．5G 之路：基礎設施成本的必然成長

5G: Explained!

McKinsey＆Company

隨著電信商努力滿足，對增加容量和部署 5G 的需求，網路成本可能翻倍。他們如何保持利潤？

每一代技術，都為電信業者帶來了新的機會。但是，當 4G 2009 年推出時，行動電信商並沒有看到，他們從前幾代人那裡，獲得的豐厚回報。儘管他們在 4G 基礎設施上進行了投資，但收入卻顯示出平穩或溫和的成長。在 4G 推出後，在包括歐洲和拉丁美洲在內的一些地區，收入甚至下降了。

現在 5G 技術正在測試中，並有望在今年在某些市場推出。行動電信商正在準備和期待。他們知道，這將為從新的 5G 應用案例，和物聯網（IoT）的廣泛採用中，獲取價值提供機會。同時，他們敏銳地意識到，他們將不得不增加對該技術的基礎設施投資。

同時，電信商仍將不得不升級其 4G 網路，以應對不斷成長的需求。在對一個歐洲國家的分析中，我們預測從 2020 年到 2025 年，與網路相關的資本支出，將必須增加 60％，在此期間的總擁有成本（TCO）大約翻倍。

這個難題引發了有關行動玩家投資策略，和未來利潤的重要問題。在本文中，我們將重點介紹實現 5G 所需的基礎設施投資。另一篇文章「網路共享和 5G：孤獨者的轉折點」將關注網路共享，這是一種可以降低成本和風險的投資方法。

電信商何時會在 5G 基礎設施上進行投資？

儘管通往 5G 的許多事情尚不確定，但可以很容易預見到，新的創新案例的出現。

為了瞭解這些將如何改變基礎架構需求，我們將它們分為三類：增強型行動寬頻、IoT ，和關鍵任務應用。這些應用案例要求網路性能，在所有網路參數上，都比當前水準提高 10 倍，這是透過延遲、吞吐量、可靠性和規模來衡量的。

為了到達 5G 那裡，行動電信商必須在所有網路領域進行投資，包括頻譜、無線電接入網路（RAN）基礎設施、傳輸和核心網路（圖1）。

當前的 5G 技術的許多要素，都建立在 4G 網路上，而不是代表一個完整的起點 - 這意味著行動電信商可以採用演進的方法，來進行基礎設施投資。

例如，電信商可以透過重新分配，其 2G 和 3G 頻譜的一部分，來升級其現有 4G 宏網路的容量，或者在可用時，獲取其他頻譜來開始。這樣，他們可以透過演進到 LTE - 和 LTE-Pro 功能（例如 4x4 或大規模 MIMO（多輸入多輸出技術））來延後對 5G 的投資。

對於大多數電信商而言，這種演進的方法，將是自然的途徑，使他們能夠最大程度地減少投資，同時 5G 的增加收入潛力仍然不確定。

當網路升級不再足以支持增加的流量時，電信商將需要建立新的大基地台或小型蜂窩基地台。該時間點會因位置而異，但模擬顯示，大多數電信商，將需要在 2020 年至 2025 年之間，著手進行新的大規模擴建（圖表2）。這種轉變將成為網路成本增加的主要推動力。

基礎架構將如何在跨領域演變發展？

儘管行動電信商將採用不同的方法，進行 5G 基礎設施投資，但我們發現了所有網路領域的一些趨勢。

頻譜競賽將在高頻段和低頻段繼續進行

在許多國家，仍有低頻譜正在低頻段拍賣，但是大多數國家將主要在短期內，將其用於增加 4G 流量。行動播放器正在測試 3.5G 到 80G 的 5G 頻譜。

但是，大多數公司都將重點放在在短期到中期內獲得 3.5 GHz 頻段，然後是 26 GHz 和 28 GHz 頻段。（這些頻段將是世界上大多數國家中，第一個要拍賣的頻段。）新頻譜將為電信商提供更大的頻寬，並隨之增加空中容量。考慮一下歐盟，它現在以 3.5 GHz 的頻率釋，放高達 400 兆赫的頻寬。不進行收購並繼續依賴傳統頻段的電信商，可能很快會遇到容量問題。

