5G的社会经济效益：低频段频谱的重要性

2023年7月17日第21期总第600期 5G的社会经济效益：低频段频谱的重要性 【译者按】2023年4月，全球移动通讯系统协会（GSMA）发布了《5G 的社会经济效益：低频段频谱的重要性》报告。报告认为，具有优越传播性和穿透力的低频段频谱是推动数字平等的关键因素，它能够有效缩小城乡地区之间的数字鸿沟。2030年，低频段5G预计将贡献1300亿美元的GDP，其中一半将来自大规模物联网（mIoT）。除宏观经济效应之外，低频段5G应用还将提升移动技术带来的社会和环境效益。此外，报告还指出，将超高频频谱更多地用于移动宽带，而不是继续用于广播，可以创造更大的价值。赛迪智库信息化与软件产业研究所对报告进行了编译，期望对我国有关部门有所帮助。 【关键词】低频段频谱；5G网络；社会经济效益 -1- 目前在大多数国家，用于5G的主要低频段是在600MHz和700MHz频率，而800MHz和900MHz频率用于前几代。低频段频谱比较而言具有两大特点：其一，低频段频谱具有优越的传播特性；其二，低频段频谱具有卓越的楼内穿透力。截至2022年 底，在全球86个国家中，已有252个商用5G网络，为超过10亿个5G连接提供服务，其中近一半的移动运营商都将600MHz或700MHz用于5G。到2030年，预计全球将有超过50亿个5G连接，带动GDP增长近1万亿美元。 一、低频段频谱在部署5G网络中的作用 （一）低频段频谱将成为推动数字平等的关键因素 低频段频谱可满足5G部署的两项关键要求： 低频段频谱具有优越的传播特性，特别适合用来覆盖乡村和偏远地区（见图1），对于有大量人口生活在乡村和人口稀少地区的中低收入国家尤为重要，如果没有足够的低频段频谱，农村人口可能会被排除在最新的数字技术之外。 低频段频谱能够更好地穿透建筑物，服务于建筑林立的区域，提供室内“深层”覆盖，提升城市地区的容量。根据不同的场地和住宅类型，室内流量可占总移动流量的30%到70%。此外，低频段的流量占比往往比其容量占比要大 -2- （见图2），分配足够的低频段频谱对于满足城市和乡村地区的长期5G需求至关重要。 3.7倍距离 2.9倍距离 1.4倍距离 1.2倍距离 来源：5G的低频段频谱 图1：各频段覆盖率对比 中频段 1GHz以下 频谱占比 容量占比 流量占比 来源：5G的低频段频谱 图2：1GHz以下的频谱、容量和流量占比 （二）将600MHz和/或700MHz频段用于5G的国家实现了更快的部署 -3- 如图3所示，截至2022年底，在已经推出5G的国家，有近一半的移动运营商都将是600MHz或700MHz用于5G。图4显示，使用600MHz或700MHz频段部署5G的国家的人口覆盖率明显高于未使用的国家。 5G网络中使用600MHz 或700MHz 5G网络中未使用600MHz 或700MHz 尚没有5G网络 注：分析基于至少有一家运营商积极使用600MHz或700MHz频率提供5G服务（无论其是否被认定为国际移动通信运营商）。 来源：全球移动通信系统协会智库 图3：使用600MHz或700MHz频段的5G网络的国家（2022年第四季度） -4- 未使用600Mhz 或700MHz的国家 使用600Mhz或700MHz的国家 来源：全球移动通信系统协会智库 图4：平均5G网络人口覆盖率（2022年第四季度） （三）低频段使消费者拥有更好的5G体验 图5表明，低频段百分比与5G可用性大致呈正相关关系，在使用低频段频率连接的国家，消费者能够获得更好的5G信号。 在美国，运营商能够使用600MHz频段，因此拥有更强劲的5G可用性，5G设备的消费者比在其他国家有更大概率将时间用在5G网络上。 -5- 美国 丹麦 5G可用性 希腊荷兰 澳大利亚 葡萄牙 中国 加拿大 芬兰 法国德国捷克 意大利英国西班牙 日本 奥地利 波兰瑞典 匈牙利 比利时 低频段百分比 注：“5G可用性”是指2022年第三季度，在所有使用5G设备的用户中，用在5G网络的时间占比。