Massive MIMO技術(shù)占2019年5G移動基礎設施市場的70%以上？

市場研究公司Dell‘Oro Group副總裁及分析師Stefan Pongratz在最近的一篇博客文章中對5G技術(shù)未來發(fā)展所需的頻譜進行了分析。根據(jù)預測，移動數(shù)據(jù)流量預計將在未來十年內(nèi)再增長15-25倍，而現(xiàn)有的中頻段和Massive MIMO技術(shù)并不足以應對這樣的流量增長。

以下為這篇文章的主要內(nèi)容：

隨著5G如今正在6Ghz以下頻段（同時包括低頻段和中頻段）全速部署，焦點正在轉(zhuǎn)移至下一個頻段前沿。即使從經(jīng)濟和技術(shù)的角度來看，與Massive MIMO結(jié)合使用的中頻段取得了巨大的成功，以比最初設想低得多的資本支出實現(xiàn)了更多的總?cè)萘亢屯掏铝吭鲩L，但基線情況表明，移動數(shù)據(jù)流量預計將在未來十年內(nèi)再增長15-25倍，到2030年將超過每月1ZB。盡管Massive MIMO和6Ghz以下頻段頻譜將在很大程度上帶來5倍至潛在15倍的增長，但考慮到運營商面臨的經(jīng)濟限制，這可能不足以滿足未來十年的容量需求。

因此，所有的目光現(xiàn)在都集中在下一代5G頻譜的前沿--也被稱為6 GHz頻段頻譜（5.925-7.125 GHz）。美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）最近宣布了額計劃，將6GHz頻段的1200MHz頻譜用于非授權(quán)使用。為了最大程度地提高整體效率和對無線經(jīng)濟的潛在影響，其他國家和地區(qū)必須考慮在6GHz頻段的非授權(quán)頻譜和授權(quán)頻譜之間采取更為平衡的方法。6425-7025MHz頻段的WRC-23 IMT標識將為服務提供商提供一個實現(xiàn)5G愿景的堅實基礎，同時為消費者、企業(yè)和行業(yè)提供600MHz的增量非授權(quán)頻譜，以管理日益擁擠的WiFi網(wǎng)絡。

基線情況假設移動數(shù)據(jù)流量在未來十年將增長15-25倍。雖然與前幾十年的增長率相比，這一數(shù)字最初看起來可能相對較為緩慢，但現(xiàn)實情況是，我們有望在2030年消耗掉與智能手機時代前20年一樣多的數(shù)據(jù)流量。

這其中不存在什么魔法。從最初的1G網(wǎng)絡到今天的5G網(wǎng)絡，運營商已經(jīng)掌握了三種基本工具來應對容量增長，包括引入更高效的技術(shù)，部署更多的蜂窩基站，以及使用更多的頻譜。

隨著移動通信行業(yè)的發(fā)展，這些提升容量的手段的作用也隨著時間的推移而波動，然而，一個始終不變的主題是：唾手可得的果實已經(jīng)摘了下來，要想獲得顯著的收益，難度越來越大。

假設其他所有條件保持不變，那么從4G到5G的轉(zhuǎn)變可以提高20%-30%的頻譜效率。全球宏基站的部署數(shù)量每年以很高的個位數(shù)百分比在增長。small cell部署正在加速，但與此同時，不使用波束成型技術(shù)的同信道致密化會增加基站之間的干擾，從而限制了增長空間。

Massive MIMO和波束成型技術(shù)通過增加站點的天線數(shù)量解決了與small cell致密化相關的干擾限制，使運營商能夠優(yōu)化定向到目標用戶的射頻信號，同時將對剩余用戶的干擾水平降至最低。

因此，從技術(shù)角度來看，Massive MIMO和波束成型是容量工具包的下一個最有效解決方案。此外，更有針對性的波束正在提高基站的小區(qū)范圍，使運營商可以在較高的中頻段上實現(xiàn)等效的2GHz LTE覆蓋，從而減少了增加更多的站點來補償更高運行頻段帶來的更高路徑損耗的需求。