即使引入了新的頻譜，行動電信商也將需要大幅增加其基礎設施投資，以克服某些限制。例如，高頻頻譜提供了額外的容量，但傳播限制更大。對 3.5 GHz 頻譜的試驗顯示，與目前頻譜所見的更大範圍相比，它的範圍在室外下降到約 400米，並且室內穿透力較低。 26 GHz 和更高的頻段，將具有更大的傳播極限。

隨著新頻譜的引入，行動電信商將需要改善無線電介面和天線，以提高新頻譜的效率。隨著手機和流量需求，從傳統 2G 和 3G 轉移出去，電信商可以透過將頻譜，從這些頻段重新分配到 4G 和 5G 來增加容量。電信商的公告顯示，大多數歐洲電信集團計劃，在 2020 年左右，關閉其 3G 網路。在美國，電信商將在 3G 之前停用 2G。

從長遠來看，新頻譜可能會促進擴展採用白牌，進行存取訪問。一旦發生這種情況，電信商將面臨與控制頻譜訪問，相關的其他挑戰。

電信商將轉向小蜂窩解決方案納入城市容量

在某些情況下，在人口稠密的城市地區，由於兩個原因，他們需要依賴小的蜂窩解決方案：以每平方公里的流量負載來換算，較高的流量集中度，以及使用更高的波長（大於3 GHz）。

在最近對歐洲城市的分析中，我們發現，交通密度每年每平方公里， 0.5 PB 以上的基地台的半徑小於 200 米，因此需要小型基地台解決方案。許多其他主要城市或城市社區，包括九龍、曼哈頓和赫爾辛基，還有類似的人口密度，到2020年，其他一些城市或城市社區也將處於這種狀況（圖表3）。到2025年，許多主要城市的每平方公里的容量，將達到 1 PB 或 2 PB。

僅光纖傳輸將變得的是必需必要

為了改善傳輸，行動電信商必須進行大規模的光纖化工作。除了幫助網路滿足 5G 的容量，和延遲要求外，光纖化對於支持城市地區的小蜂窩部署是必需必要。

核心網路將融合

核心網路已經從電路交換和分組交換向融合結構（例如IP多媒體原型（IMS））發展。除了增加容量和功能之外，核心網路還受益於於更廣泛的 IT 進步，例如網路功能虛擬化和軟體定義的網路。除了允許網路以允許的單位成本提供容量外，這些進步還支持可重新配置性和敏捷性。

基礎設施成本的必然成長

與 5G 不同，與傳統 2G、3G 和 4G 網路相關的成本和投資，將隨時間而變化，並取決於當地條件。電信商至少有兩個選擇。首先涉及精益策略，在該策略中，他們優先考慮 5G 投資，以期加速商業前景。第二種是更保守的方法，在現有網路升級的同時，他們會盡可能延後 5G 投資。

即使電信商延後了 5G 的投資，他們仍將需要增加基礎設施支出，以應對不斷成長的流量。沒有理由相信，每年 20％到 50％的歷史成長會改變。但是，它們可能落在該規模的高端，這會影響投資強度。

在對一個歐洲國家的分析中，這三個電信商都對 5G 投資採取了保守的方法，我們預測，與 2018 年的預期水準相比，2020 年至 2025 年期間，RAN 的總擁有成本將顯著增加（圖表4）。例如，在假設年度數據成長 25％的情況下，TCO 將上升約 60％。

我們將當前網路，覆蓋範圍的基礎設施成本分為四個領域：對傳統網路的升級，新的大基地台的添加，新 5G 層的創建，以及小蜂窩的添加。目前，大多數支出用於傳統網路。但是，隨著電信商在 2020 年至 2025 年之間，透過其他大基地台、小型蜂窩站，和 5G 層緻密化其網路，這些區域將佔總擁有成本的更大比例（圖5）。