“低频段百分比”是指使用低频段频谱 （600MHz、700MHz、800MHz、850MHz或900MHz频率）进行扫码的设备占比。 来源：Ookla测速智库® 图5：2022年第三季度5G可用性和低频段频谱的使用情况 还有证据表明，低频段频率能够改善用户体验，特别是在室内。图6比较了澳大利亚、加拿大和日�最大城市的室内5G信号强度。在澳大利亚和日�使用700MHz频段，以及在加拿大使 -6- 用600MHz频段连接的消费者，其室内信号质量均优于�国使用中频段连接的消费者。 日本 加拿大 澳大利亚 参考信号接收功率（分贝毫瓦） 注：分析基于2022年第三季度按频段对悉尼（澳大利亚）、多伦多（加拿大）和东京（日🎧）市中心地区建筑内所有消费者扫码时的加权平均参考信号接收功率（RSRP）。 来源：Ookla测速智库® 图6：2022年第三季度使用低频段、中频段频谱的室内信号强度 二、低频段5G的社会经济效益 （一）2030年，5G预计将额外拉动GDP近1万亿美元，其中低频段将贡献约1300亿美元的经济价值 -7- 十亿美元 来源：全球移动通信系统协会智库 图7：低频段5G对全球GDP的预计影响 全球移动通信系统协会智库的研究表明，在2000年至2017年间，移动宽带普及率每增加10%，GDP就会增加0.5%至1.2%。此后推出的3G和4G网络产生了越来越大的影响，当2G连接升级到3G时，经济效应增加了15%，当2G连接升级到4G时，经济效应增加了25%。 基于上述证据，2030年，预计5G将为全球经济额外产生超过9500亿美元的GDP，约占全球预测GDP的0.7%。其中，低频段5G预计将占1300亿美元（占5G总效益的14%）；中频段5G将为全球GDP带来6100亿美元的增量（占5G总效益的63%）；高频段5G带来了另外2200亿美元的GDP增量（占5G总效益的23%） -8- （二）大规模物联网将驱动低频段一半的经济效应 图8显示，低频段一半的经济效应将通过大规模物联网的作用来实现。低频段频谱提供的广域覆盖可以有效提高大规模物联网应用生产力和降低生产成🎧，在制造业、交通运输、智慧城市和农业等多个经济领域的数字化转型中具有重要作用。其余的经济效应将由增强移动宽带和固定无线接入来驱动。 2030年对GDP总量影响的百分比 增强移动宽带智能手机 可穿戴设备增强现实/虚拟现实 固定无线接入 郊区和乡村地区的高速宽带 综合自动化协作机器人远程对象操作 大规模物联网 低频段频谱将在难以到达的地方 （室内深层、建筑林立的区域）以及乡村地区提供增强移动宽带覆盖 低频段频谱将提供更广泛和更低成本的固定无线接入连接，从而在郊区和乡村地区提供高速宽带 许多物联网用例（例如精准农业）同时需要广域覆盖和人口覆盖。低频段频谱最适合提供这类服务，尤其是在注重覆盖率而非速度和延迟的情形下 来源：全球移动通信系统协会智库 图8：低频段5G的效益（按用例划分） 案例研究1： 物联网和智能耕作 2022年，泰国的运营商Dtac宣布，他们利用配备物联网（IoT）和机 -9- 器学习（ML）技术的700MHz频谱5G网络，在养殖灵芝菌的探索中取得了重大突破。研究人员收集有关栽培因子的关键数据，并记录高分辨率多光谱图像用于作物检查。由此产生的知识和专业技能可以传授给寒冷地区的农民，从而可持续地提升其生活质量和收入。 智能耕作的一个有效案例是约翰迪尔公司（农业设备供应商）在拖拉机上推出的智能传感器技术。传感器可以发送实时数据以确保种子被播撒到适宜的深度、获得适量的水、合理使用除草剂和杀虫剂。借助5G的更 广泛和快速的连接，更好地实现实时农场管理，从而提高作物产量。 案例研究2： 5G固定无线接入 5G能够提供比4G固定无线接入高10倍以上的速度，并大大缩小与光纤和有线宽带之间的性能差距。 