中心結(jié)合使用T-Mobile用于農(nóng)村和郊區(qū)的600 MHz網(wǎng)絡,未來的厘米頻段接近26 GHz,更高,適用于未來密集的城市環(huán)境。
結(jié)論
美國正朝著某種形式推出5G移動寬帶,但不一定是整體的,精心策劃的運營。它更像是一套臨時的商業(yè)演習。其中一些只是重塑現(xiàn)有的LTE,而不是提供新穎的網(wǎng)絡。在UHF范圍(300 MHz至3 GHz)中重用LTE頻譜非常重要。后者的決定可能是由于其大型農(nóng)村空間和位于海岸線的高密度城市中心的地理位置所致。因此,對于高厘米頻段(25-30 GHz及更高頻段)的5G的堅持可能不如亞洲和歐盟的密集大都市那么合理。
一個重大挑戰(zhàn)涉及行政當局阻礙小型基站推出的障礙。對許多小型基站的需求意味著長時間的延遲和高成本。盡管如此,地方法規(guī)繼續(xù)占上風。聯(lián)邦通信委員會對light-touch制度和最低許可成本的授權(quán)。這導致地方政府和中央政府之間在必須獲得推出許可的原則上存在廣泛的分歧收費。地方政府,特別是在較大的城市,與FCC(Zima,2018)爭論不休。美國聯(lián)邦通信委員會2018年8月的任務授權(quán)正面臨一些法院挑戰(zhàn),這些挑戰(zhàn)超越了當?shù)貙Α皁ne touch”權(quán)力的反對意見。
2.2中國
中國投資了一項5G國家行動計劃,通過中央政府的支持來協(xié)調(diào)其行業(yè)研發(fā)和部署工作。自2015年以來,通過三家國有移動運營商 - 中國移動,中國聯(lián)通和中國電信,在全國范圍內(nèi)組織了5G投資。到2020年,5G的廣泛商業(yè)發(fā)布將針對該國最新的五年計劃。
中國的電信運營商自動致力于實現(xiàn)這些目標。2019年12月,向所有三家移動網(wǎng)絡運營商發(fā)放了5G的運營許可證。
中國工業(yè)政策管理部門和國家監(jiān)管機構(gòu)——工業(yè)和信息化部(MIIT)的發(fā)言人已經(jīng)確認了加速5G技術(shù)的商業(yè)化,以及針對5G許可證的進一步射頻計劃的工作!爸袊請蟆痹I(yè)和信息化部副部長陳肇雄的話說,工信部正在加緊推進努力推動5G技術(shù)的成熟,旨在打造完整的產(chǎn)業(yè)鏈,為5G的商業(yè)開發(fā)打下堅實的基礎(chǔ)。
盡管這位部長沒有提供5G許可的具體時間表,但工信部此前曾表示,它預計將在2019年下半年頒發(fā)5G許可證(TeleGeography,2018)。在2017年6月,工信部邀請公眾就計劃使用3.4-3.6 GHz和4.8-5.0 GHz 5G技術(shù)頻段進行評論。在此過程中,工信部注意到現(xiàn)有的潛在破壞服務,主要是無線電廣播,衛(wèi)星地球站和射電天文學。
同時,它還開展了關(guān)于在24.75-27.5 GHz厘米和37-42.5 GHz毫米范圍內(nèi)使用mmWave頻譜進行5G業(yè)務的咨詢。2018年3月,工信部告訴當?shù)孛襟w,政府預計將在2019年下半年發(fā)放商業(yè)5G許可證。此外,工業(yè)和信息化部可能會盡早分配必要頻譜的特定權(quán)利,以便及時推出5G網(wǎng)絡(TeleGeography,2018a)。2019年1月,工業(yè)和信息化部在各個城市宣布使用原型設備的第一個5G網(wǎng)絡臨時5G許可證(Shen,2019)。
因此,中國政府正在開放大量的中頻和高頻頻譜,從低厘米頻段(3-30 GHz)和毫米頻段(30-300 GHz)開始。關(guān)鍵頻譜頻段很可能是3.4-3.6 GHz和4.8-5.0 GHz,但在其最新的審議中,也分配了2.6 GHz。中國的監(jiān)管機構(gòu)已承諾發(fā)布至少100 MHz的中頻段每個MNO的頻率在3.4-3.6 GHz范圍內(nèi),但每個MNO的頻帶頻率為2 GHz。工信部有2019年下半年計劃的最終頻率分配。在中國的國家規(guī)劃,拍賣狀況尚不清楚,因為向老牌企業(yè)發(fā)放許可證更為常見。
中國為5G分配頻譜也是獨一無二的 - 因為工業(yè)和信息化部在三個移動網(wǎng)絡中分配了不同的頻段。中國移動(目前的市場領(lǐng)導者)可能受益最多獲得2515-2675 MHz和4.8-4.9 GHz頻段。這個2.6 GHz頻段通常是4G頻段,也可能是5G頻段,比較高頻率的頻段更長,降低了新網(wǎng)絡的成本。
中國電信獲得3.4-3.5 GHz,中國聯(lián)通獲得3.5-3.6 GHz(Handford,2019)。在歐盟和其他地方,后一種頻帶通常被視為5G的主要頻率。
