解析美国5G网络现状及发展动向_通信世界网

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美国媒体报道称,虽然美国推出服务已经有一段时间但却没有达到当初宣传的效果和期望。美国是世界上首批商用5G的国家,但发展并不顺利,可以形象地概括为“起了个早五更,赶了个晚集”。作为5G商用的重要指标——5G基站数量和5G用户数量,美国FCC(美国联邦通信委员会)和运营商时至今日也没有发布相关数据,人们只能从零散的资料中挖掘。

电信分析公司Analysys Mason受美国无线工业组织(CTIA)委托,于2021年6月30日发布了5G发达国家排名。

CTIA在报告中称,美国5G虽然处于第一梯队,但落后于中国、韩国。CTIA估计,5G可能给美国带来300万个新工作岗位,并使美国经济增长5000亿美元。如果美国不迅速颁发有利于5G的政策,5G的繁荣就岌岌可危。为了扭转美国5G的被动形势,FCC已于2018年11月举行了首批两个5G专用高频谱拍卖会,之后又于2019年下半年举行了37GHz、39GHz和47GHz频段的3次拍卖。截止到2021年2月25日,在5G C波段频谱拍卖中,Verizon以高达450亿美元价格竞拍到3511个频谱许可证,位列第一;AT&T以230亿美元价格竞拍到1621个频谱许可证,位列第二;T-Mobile以90亿美元的价格竞购到142个频谱许可证,排名第三。FCC通过频谱拍卖,让美国运营商获得最需要的5G频谱,以实现5G快速发展。

美国曾丧失了在3G和4G领域的领导地位,这对欧美的电信业产生了重大且长期的负面影响,同时也对美国的国民经济产生了不利影响。因此,美国唯恐在5G竞争中再次失去领导地位。FCC报告称:“为无线应用开发新的低、中、高频段频谱组合,将使美国赢得5G竞争”。目前美国在5G覆盖率方面,很大程度上得益于AT&T和T-Mobile提供的低频段,才使美国排名能够处于中间位置。随着拍卖更多3GHz~4GHz频段的频谱,美国在5G领域的现状将有所改善。

AT&T目前有两种组网形式:一种是Sub-6GHz,德国它依靠较低的频率来提供更大的网络覆盖范围;另一种是mmWave(5G毫米波),虽然毫米波可提供更快的下载速度,但传输距离有限,也无法穿过墙壁甚至窗户等障碍物。截至目前,该公司提供的mmWave服务仍然局限于几个主要城市中的重要街区。2020年9月22日,AT&T表示其“5G+mmWave”网络已部署在35个城市,且均采用NSA(非独立方式组网)方式。对于5GSA(独立方式组网),AT&T称正在加紧开发和测试中。Verizon公司也是采用NSA方式组网,并计划在2020年底开始部署5GSA网络,但该计划已告延期。到2021年3月23日,Verizon和AT&T宣布推出5GSA网络试点。Verizon表示,2021年的首要任务是为C波段(3.7~4.2GHz之间的500MHz频谱)的到来做好准备;AT&T表示其正在加紧开发和测试5G SA网络,并计划在2021年全面部署。现在只有美国运营商T-Mobile宣布,与其核心网络供应商诺基亚和思科合作,已经推出5G SA网络。

根据SpeedCheck于2021年7月10日公布的19个国家和地区5G下载速率数据,美国位于第16位,5G下载速率仅为43.34Mbit/s。而处于第一位的韩国,则高达449Mbit/s。美国5G平均速率排在韩国、澳大利亚、意大利、德国、日本等之后,甚至美国5G网络比用Wi-Fi上网还要慢59.8Mbit/s。Opensignal指出了美国5G网速慢的关键原因,主要是使用了信号覆盖率较好的5G低频段,而5G低频段速率偏慢。其它大多数国家的运营商普遍使用3.5GHz频段,而美国AT&T和T-Mobile则使用800MHz、600MHz等低频段建设5G网络,这些频段虽然覆盖范围广,但速度要慢得多。Verizon使用了更高的2.8GHz频率,虽然提供了极快的速度,但覆盖范围很小。截至2021年1月底,T-Mobile的全国性5G网络低频段频谱峰值时可达到100~200Mbit/s,Ookla将T-Mobile的5G列为美国2021年第一季度最快的5G下载速度,排名第一;AT&T以76.60Mbit/s排名第二,Verizon以67.24Mbit/s排名第三。

