一文了解5G市场的发展与前景
下图显示了当前全球主要地区5G频谱划分/计划。可以看出,5G频谱类型包括许可频谱、免许可频谱和共享频谱,全球各主要地区都有从几百兆赫兹到毫米波频谱的分布和规划,但低频频谱资源非常有限。
全球5G频谱划分/计划一览
从频谱角度来看,5G主要有两大可部署的频谱,一个是6GHz以下频段,频率范围大约是600MHz-6GHz范围;另一个是毫米波频段,它的频率覆盖范围大约是26GHz-39GHz,甚至更高。整体而言,频谱越高,可用频宽越宽,频谱资源越多,能承载的数据量也就越大,这是高频谱优势。但是,随着频谱增高,它的传输性能及覆盖能力会有所下降;相反,频谱越低,可用频宽降低,数据率也有所降低。但其传输性和覆盖能力会有所提升,因此高低频谱各有优劣。
数据整理来自泰瑞达
目前6GHz以下频段范围内频谱的多工方式主要分为两种:频分多址(FDD)和时分多址(TDD)。总体而言,6GHz以下频段范围内的频段越低,FDD的频段越多,例如6GHz以下频率范围内的600MHz、700MHz、1.8GHz等低频段,大部分都是FDD;而6GHz以下频率范围内的2.6GHz、3.5GHz、4.9GHz等高频段中TDD比较多。
从TDD和FDD的部署时间来看,TDD是优先部署的,因为TDD频段基本已经就绪,而FDD大部分频段已经被现有的4G占用,4G向5G频段的释放过程需要时间,因此TDD的部署时间要相对早一些,后续会有FDD的相关部署。上述都是在6GHz以下频率范围内的频谱多工方式,如果在毫米波频率范围内则基本上就都是TDD。
从下图可以看到,截至2020年初,包括美国、中国、欧洲、韩国和澳大利亚在内的国家和地区5G都是围绕6GHz以下频段的NSA模式进行部署。同时,美国已开始部署毫米波。毫米波的优势在于数据率非常高,可以对一些热点地区做重点覆盖;而6GHz以下频段覆盖性较好,可以在更大范围内比如全部国土范围进行大面积的覆盖。从长远来看,经过一段时间的发展之后,绝大部分的国家和地区会同时部署6GHz以下和毫米波频段。
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频段的使用需要国家来划分,频段就绪也需要一定的时间,所以在5G部署初期不同国家频谱的使用不同,毫米波和6GHz以下频段部署的时间也不同,例如目前美国已经率先部署毫米波。2020年还会有更多的5G的频谱组合和技术将在全球范围内部署,NSA 6GHz以下TDD会在包括日本、拉丁美洲、东南亚等地区部署,毫米波也会在欧洲一些国家(俄罗斯、意大利的一部分)以及日本和韩国部署。由于6GHz以下FDD频段目前绝大部分被4G占用,2020年之后将逐步释放并部署5G,所以在2020年绝大部分国家都进行了FDD的实验和部署。
在6GHz以下FDD、TDD频谱都得以部署以后,为了追求更好的性能、更好的体验,各个国家和地区还会开始6GHz以下内部TDD+TDD,FDD+FDD,TDD+FDD各种各样载波聚合的部署。
从5G规范来讲,目前业界主推的还是eMBB场景,Sub-6GHz只能将带宽提高到千兆级,如果要将带宽提升至万兆级(也就是10Gbps以上),实现“光纤级”体验,需要毫米波频段才能实现。从目前的部署情况来看,业界普遍预计2021年毫米波将在全球几大地区实现一定规模的商用部署。尽管在中国的商用时间可能会稍微晚些,但从信通院所进行的毫米波测试规模来看,与海外预商用规模是相当的。
基础设施建设不断加速
尽管受到疫情的影响,但5G在全球加速部署的趋势并未停止。最新数据显示,目前,全球已有140家运营商在59个国家及地区推出了5G商用网络,412家运营商在131个国家及地区进行了5G投资。值得一提的是,超过40家运营商正在提供5G固定无线接入或家庭宽带服务,以充分发挥5G高带宽的特性。
这与10年前4G刚开始部署的情况相比有着巨大的数量级差别:2011年左右,首个4G网络开始部署。在4G部署的第一年中,全球只有4家运营商、3家终端厂商推出了相关的商用产品及服务,因此5G的部署和发展速度要远远超过4G。
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具体到中国,得益于国家正在力推的“新基建”战略,各地普遍加快了5G网络的建设速度。根据运营商公开的信息,中国三大运营商在2020年就建设了超过70万个5G基站。目前,从模式和频段来看,无论是NSA(非独立组网)和SA(独立组网),还是Sub-6GHz和毫米波频段,都在全球得到了部署。
终端设备层出不穷
从终端的角度来看,目前已经有335款5G终端商用上市,相比2020年9月增加了51%。其中,233款5G智能手机已经商用,相比去年9月增加了55%,而在2021年,全球5G手机出货量预计将达到4.5-5.5亿部,这将比4G实现相同里程碑的速度快了一倍。
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在中国市场,仅2020年1月,5G手机出货量就接近550万部,市场占比26%,而在随后的2个月内,国内已经有数十家手机厂商及品牌陆续发布了5G旗舰智能手机,为消费者带来了丰富的5G终端选择。截至2020年11月,中国5G终端连接数超过了1.8亿。
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同时,伴随着新应用的不断涌现,移动连接需求也在不断增加,这也给5G带来了不少发展机遇。根据工信部的数据,2020年1月至2月,移动互联网累计流量达到235亿GB,同比增长44.2%;2月户均移动互联网接入流量达到8.88GB,同比增长45.5%。这意味着,疫情期间,消费者对移动互联网的需求反而比以前更高了。
结语
构建于4G LTE技术基础之上的5G其实是一个集成的系统概念。要实现5G的成功,需要同步对不同领域的技术进行大量投入,包括5G新空口、载波聚合、授权和非授权LTE频谱、射频前端,以及Wi-Fi向MU-MIMO、802.11ad/ax的演进等。如何构建一个具备统一连接架构和统一设计的平台,以满足未来多样化的服务和部署,是5G未来发展成功的关键。
作为一家致力于为当前及未来5G射频设备打造经济高效测试解决方案的供应商,泰瑞达正携手集成设备制造商(IDM)、无晶圆半导体设计商(fabless)和半导体封测外包商(OSAT),共同搭建5G发展新生态。
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