此外,中國的每個MNO都有不同的商業(yè)發(fā)布日期,其中2019年為中國移動,但2020年中國聯(lián)通和中國電信。然而,更仔細的分析揭示了對5G推出計劃的其他四個關(guān)鍵影響:
•根據(jù)5G倡議所要求的研究工作有更長的時間 - 至2025年以及最終發(fā)展的2030年 - 因為考慮了技術(shù)挑戰(zhàn)如此重要。這些可能需要重新思考移動技術(shù)理論的一些基本前提。中國移動2016年對整個移動模型進行重新設計的演示(Blackman和Forge,2016)表明了許多重大的技術(shù)障礙,從重新思考動態(tài)MIMO波束成形的天線工程到基本的蜂窩模型和香農(nóng)的通信能力理論。
•移動運營商無法控制5G的物理部署。這是全球最大的移動基站站點運營商中國鐵塔的控制,已經(jīng)有190萬個發(fā)射站點(目前是UMTS和LTE宏小區(qū))。遷移到5G將涉及在中國部署6600萬到1.64億個小型小區(qū)(吳超哲和余海寧,2017)),為5G設想的短程小型小區(qū)。
•中國在室內(nèi)覆蓋方面存在嚴重問題,因為其設定的國家RF EMF限制相對較低。出于健康原因,RF EMF最大值設置為低。因此,它需要5G以獲得更好的室內(nèi)覆蓋,而不僅僅是作為傳統(tǒng)5G應用(更快的多媒體,聯(lián)網(wǎng)車輛和物聯(lián)網(wǎng)應用)提出的商業(yè)模式。如果在LTE / UMTS的當前水平上致密化顯著增加,則5G可滿足此需求。中國還有其他障礙。例如,考慮到推出任務的規(guī)模,缺乏訓練有素的人員。因此,中國正在為小區(qū)基站的新一代技術(shù)人員準備大規(guī)模的培訓課程。
預計到2030年,總體投資將是高位且長期至少每年至少為2000億日元(約260億歐元)。中國信息通信技術(shù)研究院是工業(yè)和信息化部的研究機構(gòu),預計2020年至2030年間國內(nèi)5G網(wǎng)絡的投資將達到2.8萬億日元(約合3700億歐元)(Bien,2017)。
政治,經(jīng)濟和安全問題可能會減緩中國的進步。
所有中國移動網(wǎng)絡運營商都進行了廣泛的5G試驗,并致力于5G商業(yè)發(fā)布。來自CCS Insight的數(shù)據(jù)顯示,到2022年,中國市場可能是5G的最大市場。然而,中國5G技術(shù)的發(fā)展還有其他政治和經(jīng)濟影響,這可能會大大減緩其進展。它們與關(guān)鍵設備制造商的國家地位以及中國5G技術(shù)研發(fā)領(lǐng)導者華為(金融時報,2019b)有關(guān)。歐盟成員國(主要是法國,德國,英國和波蘭以及美國和日本)的安全問題揮之不去,已經(jīng)阻礙了其參與2020年最大商業(yè)推廣活動的努力。美國似乎最關(guān)心的是通過向伊朗和朝鮮民主主義人民共和國出售設備來破壞經(jīng)濟制裁,以及盜竊知識產(chǎn)權(quán) - 而不僅僅是對采購的安全擔憂。歐盟成員國更擔心其核心網(wǎng)絡設備,無線接入網(wǎng)絡和任何5G智能手機的不安全因素。這種出口限制可能會減緩其在5G的進展,因此在全球范圍內(nèi)收集的技術(shù)知識,組件設計,制造規(guī)模經(jīng)濟和實際推廣經(jīng)驗方面的進步將受到限制。
結(jié)論
從長遠角度看中國的投資計劃,華為的問題(以及中國的主要競爭對手,中興通訊面臨同樣的問題)以及將其室內(nèi)接待升級的內(nèi)部情況。5G的主要作用,中國最終可能引領(lǐng)世界。但那可能是在2025年到2030年之間?傮w而言,由于上述各種原因,預計會在2019年晚些時候開始推遲。
2.3 日本
自2014年以來,政府在2016年采用了5G路線圖,并致力于發(fā)布更多頻譜。內(nèi)政和通信部(MIC)。已投入約3億美元用于推廣5G及未來技術(shù),如物聯(lián)網(wǎng),機器人等(歐洲5G天文臺,2019年)。拍賣的具體計劃尚未公布,但擬議于2020年開展商業(yè)運營,預計2019年春季日本將分配5G光譜(歐洲5G天文臺,2019年)。關(guān)鍵頻譜帶尚未確定,但可能包括4.5 GHz,28 GHz,39 GHz和90 GHz(TeleGeography,2018b)。移動網(wǎng)絡運營商專注于2020年奧運會前的廣泛部署,因此進行了試點試驗。因此,日本預計將在2019年第二季度首次推出商業(yè)廣告(Milne,2019)。