5G固定无线接入的一个关键商业案例是那些缺乏固定宽带接入或固定宽带服务不佳的区域，这些区域通常集中在城市边缘和乡村地区。随着更多1GHz以下的频谱被部署在单个基站上，可以服务更多的固定无线接入用户，降低单个固定无线接入连接的成🎧，增加郊区和乡村固定无线接入数量。全球移动通信系统协会智库的研究发现，与乡村和郊区的光纤入户相比，使用5G固定无线接入可以节约70%至80%的成�。 在美国，5G固定无线接入的用户数量于2022年底达到300多万个， -10- 预计到2025年将增加到1000多万个，大多数客户选择换成5G都是因为它比其他固定服务的价格更低。T-Mobile是主要的固定无线接入供应商之一，其超过四分之三的用户都位于郊区或乡村地区，且大多数用户的接收速度都超过100Mbps。在乡村地区，拥有足够的低频段频谱往往是实现5G固定无线接入预期速度的唯一途径，特别是对距离基站较远的家庭而言。 其他5G固定无线接入使用率增加的国家包括：意大利、澳大利亚、奥地利、巴林和菲律宾。预计到2025年，这些国家的5G固定无线接入家庭普及率都将超过10%。在印度，运营商已经宣布计划推出商用5G固定无线接入服务。RelianceJio已经获得了700MHz频段的频谱，其目标是用固定无线接入连接1亿个位置。 （三）多个经济领域将因低频段而受益 低频段频谱的效益惠及多个经济领域。其中制造业将受益最多，达到510亿美元（见图9），占低频段效益的40%，而其他行业（比如公共部门、服务业和交通运输）也将占经济效益的很大一部分。此外，其他行业（比如零售业和农业）还将推动特定地区的大部分低频段效益（参见“按地区划分的低频段社会经济效益”）。 -11- 美元 农业和采矿业 零售业 40亿美元 40亿美元 金融业 50亿美元 信息通信技术 100亿美元 交通和建设 110亿美元 服务业公共事业 制造业 220亿美元 240亿美元 510亿美元 来源：全球移动通信系统协会智库 图9：2030年低频段5G频谱对全球GDP的预计贡献（按行业划分） 除宏观经济效应以外，5G还有着更广泛的社会和环境效益，低频段可以帮助更多人受益。相关的例子包括： 减贫移动宽带减少了贫困。例如，在2010年至2016年间，移动宽带在尼日利亚帮助250万人摆脱了极端贫困。福祉移动宽带所有权与互联网连接相结合，可以提高人们生活便利性。教育移动宽带提高了教学质量，促进了阅读和提高识字率。2021年，全世界约有25亿人使用移动宽带来改善自身或子女的教育。 -12- 医疗移动电话与改善医疗结果有关，包括降低孕产妇和儿童死亡率。2021年，全世界约有21亿人使用移动宽带获取医疗信息。就业移动宽带改善了劳动力参与和带薪就业，因为它能更加有效地实现雇主和求职者匹配。2021年，全球有超过10亿人使用移动宽带寻找或申请工作。金融包容性移动宽带有助于缩小中低收入国家的金融排斥差距，截至2021年底，注册的移动货币账户已超过13.5亿个。在撒哈拉以南非洲地区，每三个成年人中就有一人拥有移动货币账户。环境和气候变化移动技术可以实现碳减排，且仅有移动网络自身碳足迹碳排量的十分之一。 在运营商拥有足够的低频段频谱的前提下，特别是在乡村和城市边缘地区，未来5G服务的部署与应用将能够带来更广泛的社会、经济和环境效益。 三、按地区划分的低频段社会经济效益 低频段的经济效益因地理区域而异，具体取决于宏观经济因 -13- 素、各经济体对于采用新技术的准备情况，以及每个国家的经济结构。 虽然从绝对意义上讲，最大的经济体必然产生最大的5G效益，但是相对而言，低频段有望为中低收入国家拉动更多的GDP，特别是光纤基础设施部署不足的国家。 （一）美洲 2030年，低频段5G将为美洲贡献GDP约350亿美元。其中大部分来自北美地区，根据预测，北美将在2030年前发展为成熟的5G市场。然而，低频段5G有望在拉丁美洲和加勒比地区带动增长更高的GD