2021年7月1日在世界移动通信大会上发布的报告显示,目前全球有1662个城市拥有5G网络。中国以376个5G覆盖城市数量,占据榜首;美国以284个5G覆盖城市数量,居第二位。除此之外,在5G覆盖国土面积上,普华永道报告称,截至2021年1月美国移动运营商的5G网络已经覆盖了75%的国土面积;预计到7月还将有5%的增长。截止到2021年1月13日,美国三大移动运营公司5G国土面积覆盖率见表1。

上表反映出了美国5G国土面积覆盖率的实际状况。随着5G频谱的拍卖,2021年所有无线通信运营商都将大幅提高5G覆盖率。目前,美国5G用户大多位于人口稠密的大城市,这导致Verizon和AT&T的5G用户要在5G和4G之间频繁切换,即使是T-Mobile的客户,也要不断地在5G和4G之间切换。

Opensignal于2021年1月发表的独立报告显示,美国用户使用5G网络的时间比例逐步上升。T-Mobile用户使用5G网络的时间比例从6个月前的22.5%上升至30.1%;Verizon用户接入5G网络的时间比例提升幅度最大,从0.4%跃升至9.5%;AT&T用户则从10.3%上升至18.8%。

直到2021年第二季度,美国三大移动公司在财报中,都闭口不谈其5G用户数。根据网络运营商贸易集团(GSMA Intelligence)发布的数据,到2020年底,3G用户占美国移动连接总量的6.3%以上,而4G和5G分别占88%和3%左右。预计2021年,3G用户将缩减至移动连接总量的5.7%,而5G连接量将增长至14.5%左右。2021年第二季度,只有Verizon公司公布,在其净增加的197000个电线G网络连接,且绝大多数使用C波段,这是迄今为止美国第一家运营商透露与5G用户相关的数据。

或许可以从Statista发布的北美5G连接数预测数据中得到一些结论,具体数值见表2。

数据显示出美国5G用户数占比不高,根据Statista发布的数据,在2022年对预测数进行了下调,这说明美国5G的发展要比预期慢。

华尔街投资银行Jefferies旗下的M-Science部门,依据美国各大移动业务零售店2020年8月的销售数据,统计出当时美国四大移动运营商的5G用户数约为408.2万。其中,Verizon约220万、AT&T约62.9万、T-Mobile约50.1万、Sprint约48.3万。Verizon约占5G用户总数的54%,领先AT&T和T-Mobile等竞争对手,位居第一。而T-Mobile与Sprint用户总和为98.4万户,高于排名第二的AT&T。Verizon公司5G用户数量最多的原因之一,是其销售5G手机的时间较早,而那时T-Mobile与Sprint正处于重组阶段。当时韩国大约有700万人使用5G手机,普及率约13%;中国拥有6600万5G用户,约占中国人口的4.7%,可见中、韩5G用户数都远高于美国。目前中、韩5G的发展势头,也远超于美国,且差距正在进一步拉大。

在大力支持移动5G发展的同时,运营商也开始推出5G家庭互联网服务,这被称作“固定无线”。这项服务包括一个网关,它用于连接运营商的5G网络,并将5G信号转换成Wi-Fi信号,供家庭设备使用。

Verizon的5G家庭互联网服务在美国起步最早,其用户平均下载速率据称可达300Mbit/s。Verizon还为5G家庭互联网服务用户提供了额外的福利,如客户将免费获得Verizon的电视流媒体机顶盒,该机顶盒可以让用户观看大多数流媒体平台的视频。同时还推出亚马逊智能家居捆绑包,该捆绑包附带了一系列智能家居设备,包括亚马逊回声智能音箱等。但它的5G家庭互联服务仅限于在一些特定的城市中使用,因为这些服务的运行需要Verizon的mmWave网络支持。