2018年5月30日,NTT DOCOMO與NEC進行了一次試驗,在兩個含有128個元件天線的基站之間協(xié)調(diào)波束成形。他們聲稱這是世界上第一個成功的5G通信,并注意到5.5 Gbps的吞吐量,8個用戶擁有原型5G手機。川崎市的試點示范使用4.5 GHz頻段內(nèi)的基站間協(xié)調(diào)來控制波束成形(TeleGeography,2018b)。其他NTT DOCOMO試驗使用了28 GHz。
為了未來的發(fā)展,MIC計劃在2020年為東京奧運會和殘奧會商業(yè)化5G服務,并且仍在決定將哪些頻段分發(fā)給該國的移動網(wǎng)絡運營商。三個現(xiàn)有的MNO,NTT-DOCOMO,SoftBank和KDDI,一直在使用一系列頻譜來支持他們的5G測試,包括4.5 GHz頻段(DOCOMO,SoftBank和KDDI),28 GHz頻段(DOCOMO,SoftBank和KDDI) ,39 GHz頻段(DOCOMO)和90 GHz頻段(DOCOMO)(TeleGeography,2018b)。
隨著挑戰(zhàn)變得明顯,5G的實用主義顯而易見,然而,最近在其試點之后,一些日本的移動網(wǎng)絡運營商正在對5G的技術(shù)挑戰(zhàn)采取更務實的觀點,公開提請注意各種困難。在歐洲2019年1月在布魯塞爾舉行的5G會議,NTT DOCOMO副總裁Takehiro Nakamura以及該公司5G實驗室的總經(jīng)理說:“我們提供了5G的夢想,但我們現(xiàn)在需要解釋現(xiàn)實“(Marti,2019)。他接著說,許多MNO的合作伙伴顯然似乎“對5G產(chǎn)生了誤解”,因此他強調(diào)移動行業(yè)需要對早期的5G部署提供更加現(xiàn)實的觀點:
•在NTT DOCOMO參與的5G試驗之后,他強調(diào)了兩個主要的誤解:覆蓋面和性能。雖然有些人認為5G將隨處可用,但他認為大多數(shù)人都知道情況并非如此。第一次推出5G只會在人口稠密的地區(qū)。
•為了補償缺少連續(xù)頻譜,需要所有頻譜帶,即低頻,中頻和高頻。
•5G網(wǎng)絡延遲將根據(jù)每個網(wǎng)絡的狀況和到終端的距離而變化 - 而且向垂直行業(yè)解釋這一點至關(guān)重要。
•最值得注意的是,這些要點突出了LTE將繼續(xù)發(fā)揮的重要作用.Mak Nakamura強調(diào)了一些行業(yè)的不同之處,堅持認為每個地方都有10 Gbps的數(shù)據(jù)速率,延遲時間為1毫秒。
結(jié)論
日本于2014年開始進行5G試驗,因此對實際挑戰(zhàn)有近五年的了解。因此,最近減少炒作的嘗試很有意思,它也與中國的觀點相呼應 - 這項技術(shù)需要比以前想象的更長的時間才能實現(xiàn)。
2.4韓國
韓國中央計劃的信息通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)政策需要早期采用者支持高科技出口,因此其行業(yè)和政府現(xiàn)在定位于試圖引領(lǐng)商業(yè)5G產(chǎn)品,以實現(xiàn)全球銷售。為了支持早期推出5G移動業(yè)務,在2018年6月拍賣了3.5 GHz和28 GHz頻段的頻段(TeleGeography,2018c)。實現(xiàn)這一點需要政府直接干預,以開辟所需的主要頻段。此外,科學和信息通信技術(shù)部(MSIT)承諾向移動網(wǎng)絡運營商提供“無限制”的稅收優(yōu)惠,如果他們共同推出5G并共享一個共同網(wǎng)絡。三星此前已表示將為運營商提供5G硬件,因此他們可以在2018年12月完成初始5G傳輸,2019年3月商業(yè)化(Horwitz,2018)。
2018年2月,韓國冬季奧運會試點演示是早期5G投資和試驗的焦點,這些移動設備由KT等MNO進行試驗,其網(wǎng)絡速度為20 Gbps,延遲時間低于1毫秒,目標是每平方公里超過一百萬臺設備。它的目的是為現(xiàn)代公共和用戶部門提供自動駕駛汽車服務,而芯片組供應商英特爾試用其高分辨率8K視頻通過KT網(wǎng)絡。這引入了具有有源MIMO天線的5G基站,光纖到天線以減少基站的延遲,在mmWave頻段內(nèi)實現(xiàn)微波現(xiàn)場回程多種路由可靠性,以及mmWave操作測試。
商用5G發(fā)布計劃最初計劃于2019年3月推出,所有移動運營商--SK Telecom,KT Corp和LG Uplus - 參與單一5G部署,因此所有人同樣面臨風險。移動運營商甚至同意在同一天(一個富有想象力地稱為“韓國5G日”的日期)推出。然而,韓國現(xiàn)在已經(jīng)與飛行員一起練習了一年,并且在成功推出全球之前,已經(jīng)從LTE推出完善其在國內(nèi)市場的產(chǎn)品的經(jīng)驗。在一個有點令人驚訝的舉動中,根據(jù)該共享推出日期的協(xié)議,SK Telecom,LG Uplus和KT在2018年12月1日早些時候在許多城市推出了他們的5G服務。但最初這些產(chǎn)品僅適用于
