尽管5G的传播范围有限,但其高性能和超低延迟(尤其是毫米波部分)使其能够进入多个高价值领域,例如3D机器人控制、虚拟现实监控和远程医疗监控,而这些是以往技术无法企及的。5G被定位为一项将重新定义并加速众多行业发展,最终改变人们工作和生活方式的技术。.


从 2G 到 5G 的频谱展望2021年全球5G部署现状如何?

5G 被公认为发达国家和发展中国家的关键基础设施。到 2021 年底,将有 79 个国家实现 5G 商用或进行相关试验。IDTechEx 的一项研究表明,最常用的频段是 6GHz 以下频段。超过一半的 5G 商用部署和试验都使用了该频段,而毫米波频段的使用比例很小。迄今为止,只有 9 个国家实现了 5G 毫米波商用。考虑到毫米波传输的主要限制是其传播范围较短,这种情况并不令人意外。电信公司不会使用毫米波频段进行全国范围的覆盖。如果我们观察电信运营商的部署策略,就会发现低频段(例如 700MHz)用于全国范围的覆盖,6GHz 以下频段用于城市覆盖,而毫米波则用于特大城市的接入点。.

IDTechEx在其最新发布的5G市场研究报告《5G技术、市场及预测(2022-2032)》中,重点分析了美国、中国、欧洲、日本和韩国这五个关键地区的5G部署策略。针对每个地区,IDTechEx着重分析了政府策略和电信运营商的5G部署策略两个方面。以下两段概述了美国和中国的5G部署现状。.

美国:
政府:与其他国家相比,联邦通信委员会 (FCC) 很早就开放了毫米波频谱。直到今年年初,FCC 才最终开放了 6 GHz 以下的频段。替换华为设备仍然是当务之急,政府正在资助小型运营商进行这项工作。鉴于美国缺乏占主导地位的 5G 电信设备供应商,FCC 也支持开放式无线接入网 (Open RAN) 的发展。

电信运营商的视角:每家运营商拥有的5G频谱份额各不相同(例如,Verizon拥有最多的毫米波频谱)。因此,各运营商的5G部署策略也各不相同。例如,Verizon在毫米波部署方面投入巨资,而T-Mobile则优先考虑低频段和中频段的扩展。由于收购了Sprint,T-Mobile目前拥有最大的中频段覆盖范围(使用2.5 GHz频段)。在今年早些时候的C频段(低于6 GHz的频率)拍卖之后,AT&T和Verizon都宣布了今年部署中频段服务的计划,目标是在2022年覆盖1亿人口。.

中国:

政府方面:中国政府正积极推进国内5G发展。中华人民共和国工业和信息化部(工信部)于2021年4月发布了《5G应用“导航”行动计划(2021-2023年)》,概述了5G应用推广的路线图。该计划确定了三个关键绩效指标(KPI):5G用户普及率达到40%以上,5G网络接入流量达到50%以上,以及大型企业5G普及率达到35%以上。工信部尚未发布毫米波频谱,但预计很快就会发布,因为中国正准备将2022年冬奥会作为毫米波部署的试验场。.

从电信运营商的角度来看:在中国观察到的一个趋势是,运营商正在合作建设共享的网络基础设施。例如,到2021年5月,中国电信和中国联通将联合建设46万个5G基站。.

5G目前的主要技术发展/趋势是什么?

尽管5G已经商用,但许多技术研发工作仍在进行中。在本文中,IDTechEx分析了以下四个关键点:

轻量化6GHz以下大规模MIMO无线电的竞赛:
部署大规模5G网络的关键在于使用大规模MIMO设备,而无线电设备必须轻巧紧凑,因为这些特性将帮助运营商在整体部署中节省大量成本。这正是芯片发挥作用的地方。芯片的性能将对无线电设备的关键方面产生巨大影响,例如连接性、容量、功耗、产品尺寸和重量,以及最终的成本。在5G领域,所有这些方面都至关重要。

小型基站部署:
小型基站旨在解决高频信号传播范围短的问题。通过部署更多小型基站构建超密集网络,在 5G 中发挥着至关重要的作用,因为它能够补充宏网络,从而提升数据容量。此外,小型基站的部署将 5G 带入各行各业,促进数字化转型(更多关于小型基站如何赋能互联行业的资讯,请参阅 IDTechEx 近期发表的文章)。根据功率输出,小型基站可分为三种类型:毫微微蜂窝、微微蜂窝和微型蜂窝。由于其尺寸远小于宏基站,因此其材料选择和整体技术发展趋势与宏基站有所不同。

5G 小型基站部署场景和用例-1-w

开放式无线接入网(Open RAN)发展:
开放式无线接入网是传统无线接入网的替代方案,它允许来自不同供应商的可互操作组件(包括硬件和软件)无缝协作。其目标是消除无线接入网(RAN)系统的专有性,使电信行业供应商的供应链多元化,进一步鼓励创新,并降低RAN部署的初始成本和运营成本。2021年,开放式无线接入网的发展仍处于早期阶段,只有少数电信运营商小规模部署了5G开放式无线接入网。在大多数电信运营商采用这项技术之前,仍有许多挑战需要解决。

毫米波发展:
IDTechEx 认为毫米波市场还需要数年时间才能真正腾飞(详见 IDTechEx 近期发表的这篇文章)。例如,毫米波器件需要使用低损耗材料(具有低介电常数和低损耗),以及改进的封装方法,以避免过大的传输损耗。由于毫米波通信的波长较短,器件的尺寸越来越小,集成度越来越高,这就对功率和散热管理提出了更高的要求。

2022年及以后的展望?

5G市场蓄势待发,即将腾飞。据IDTechEx预测,到2032年底,消费者移动服务收入预计将达到8000亿美元,而5G宏基础设施市场增速预计将是2020年的七倍。其他要点包括:

- 在未来很多年里,6GHz 以下的频率将是部署的主要频率,而毫米波则需要进一步的技术进步,以及一款“杀手级应用”才能获得市场份额,这需要数年时间。.

美国与中国的关系,以及开放式无线接入网的发展,将影响 5G 系统中各参与者的动态。.

- 硅芯片对于 5G 的发展至关重要,因为它的性能对连接速度、容量、功耗、产品尺寸和重量以及最终 5G 系统的成本都有着重大的影响。.

小型基站将在推动 5G 在工业环境中取代有线连接方面发挥关键作用。.

毫米波研究和开发的发展趋势集中在低损耗材料、能量和热管理以及先进封装方面。.