通信行業(yè)后5G時代專題系列一:5.5G時代在即,奏響6G序曲
報告出品方:中航證券
以下為報告原文節(jié)選
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一、穩(wěn)步前行,迎接5.5G時代
后5G時代鐘聲敲響,萬物智聯改變社會
自上世紀 80 年代,移動通信以十年迭代一次革命性技術的速度,大幅提升了人類的生活效率,不斷推動經濟社會發(fā)展。
4G改變生活,5G改變社會。5G以其大帶寬、低時延、廣連接、高可靠等特性,將開啟萬物廣泛互聯、人機深度交互、智能引領變革的新時代。
華為判斷5G應用將呈現“二八律”分布,即用于人與人之間的通信只占應用總量的20%左右,80%應用在物與物之間的通信。由此可見,5G將更多聚焦于為垂直行業(yè)賦能賦智。面向未來十年,5G需要通過不斷地發(fā)展和演進,實現10倍網絡能力提升,并拓展低時延、寬帶實時交互等網絡能力,持續(xù)提升用戶體驗。
5G持續(xù)演進,5.5G承上啟下
5.5G標準啟動,大概持續(xù) 5 年以上。2021年4月,國際標準組織 3GPP正式確定5G-Advanced(5G-A)為5G下一階段演進官方名稱,從Rel-18開始,這標志著全球5G發(fā)展進入5.5G新階段。5.5G作為5G 和 6G 之間的過渡和銜接,大概會持續(xù) 5 年以上。
邁向5.5G持續(xù)演進,構筑“萬兆體驗+千億聯接+內生智能”的無線網絡。5.5G的主要使命有兩個:一是把5G不足的地方修正、加強;二是根據行業(yè)的發(fā)展變化,給6G的未來發(fā)展探索最新的方向。為了滿足toC業(yè)務和toB行業(yè)應用對5G網絡提出的新需求,產業(yè)各方需要邁向5.5G持續(xù)創(chuàng)新,實現eMBB/uRLLC/mMTC等能力不斷增強構筑“萬兆體驗、千億聯接、內生智能”的無線網絡。
資料來源:《6G:無線通信新征程》、《5G-Advanced網絡技術演進白皮書2.0(2022)》、中航證券研究所
頂層引導,產業(yè)攜手推進5.5G走向成熟
2023年6月27日,工信部發(fā)布新版《中華人民共和國無線電頻率劃分規(guī)定》,將于7月1日起正式施行,率先在全球將6GHz頻段劃分用于5G/6G系統。6GHz頻段是中頻段僅有的大帶寬優(yōu)質資源,兼顧覆蓋和容量優(yōu)勢,特別適合5G或未來6G系統部署,同時可以發(fā)揮現有中頻段5G全球產業(yè)的優(yōu)勢。此次以法規(guī)形式確定其規(guī)則地位,有利于穩(wěn)定5G/6G產業(yè)預期,推動 5G/6G頻譜資源全球或區(qū)域劃分一致,為 5G/6G發(fā)展提供所必需的中頻段頻率資源,促進移動通信技術和產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。
5.5G實現千億互聯,面向三大應用場景
5.5G將實現下行萬兆(10Gbps)、上行千兆(1Gbps)的峰值速率,以及毫秒級時延、低成本千億物聯。與2019年開始商用的5G相比,5.5G將帶寬速度提升10倍、時延降低10倍、連接密度提升10倍,定位精度也從5G的亞米級提升至厘米級。
5.5G將增加新的能力,支撐新場景新業(yè)務的應用。5.5G將面向三大應用場景,eMBB(增強移動寬帶)、mMTC(海量物聯)、URLLC(高可靠低延時連接)
5.5G三大關鍵進展之一:標準節(jié)奏明確
5.5G已經開啟標準化的進程,將通過3GPP R18、R19、R20三個版本定義5.5G技術規(guī)范,持續(xù)豐富5.5G的技術內涵。隨著R18首批課題的立項,5.5G技術研究和標準化進入實質性階段,確立了R18將面向eMBB持續(xù)增強的方向。在未來的R19和R20版本,將面向新業(yè)務和新場景持續(xù)增強。
5.5G三大關鍵進展之二:關鍵技術取得突破
超大帶寬和超大規(guī)模天線陣列已驗證萬兆能力。5G時代,大帶寬多天線是實現跨代體驗的關鍵,兌現了Gbps的能力。5.5G技術進一步突破,超大帶寬和超大規(guī)模天線陣列技術,即ELAA技術,成為5.5G能力十倍升級的關鍵。