一些城市的大型企業(yè)客戶。因此,運營商似乎已經(jīng)加速推出,或者至少基于他們的第一次有限的初始測試傳輸進行營銷,以產(chǎn)生更嚴重的影響 - 可能由管理層指導,確保韓國可以通過真正的5G產(chǎn)品獲得第一名(不是Verizon提供的非標準5G產(chǎn)品,也不是AT&T改名的LTE產(chǎn)品美國聲稱)。
首爾,釜山和其他五個城市的部分地區(qū)提供原型服務。但是,應該指出的是,2018年12月的5G部署不適用于配備5G的智能手機移動設備將于2019年4月發(fā)布。在12月推出時,三家無線運營商計劃首先使用路由器提供5G服務 - 這些設備可以連接到Wi-Fi設備。5G智能手機服務將于2019年3月上市(門多薩,2018年)。
當然,最大的韓國公司三星也將參與其大規(guī)模集成(LSI)業(yè)務,為5G制造芯片組。三星更喜歡28 GHz頻譜,其中它比3.5 GHz更強大,將成為早期(2019年和2020年)5G獨立(SA)部署的基礎(chǔ),使其優(yōu)于華為。該集團希望從其新的產(chǎn)品系列中受益用于5G(Cho,2018)的無線調(diào)制解調(diào)器芯片和物聯(lián)網(wǎng)傳感器,可以大量銷售給下一代5G產(chǎn)品開放的行業(yè)。
結(jié)論
在許多方面,韓國的5G動機與其他國家的動機完全不同。其目標是完善其5G設備,尤其是芯片組。用于軟件定義無線電的那些LSI基板調(diào)制解調(diào)器,射頻集成電路和MIMO天線芯片可以成為每個5G基站和5G智能手機的基礎(chǔ),既可用于自己的智能手機銷售(三星,LG等),也可以銷售給所有其他智能手機供應商,包括中國人和臺灣人。在某些方面,該國是其出口的實驗室。因此,韓國將在2019年第一季度推出(Milne,2019)。
2.5 新加坡
信息通信媒體發(fā)展管理局(IMDA)正在針對特定方向協(xié)調(diào)新加坡的5G工作 - 針對那些作為主要驅(qū)動因素的垂直行業(yè)經(jīng)濟 - 高科技制造(半導體和數(shù)字設備制造和組裝),飛機維護和金融服務等技術(shù)服務。IMDA將進行監(jiān)管并促進這些領(lǐng)域的5G部署。作為第一步,它在工廠和工業(yè)區(qū)等校園場地的實驗室條件下為有針對性的飛行員提供5G開發(fā)支持。
垂直部門,設備供應商和當?shù)剡\營商參與。這是在2017年開始的一次公眾咨詢,利益相關(guān)者,如政府所有的MNO Singtel,回答說詳細地。利益相關(guān)者要求獲得許可協(xié)議,額外頻譜和小小區(qū)站點可用性方面的支持,所有這些都是IMDA從事供應的。因此,新加坡有一個集中組織的5G倡議,基于政府的支持,為5G作為工業(yè)支持基礎(chǔ)設施提出了非常具體的目標。它不期望在2020年之前完成標準和完全商業(yè)化,因此正在為此做準備。
改計劃不考慮消費者細分。相反,使用現(xiàn)有技術(shù),使用小型基站的各種密集化工作都在手中,并且一些擴展用于共享針對現(xiàn)有許可運營商的許可和未許可頻譜。針對擁擠的城市位置的現(xiàn)有移動網(wǎng)絡的小型蜂窩基礎(chǔ)設施擴展基于Wi-Fi和LTE技術(shù)。它正在地鐵站,商場,行人專用區(qū)等部署。從本質(zhì)上講,新加坡正在為5G小型電池的未來致密化進行排練。
主要合作伙伴是現(xiàn)任運營商Singtel,新加坡主權(quán)財富基金淡馬錫(Temasek)持有多數(shù)股權(quán)。Singtel于2017年與愛立信共同建立了一個5G開發(fā)卓越中心(CoE)。該CoE的目標是在2020年以后在新加坡進行廣泛的5G部署,重點關(guān)注智能城市,物聯(lián)網(wǎng),自動駕駛汽車和姊妹項目的應用。Singtel和愛立信三年內(nèi)投資200萬新元(約130萬歐元)的適度融資是第一個試點的初始投資,新加坡的5G移動網(wǎng)絡基礎(chǔ)設施,以支持其未來的智能國家計劃。為了鼓勵無人機,如果它促進了行業(yè)的5G技術(shù)和服務試驗,則不需要許可證在新加坡。此外,IMDA正在放棄頻譜許可證費用,因為此類試驗的目的是協(xié)助行業(yè)要更好地了解5G將如何在現(xiàn)實環(huán)境中發(fā)揮作用以及潛在的好處針對不同的部門。5G試驗可以利用現(xiàn)有的IMDA技術(shù)試驗(“TT”)和市場試驗(“MT”)框架。通常,TT可以用于設備測試和任何研發(fā)電信服務,同時可以執(zhí)行MT以評估未在新加坡商業(yè)部署或提供的新技術(shù),服務或產(chǎn)品的商業(yè)潛力。因此,TTs必須是非商業(yè)性的。