经过一个月的试点运行,T-Mobile的5G家庭互联网服务正式启动。该服可向3000万户家庭提供服务,其中1000万户为农村家庭。T-Mobile的服务可以同时利用4G和5G网络,速率最高将达到100Mbit/s,平均速率为50Mbit/s。由于T-Mobile同时使用4G和5G Sub-6,其网络可用性将大大超过Verizon。截止到2021年4月7日,AT&T公司尚未推出5G家庭互联网服务,但可能很快就会部署,当AT&T的5G家庭互联网服务上线时,它的平均速率可能会与Verizon的速率相当。

美国研究机构New Street Research指出,在2020年美国的电信公司宣布将推出“光纤到户”(FTTH),取代以前普遍使用的铜缆。该机构预测,未来10年,使用光纤传输的家庭将从现在的4000万户增加到6000万户。预计2022年至2023年,“光纤到户”的部署将加快步伐,进户率将从25%提高到35%。在这4000万个家庭中,AT&T和Verizon进户数的总和超过3000万。目前AT&T的光纤覆盖了1550万套住宅,并承诺在未来3年内再增加300万套住宅的光纤覆盖。AT&T在2021年第一季度新增了23.5万个光纤客户,高于去年同期的20.9万个客户,光纤渗透率从2020年第一季度的30%上升到35%。目前Verizon光纤覆盖了1580万户家庭,并计划到2030年再增加约280万户,Verizon公司还表示将尽可能使用弹性更强的光纤环路配置。在过去的5年里,Verizon公司使用光纤传输的家庭用户增加了80%。这两家公司在光纤网络发展上的优势,必将带动其5G网络的繁荣发展。

美国5G发展的第一阶段很混乱,Verizon专注于mmWave,但5G覆盖范围有限;AT&T把重点放在4G营销上;T-Mobile则致力于以低频段5G网络为基础,在全国范围内完成5G覆盖。在第二个阶段,各大电信运营商将着手5G中频谱组网,以提供速度和覆盖率的完美结合。

2021年第一季度,T-Mobile低频段5G网络覆盖了2.95亿人口,是Verizon 5G网络覆盖人数的4倍,是AT&T覆盖人数的两倍;到2021年二季度,T-Mobile的5G覆盖了3亿人口。在高速公路网络覆盖方面,T-Mobile覆盖了全美92%的州际公路,而AT&T和Verizon分别只有68%和51%。T-Mobile高频段5G网络已经覆盖了1.5亿人口,平均下载速度可达350Mbit/s,峰值可达1Gbit/s;T-Mobile的中频段5G有望在2021年底前,在全美覆盖2亿人,而竞争对手AT&T、Verizon的中频段5G目前刚刚起步,处于计划阶段。T-Mobile目前是美国唯一能够提供5G SA网络的公司。

2021年第二季度,Verizon公司宣布建设5G C波段,计划到2021年底建设7000~8000座基站;至2021年6月,其毫米波的客户使用量增加了290%,公司计划到2021年底,在最密集城市地区促成5%~10%的用户使用毫米波。在5G应用方面,其二季度新增用户中大约20%使用5G设备连接,其中大多数设备支持C波段。Verizon公司继续增加覆盖范围,预计到2021年底,毫米波将覆盖100万~200万户,公司将试验使用边缘计算、端到端虚拟化和大规模MIMO技术,优化C波段频谱上的5G性能。T-Mobile公司发布消息称,在2021年年初,92%的美国人没有5G手机。T-Mobile从2021年4月18日开始,将为后付费用户免费提供一款全新的三星Galaxy A32 5G智能手机,这项活动将持续一年。在美国移动市场,5G用户争夺战即将上演。

AT&T的低频段5G网络现已覆盖了14000个城镇的2.3亿用户,AT&T的5G网络仅在美国38个城市的部分地区可以使用。公司计划从2021年年底开始,逐步部署中频频段5G网络,以尽早在全国范围内提供更快的平均速度,这将使美国5G发展向前迈进一大步。

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