頻率越高的頻段,波長越短,繞射能力差,覆蓋距離短。為了解決高頻段的覆蓋挑戰(zhàn),ELAA(超大規(guī)模天線陣列)成為必選。華為在毫米波頻段,用800MHz帶寬結合超2000個陣子天線,實現了10Gbps體驗;在6GHz頻段,400MHz帶寬結合超1000個陣子天線,也同樣兌現了萬兆能力,同時覆蓋距離和C-Band相當。
5.5G三大關鍵進展之三:已具備收編所有物聯的能力
未來十年,以5G為核心的三類技術支撐千億聯接。RedCap、NB-IoT、Passive IoT(無源物聯)這三類技術將依托無線產業(yè)的規(guī)模效應實現商業(yè)成功。5.5G已具備收編所有物聯的能力。
RedCap:已具備商用能力,相比eMBB模組,具備低功耗低成本的特性,更易形成規(guī)模應用;
NB-IoT:已成為LPWA主流技術,2021年新增聯接數占據LPWA市場47%的份額,增速超過60%。
Passive IoT:是一種革命性的物聯技術,將蜂窩網絡和無源標簽相結合,終端價格低,覆蓋距離遠,支撐數百億的無源物聯新場景。當前,華為已驗證Passive IoT超兩百米的覆蓋能力。
產業(yè)鏈創(chuàng)新再出發(fā)
根據IHS數據顯示,2022年全球5G基礎設施市場產值預估可達322億美元,同比增長9.5%,主要包含RRU、BBU、小基站、MIMO主動天線及5GC核心網等設備。根據IDC預測,到2022年,40%以上的組織將優(yōu)先考慮網絡連接的韌性,以確保業(yè)務連續(xù)性和新應用場景的開發(fā),這也將驅動5G應用場景部署的加速。我們認為,隨著5.5G的建設啟動,國內5G基礎設施環(huán)節(jié)有望迎來繼4G向5G演進之后又一波量價齊升的增長,超越全球市場的增速。由此將帶來從5.5G設施到應用的全產業(yè)鏈投資機會。
二、基站有望開啟迭代升級周期
5.5G催化基站射頻新需求
射頻,是頻率介于 300kHz~300GHz 之間的,可以輻射到空間中的高頻交流變化電磁波的簡稱。射頻主要用于實現無線通訊的兩個本質功能——發(fā)送和接收,即將二進制信號轉變?yōu)楦哳l率無線電磁波信號并發(fā)送,以及接收無線電磁波信號并將其轉化為二進制信號。
從結構來看,射頻可以拆分為天線、射頻收發(fā)芯片、基帶和射頻前端。
射頻前端的功能為無線電磁波信號的發(fā)送和接收,是移動終端設備實現蜂窩網絡連接、Wi-Fi、藍牙、GPS等無線通信功能所必需的核心模塊,可以進一步拆分為天線調諧器(Tuner)、天線開關(Switch)、濾波器(Filter)、功率放大器 (PA) 和低噪聲放大器 (LNA)。
資料來源:唯捷創(chuàng)芯招股書、中瓷電子公告
5.5G天線密度倍數增長
MassiveMIMO(大規(guī)模天線技術)是5G通信提高系統容量和頻譜利用率的一項關鍵技術。MassiveMIMO技術的應用使得5G宏基站天線通道數量大幅增加。在2G/3G/4G時代,天線多為2/4/8端口。進入5G時代,宏基站使用的天線通道數以單面64個為主流,每個基站通常需要設置三面天線,從而實現360度的覆蓋范圍。
超大規(guī)模天線是在大規(guī)模天線基礎上的進一步演進。天線規(guī)模的進一步擴展將提供具有極高空間分辨率和處理增益的空間波束,提高網絡的多用戶復用能力和干擾抑制能力,從而提高頻譜效率。相較于5G基站,5.5G基站的超大規(guī)模天線數量提升至192通道以上,成倍數增長。
陶瓷介質濾波器用量+滲透率雙升
基站天線數量的增加導致了單個基站對濾波器的需求量增加。5G基站對MassiveMIMO技術和有源天線技術的應用,使單面天線需要64只濾波器,單個宏基站三面天線需要192只濾波器,5.5G通道數是5G的3倍以上,因此對濾波器的需求也成倍增長。
天線密度增加,陶瓷介質濾波器提供更低成本的解決方案。5.5G較5G基站的天線集成度要求變高,需要在更小尺寸內集成更多的組件。相較于傳統金屬腔體濾波器,在體積和重量方面,同等頻率要求下,陶瓷介質濾波器產品的體積更小、重量更輕?;谠隗w積、重量、工藝和成本等方面的優(yōu)勢,陶瓷介質濾波器成為5G基站濾波器的主流技術方案之一,并且在5.5G更高要求的催化下,陶瓷介質濾波器的滲透率有望進一步提升。
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