與愛立信合作的Singtel是第一家在東南亞展示5G的公司,展示了2016年全球首個端到端低延遲網(wǎng)絡。為實現(xiàn)這一目標,IMDA提供了從1427 MHz到80 GHz的大約15個頻段5G(不包括800 MHz頻段)。目前mmWave波段實驗的目的是了解傳播特性和5G部署的更高頻率范圍的性能。為促進試驗,IMDA將提供6 GHz以上頻率范圍內(nèi)可能在5G國際上進行協(xié)調(diào)的所有頻段。
新加坡的第一個5G試驗項目于2018年底由Singtel和愛立信在Singtel Comcentre推動的一項計劃中進行了測試。該飛行員使用無人機和自動駕駛汽車技術(shù)進行了演示使用愛立信符合3GPP標準的5G技術(shù)進行測試。試驗的頻譜由IMDA分配給試驗網(wǎng)絡,該網(wǎng)絡可以提供5G覆蓋,增強的移動寬帶(eMBB)速度和低延遲。目前,華為還在新加坡進行5G網(wǎng)絡測試(Reichart,2018),與MNO M1合作。
結(jié)論
在許多方面,新加坡雖然是一個獨特的商業(yè)和管理創(chuàng)新環(huán)境,但對于歐盟來說,它比美國或中國更有用。特別是因為這項技術(shù)的目標是密集的城市中心。它以一種務實地看待商業(yè)案例的方式平衡現(xiàn)有的UHF技術(shù)和5G,而不是希望“建立它和它們將來”綜合癥。
2.6臺灣
臺灣正在投資5G,并采用自己的5G戰(zhàn)略及其推出。它是由全球半導體制造中心驅(qū)動的,因此必須滿足其集成電路設計的需求客戶(如Apple,聯(lián)發(fā)科技,高通等)為5G和5G的高頻無線電調(diào)制解調(diào)器電路提供新型數(shù)字信號處理器,并為自己的國家提供改進計劃寬帶網(wǎng)絡。
最重要的是,它可以用作原型芯片組的試驗場。政府已關(guān)閉其2G和3G網(wǎng)絡作為其對該島的覆蓋范圍擁有LTE的領(lǐng)域已經(jīng)完成。市場預計到2020年才會發(fā)布5G許可證,因此推出的時間表尚不清楚。
作為移動和固定線路通信的現(xiàn)任運營商,Chungwha Telecom(CHT)與諾基亞和愛立信簽約,與其試用的5G網(wǎng)絡合作。審判的目標是更好地了解現(xiàn)實世界的能力,從而為加速采用5G的國家戰(zhàn)略做出貢獻。已經(jīng)建立了兩個初始的5G導頻網(wǎng)絡來測試5G的不同特定功能。在CHT-TL體育場項目中,由于其高用戶密度,正在研究大規(guī)模MIMO天線。相比之下,5G的移動性正在高速鐵路上進行評估,即青浦(Small Cell Forum,2018)。這些導頻在3GPP非獨立(即具有LTE核心網(wǎng)絡)和3.5 GHz和28 GHz頻段中的獨立模式中使用5G NR,并且在1.8 GHz和2.1 GHz頻帶中與LTE共存。
臺北市政府正在與現(xiàn)任CHT的公私合作伙伴關(guān)系(臺北國際會議中心,臺北音樂中心和新沂等多個地點的城市試驗臺)推行智慧城市5G項目區(qū),智能監(jiān)控。這些區(qū)域是2020年下半年可以部署最初的商業(yè)前5G服務的地方。
在技術(shù)供應方面,臺灣的研發(fā)工作主要針對半導體行業(yè)。臺灣政府撥款將用于研發(fā)5G芯片組,完整智能手機等產(chǎn)品,小型基站,云自組織網(wǎng)絡,軟件定義網(wǎng)絡,邊緣計算等,用于聯(lián)網(wǎng)汽車和智能城市等應用。垂直部門5G項目,例如正在探索工廠自動化系統(tǒng)。
結(jié)論臺灣依靠其主要的ICT供應商取得經(jīng)濟上的成功和技術(shù)領(lǐng)先,等等,韓國將5G視為全球銷售的技術(shù)。因此,臺灣必須投資于自己的5G基礎(chǔ)設施,以便將其用作學習工具。這是其引領(lǐng)的工業(yè)戰(zhàn)略的一部分全球出口。臺灣可能在現(xiàn)場測試中落后于日本和中國,但其在最新半導體制造方面的實力將確保其在為基站和手機提供若干關(guān)鍵部件方面的存在。它的產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略往往是補貼有前途的領(lǐng)域的關(guān)鍵行業(yè)趕上并超越,但是在需求更加確定之前推遲進行重大投資。臺積電是已經(jīng)生產(chǎn)出第一款5G無線調(diào)制解調(diào)器和高通5G系統(tǒng)芯片處理器。這可能是全球出口推動的準備階段,預計2020年全球需求將大幅增加。