而且，由于移動基礎設施投資和無線資本強度之間的耦合性仍然很強，這意味著受限的運營商收入增長將最終影響運營商提高資本支出的能力，因此中頻段Massive MIMO對其的吸引力不難理解。容量的上升和由于不需要增加更多站點而產(chǎn)生的每比特成本收益的結(jié)合，構(gòu)成了Massive MIMO成功的基礎--Massive MIMO技術(shù)占2019年5G移動基礎設施市場的70%以上。

毫不奇怪，Massive MIMO的前景依然看好，這表明運營商將使用32T32R、64T64R以及最終使用128T128R天線，盡可能從這一寶貴的中頻段頻譜中擠壓出更多容量和價值。在當前關頭確定確切的增長空間具有挑戰(zhàn)性，但這并非不可想象的，根據(jù)頻譜資產(chǎn)的不同，有效的Massive MIMO策略可以再產(chǎn)生5-15倍的增長。

無論如何，中頻段上的Massive MIMO將不足以應對到2030年每月移動流量超過1ZB的基線情況。而且它肯定不能應對任何顛覆性設備的引入，這些顛覆性設備的引入將刺激使用移動網(wǎng)絡的行為和視頻流量消耗的改變。盡管視頻消耗占了2019年移動數(shù)據(jù)流量的最大份額，但普通智能手機用戶每天在移動網(wǎng)絡上觀看流媒體視頻的時間仍然只有20分鐘左右，而基線預測是建立在這樣的假設之上：到2030年，普通智能手機用戶每天將花費不超過45分鐘的時間來觀看4K視頻。

非授權(quán)頻譜支持者傾向于將6GHz頻段的大部分或者全部頻譜分配給非授權(quán)應用，這意味著他們預計移動數(shù)據(jù)消耗增長的放緩速度將遠遠快于普遍預期，或者毫米波技術(shù)可以在解決預期的短缺方面發(fā)揮重要作用。

隨著2020年毫米波基站的安裝部署數(shù)量將超過10萬個，毫米波智能手機設備已經(jīng)具備Gbps性能，因此，大多數(shù)人都認為，基于5G NR技術(shù)的毫米波的發(fā)展速度比最初預期的要快得多。與此同時，對于早期和晚期的大多數(shù)運營商來說，經(jīng)濟上的優(yōu)勢還不足以讓他們在更廣闊的城市地區(qū)部署毫米波系統(tǒng)，而且在資本支出受限的情況下，這項技術(shù)還不能應對整體移動數(shù)據(jù)流量中很大一部分。即便向上調(diào)整了預期，5G毫米波系統(tǒng)未來五年內(nèi)在無線電出貨量中的占比仍將不足5%。

但是，通過600MHz的6GHz頻譜和基于EIRP水平的宏基站，運營商將能夠利用現(xiàn)有的宏蜂窩網(wǎng)絡來部署采用波束成型技術(shù)的Massive MIMO系統(tǒng)，從而為運營商提供更多的能力，使其不僅能夠應對資本支出受限背景下未來十年的基線增長預測，并且也有一定的余地來應對新的顛覆性設備的引入或是比預期更多的物聯(lián)網(wǎng)/固定無線接入用例使用。

從速度的角度來看，IMT-2020標準和愿景中一個更重要的要求是，5G網(wǎng)絡應該始終能夠隨時隨地為所有用戶提供100mbit/s的數(shù)據(jù)速率。因此，除了對網(wǎng)絡容量進行規(guī)劃外，運營商還需要將網(wǎng)絡設計為在每個小區(qū)和每一天提供一致的體驗。

簡而言之，我們不知道未來十年將實現(xiàn)多少5G愿景。但是我們確實知道運營商可以使用哪些工具來應對從MBB向eMBB和物聯(lián)網(wǎng)的持續(xù)過渡。盡管移動網(wǎng)絡的增長速度可能將以比預期快得多的速度放緩，頻譜政策也需要考慮替代方案，但是，如果人們每天花費超過5%的時間在移動網(wǎng)絡上觀看視頻，那該怎么辦呢？
責任編輯:pj