3.歐盟內(nèi)其他主要國家進行比較3.1歐盟進展總結(jié)
隨著2018年12月通過EECC,監(jiān)管框架增加了一個連通性目標,其中包括城市地區(qū)不間斷的5G覆蓋范圍和主要的陸地運輸路徑。所有成員國現(xiàn)在必須清除5G“先鋒”頻段(700 MHz,3.5 GHz和26 GHz),并在2020年底之前重新分配它們。但是,所有成員國都不太可能各國將實現(xiàn)這一目標。目前,已有九個成員國公布了他們的5G行動計劃 - 奧地利,法國,芬蘭,荷蘭,西班牙,瑞典,德國,盧森堡和英國(歐洲5G天文臺,2019年)。歐洲在5G試驗數(shù)量方面表現(xiàn)突出,到2019年初,所有28個成員國共進行了138次試驗。但是,根據(jù)歐洲5G觀測站的數(shù)據(jù),僅有7%的5G先驅(qū)頻譜被指定。天文臺的記分牌指出,700 MHz頻段的82%,3.5 GHz頻段的87%和26 GHz的96%以上仍未分配。
3.1.1 5G試驗城市
2016年9月制定的5G行動計劃最終于2017年12月得到了歐盟理事會的確認。該計劃旨在到2020年在每個成員國的一個主要城市推出商用5G試運行 - 為5G試驗城市。要求候選城市公布自己的5G試驗和試點計劃。截至2018年8月底,已經(jīng)制作了至少35個試驗城市的非詳盡清單包括阿姆斯特丹,阿威羅,巴塞羅那,巴里,柏林,布里斯托爾,埃斯波,根特,拉奎拉,倫敦,馬德里,馬拉加,馬泰拉,米蘭,奧盧,帕特雷,普拉托,斯德哥爾摩,塔林和都靈,在法國,九大區(qū)域城市:貝爾福,波爾多,杜埃,格勒諾布爾,拉尼翁,里爾,里昂,馬賽,南特,索菲亞安蒂波利斯和圖盧茲。2018年8月加入了另外三個城市:阿威羅,布里斯托爾和根特。預計將至少有45個試驗城市,因為未來的擴張將包括巴黎以及巴黎郊區(qū)的10個城市,包括Châtillon,Linas-Monthléry和Saclay。
5G試驗城市的作用是主持技術(shù)并展示服務,收集垂直行業(yè)用例。與私營部門相比,城市作為公共實體,即使在類似的用例中也通常具有不同的利益。城市會更加注重電子健康,能源,交通,智能建筑和數(shù)字服務門戶,全面關(guān)注智慧城市概念。這些試驗應該考慮到真實用戶環(huán)境的影響城市。當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)和居民的最大參與是關(guān)鍵優(yōu)先事項。
3.1.2 數(shù)字跨境走廊
為了對合作連接和自動移動項目中的實時5G連接進行實時測試,已經(jīng)建立了10個“數(shù)字跨境走廊”。作為內(nèi)部的旗艦用例歐洲5G垂直戰(zhàn)略,連接和自動駕駛(CAD)正在考慮沿歐洲運輸路線進行5G部署。長期目標是創(chuàng)建完整的生態(tài)系統(tǒng)圍繞車輛,超越目前歐洲合作智能交通系統(tǒng)(CITS)路線圖所針對的安全服務。歐盟的整體準備情況如圖1所示。
3.2 歐盟對其他國家的排名
在比較5G的國家或地區(qū)進展時,在投資者和公眾的技術(shù),部署和接受方面,務實的評估取決于國家或地區(qū)的目標是用戶,生產(chǎn)者還是兩者:
A型:用戶國家。這些國家是技術(shù)的消費者,主要來自其他地方,因此重點是低成本的寬帶服務。政府可能會根據(jù)其產(chǎn)業(yè)政策或國家運營商的商業(yè)推動,將5G用于其他行業(yè)。
B型:制片人國家。成功的衡量標準是關(guān)鍵5G產(chǎn)品的全球銷售:半導體元件,設備和軟件。推出全國5G網(wǎng)絡國家產(chǎn)業(yè)政策作為測試產(chǎn)品對抗全球競爭的早期試驗場。
C型:兩者都有。其目標是開發(fā)全球銷售的網(wǎng)絡設備和芯片組,并在內(nèi)部推出本地寬帶服務技術(shù)。每種能力可能有不同程度,政府干預和作用可能有很大差異。
在這一指標上,由于經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的原因,歐盟的表現(xiàn)相當不錯,盡管對于承諾10年推出的10年來說,歐盟仍處于初期階段。首先,歐洲擁有諾基亞和愛立信的兩家主要網(wǎng)絡設備生產(chǎn)商,他們擁有全球約50%的電信設備市場以及一些核心專利。一些重要的半導體供應商(例如ARM,恩智浦(NXP)位于歐盟,即使現(xiàn)在由日本,美國或中國投資者擁有。此外,歐盟還是5G國際標準ETSI / 3GPP的主要機構(gòu),這意味著Sophia Antipolis是其背后技術(shù),標準和專利的智能中心。因此,在圖2中,歐洲位于日本附近,但低于中國。所示模式的原因部分也是四種市場力量的結(jié)果,下面將對此進行研究。
3.2.1 5G成功的因素
排名不僅考慮了技術(shù)進步,還考慮了與5G部署相關(guān)的實際因素。在技術(shù)能力之后,關(guān)鍵因素將是在密集網(wǎng)絡時可以輕松部署大量小型蜂窩。中國和亞洲四小龍在這方面具有優(yōu)勢,因為他們的政治結(jié)構(gòu)和文化意味著他們可以在不需要公眾同意的情況下強制部署。相比之下,在美國部署小型電池必須克服合法性 市政府和州一級的挑戰(zhàn)是響應FCC提出的輕觸規(guī)定。政府在指令經(jīng)濟中的推動,政治權(quán)力下降到地方政府層面,提供了顯著的競爭優(yōu)勢。作為回應,根據(jù)EECC第57條,歐盟正在制定SAWAP部署制度,旨在從2020年開始免費安裝。
第三個因素涉及規(guī)模以及誰是5G活動背后的驅(qū)動力。營銷活動的水平是關(guān)鍵,設備供應商和運營商對政府進行了大量游說以及政府的公眾。第四個因素是本土市場的規(guī)模。它需要具有支持本地5G產(chǎn)品的第一版本以及全國市場測試的關(guān)鍵尺寸在全球推廣發(fā)布之前改進它們。例如,2017年華為50%的銷售額位于其本土市場,占據(jù)全球領(lǐng)先地位(Fildes,2019a)。
這些因素總結(jié)在圖3中。在5G的關(guān)鍵技術(shù)方面,韓國和臺灣在集成電路(IC)技術(shù),工藝和工廠方面處于領(lǐng)先地位。
他們受到政府的壓力擴張。因此,在韓國,僅次于三星SK Hynix的第二大廠商正在建立新的生產(chǎn)中心,為四個新工廠投資1070億美元,用于射頻電路和存儲芯片生產(chǎn),以及50個生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴的生產(chǎn)綜合體(Jung) -A,2019)。通過快速和大規(guī)模投資,SK海力士和三星
目標是讓擁有舊技術(shù)的中國IC工廠退出新的5G市場。因此,通過快速推出5G網(wǎng)絡來完善其在該領(lǐng)域的5G芯片組,可以滿足韓國的利益!
3.2.2 5G和不同的產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略模式
5G倡議中有三個主要參與者 - 首先是可以投資的政府,然后是供應商和運營商。這三位球員之間政治經(jīng)濟地位的推動因素基于檢查工業(yè)戰(zhàn)略以管理創(chuàng)新促進增長的三個組件按影響順序排列:
•最強大的驅(qū)動力 - 政府產(chǎn)業(yè)政策,以刺激國家或地區(qū)產(chǎn)業(yè)
•次要驅(qū)動因素 - 供應商對MNO和政府的壓力
•下屬司機 - 運營商接受合理的商業(yè)案例和投資需求。分析顯示了5G促進和融資的三種模式 - 歐盟的模式,亞洲生產(chǎn)國的不同版本,以及美國的獨特形式,如圖所示 在圖4中。
4.結(jié)論和建議4.1為5G項目提供資金
由于5G的努力主要由設備供應商推動,因此正在進行重大的營銷活動并不奇怪。這種行業(yè)的努力因其長尾而得到加強供應鏈 - 半導體元件,軟件,管理運營和設備供應商 - 共同為主要運營商服務。
在移動電信領(lǐng)域,MNO通過在線訪問作為主要的增長收入來源,主導了網(wǎng)絡收入流。然而,市場已成為日益飽和,收入下降。在密集的城市環(huán)境中,5G寬帶可能會通過增加智能手機流量來重振他們的財富,主要是為互聯(lián)網(wǎng)平臺供電在線服務(社交網(wǎng)絡,娛樂視頻流,游戲等)。它還可以使MNO在工業(yè)用戶的物聯(lián)網(wǎng)應用中建立新的收入流。
因此,設備供應商的目標是鼓勵MNO投資另一輪寬帶網(wǎng)絡基礎(chǔ)設施。設備供應商是傳統(tǒng)的運營商來源借款,以便使用未來的收入分期購買設備。然而,供應商的市場價值,收入和利潤 - 以及他們自己的借貸能力,或資助新的營運資金網(wǎng)絡近期有所下降。與此同時,歐盟電信運營商的總市值從2012年的2340億歐元降至2018年的1330億歐元(Fildes,2019b)。
所有這些意味著,當市場價值和股價下跌時,運營商的資金就會減少。他們聲稱資本成本太高(Genish,2018),當然還有銀行沒有2000年可用于3G的盈余。
全球移動網(wǎng)絡運營商正在考慮新基礎(chǔ)設施及其融資需求不可避免的增長帶來的影響。對他們開放的選擇包括推遲對新5G的投資盡可能長的基礎(chǔ)設施,和/或最終在升級后融合其合適的現(xiàn)有核心網(wǎng)絡,以及新的5G無線接入網(wǎng)絡,以節(jié)省回程資本投資。唯一的選擇是尋求其他投資來源,而國家是唯一擁有足夠資本的來源。因此,5G運動必須使政府相信社會和經(jīng)濟利益證明了巨大的成本,因此,許多研究預測數(shù)萬億歐元對經(jīng)濟和數(shù)百萬就業(yè)機會的價值。
4.2歐盟如何與世界其他地方相比
從廣義上講,歐盟與其他主要國家的比較合理。與美國,中國和其他亞洲國家相比,它在技術(shù)上肯定沒有明顯落后,事實上,它擁有一些關(guān)鍵的戰(zhàn)略優(yōu)勢,例如:歐盟是設備制造商諾基亞和愛立信以及關(guān)鍵的5G標準組織ETSI / 3GPP的東道主。
盡管圍繞5G大肆炒作,但在一段時間內(nèi),任何國家都不會看到新服務和產(chǎn)品對GDP和就業(yè)的經(jīng)濟刺激帶來的好處。有一個增長
特別是在亞洲,5G需要更多時間才能在全面推出之前完善,也許需要十年時間。中國此前曾呼吁關(guān)注此事和中國2019年2月,移動世界大會上的電信指出,5G的成本將比前幾代高出三倍(Streaming Media,2019)。日本已暗示這一點,最近強調(diào)了解挑戰(zhàn)的真正深度。5G可能比業(yè)內(nèi)許多人想象的要慢。
對5G的務實評估表明,營銷活動經(jīng)常忽視現(xiàn)實:
•首先,雖然不是最強大的驅(qū)動因素,但在歐洲和其他地方缺乏令人信服的商業(yè)模式是值得注意的。
•在技術(shù)方面,到目前為止,大多數(shù)部署都沒有在5G早期的“mmWave”頻段(20-100 GHz)中急于使用頻率。相反,它的頻率要低得多
UHF頻段(300-3GHz)或僅高于3.6 GHz(“中頻段”)正在日本,美國,中國以及歐洲引起關(guān)注。優(yōu)點是具有更大的傳播范圍無線電技術(shù)比厘米和毫米頻段的更高頻率更熟悉。技術(shù)成本和網(wǎng)絡資本成本的財務回報缺乏明確性后果。
•結(jié)果是,如果有成熟的技術(shù)準備好并提供可靠的回報,那么運營商的熱情程度就會低于可能的水平。那些不得不投資的人不確定收入穩(wěn)定的商業(yè)案例。
運營商的猶豫可能是根據(jù)2020年之前推出的預期來衡量的。
對歐盟與亞洲和美國的比較,對首席技術(shù)官的調(diào)查顯示出復雜的感受:
美國在外部更加樂觀,以預先標準的設備出發(fā)。但是在他們的5G運營模式中,如上所述,這可以預期,作為其5G行業(yè)模式的一部分更加依賴營銷的手法。歐洲人在短期內(nèi)似乎是最悲觀的,而亞洲則傾向于認為5G是一個至少10年的長期項目。
4.3依據(jù)潛在影響進行排名
考慮到所有分析,以下建議旨在改進歐盟5G可能取得長期成功:
建議1:加大對5G技術(shù)的研發(fā)力度
長期技術(shù)研究至關(guān)重要。一個關(guān)鍵問題是不尋常的傳播現(xiàn)象,特別是在手機和基站的mmWave頻率下用MIMO控制和測量RF EMF暴露。該技術(shù)對供應商和標準組織的當前專業(yè)水平(基于前幾代移動蜂窩無線電工程)提出了挑戰(zhàn),這些組織必須在未來的5G標準中納入規(guī)范。
建議2:重新審視5G業(yè)務模式
需要對商業(yè)模式進行更詳細的研究,以更好地確定目標,范圍和收入來源,與現(xiàn)有運營商相比,其參與者范圍更廣泛。這對于合理的歐盟投資至關(guān)重要,吸引外部投資和政策制定,以有效利用歐盟范圍內(nèi)的基礎(chǔ)設施資源。企業(yè)市場,也許是物聯(lián)網(wǎng),可能是主要用戶。
建議3:促進5G的基礎(chǔ)設施共享
5G網(wǎng)絡的政策應基于鼓勵基礎(chǔ)設施共享以及基礎(chǔ)設施和服務的分離。這可能是5G網(wǎng)絡融資模式的基礎(chǔ),可為數(shù)字單一市場提供廣泛的覆蓋。
建議4:SAWAP的輕量級監(jiān)管EECC支持使用大量(標準化)小區(qū)域無線接入點(SAWAP),這種接入點實際上針對5G的小型基站,通常用于密集的城市環(huán)境。
為所有成員國的無許可證部署制定歐盟范圍的框架將變得至關(guān)重要。
表3根據(jù)這些建議可能產(chǎn)生的影響對這些建議進行了排名,但請注意它們相互作用并且它們的相對優(yōu)總之,a)新政策和/或b)現(xiàn)有行動修正案的建議如下:
建議
排名
利用新技術(shù)解決多種傳播未知問題的長期技術(shù)研究(例如,在mmWave頻率下使用MIMO測量和控制RF EMF曝光)
1
詳細研究商業(yè)模式,以更好地定義目標,范圍和收入來源,與現(xiàn)有企業(yè)的參與者范圍更加多樣化。
2
基于鼓勵基礎(chǔ)設施共享和基礎(chǔ)設施與服務分離的5G網(wǎng)絡政策
歐盟范圍內(nèi)繼續(xù)努力在所有成員國免費推廣小型基站