麦肯锡：5G即将来临 但无法避免的是基础设施成本增加

每一代技术都为电信运营商带来了新的机遇。但是当4G在2009年推出时，移动运营商并没有看到他们与前几代人一样获得巨大回报。尽管他们在4G基础设施方面进行了投资，但收入却呈现平缓或温和增长。在4G推出后，包括欧洲和拉丁美洲在内的一些地区的收入甚至下降。

现在，5G技术正在测试中，并准备在今年晚些时候在某些市场推出。移动运营商正在做出顺从和期待的准备。他们知道，这将为开发新的5G用例以及物联网(IoT)的广泛应用提供价值。与此同时，他们敏锐地意识到他们将不得不增加对这项技术的基础设施投资。同时，运营商将不得不升级他们的4G网络以应对不断增长的需求。在对一个欧洲国家的分析中，我们预测，从2020年到2025年，与网络有关的资本支出必须增加60%，在此期间总体拥有成本(TCO)大约翻倍。

这个难题提出了有关移动运营商投资策略和未来利润的重要问题。在本文中，麦肯锡将重点介绍启用5G所需的基础架构投资。

运营商何时会投资5G基础设施?

虽然通向5G的许多事情都不确定，但很容易想象出新的创新用例的出现。 为了理解这些将如何改变基础设施需求，我们将它们分为三类：增强型移动宽带，物联网和关键任务应用。这些用例将要求网络性能在所有网络参数的当前水平上增加10倍，以延迟、吞吐量、可靠性和规模来衡量。 为了实现这一目标，移动运营商必须投资于所有网络领域，包括频谱，无线接入网络(RAN)基础设施，传输和核心网络(图1)。

当前5G技术的许多元素都建立在4G网络上，而不是完全的舍弃——这意味着移动运营商可以采取渐进的方式进行基础设施投资。例如，运营商可以开始通过重新部署其2G和3G频谱的一部分，来升级其现有4G宏网络的容量，或通过在可用时获得额外的频谱来开始。这样，他们可以通过演进到LTE和LTE-Pro功能来延迟5G投资，比如4x4或大规模MIMO。这种演进方式将成为大多数运营商的自然发展道路，使他们能够尽量减少投资，因为5G的增量收入潜力仍不确定。

当网络升级不足以支持增加的流量时，运营商将需要建立新的宏站点或小型站点。该时间点因地点而异，但模拟结果显示，大多数运营商需要在2020年和2025年之间进行重大的新建工程(图表2)。这种转变将是网络成本增加的主要动力。

基础设施将如何跨域发展?

虽然移动运营商将采取不同的方法来进行5G基础设施投资，但我们发现了所有网络领域的一些趋势

频谱竞赛将继续在高低频段进行

在许多国家，低频段拍卖的频谱仍然很低，但大多数国家将主要用它们在短期内增加4G流量。移动玩家正在测试频谱从3.5千兆赫到80千兆赫的5G。然而，大多数人的重点是在中短期内获得3.5千兆赫的频段，其次是26千兆赫和28千兆赫的频段。 (这些频段将成为全球大部分地区首次进行拍卖。)新频谱将为运营商带来更大的带宽，并相应增加空中容量。考虑一下欧盟，它现在正在3.5千兆赫的频率上释放高达400兆赫的带宽。不进行收购并继续依赖传统频段的运营商很快就会遇到容量问题。

即使引入新频谱，移动运营商也需要大幅度增加基础设施投资，以克服某些限制。例如，高频频谱提供额外的容量，但具有更大的传播限制。 3.5千兆赫频谱的试验表明，其频率范围降至室外400米左右，与目前频谱所见的更高频段相比，室内渗透率更低。 26千兆赫和更高的频段将会有更大的传播限制。

随着新频谱推出，移动运营商将需要改进无线接口和天线，以提高新频谱的效率。随着手机和流量需求从传统的2G和3G中转移出来，运营商可以通过将这些频段的频谱重新调整到4G和5G来增加容量。运营商发布的消息显示，大多数欧洲电信集团计划在2020年左右关闭其3G网络。在美国，运营商将在3G之前退役2G。

从长远来看，新频谱可能有助于大规模采用未经许可的接入。一旦发生这种情况，运营商将面临与控制频谱接入有关的其他挑战。

运营商将转向小蜂窝解决方案以满足城市容量

在农村和郊区以及道路沿线，运营商只需通过将现有的网络与宏站点进行密集化，就可以处理增加的流量。相比之下，在许多高度人口密集的城市地区，他们需要依靠小蜂窝解决方案，原因有两个：交通量的增加，按每平方公里的交通负荷来衡量，以及使用更高的频谱带(大于3千兆赫)。

在最近对一个欧洲城市的分析中，我们发现交通密度高于每平方公里0.5 PB的站点，小区半径小于200米，因此需要小蜂窝解决方案。包括九龙，曼哈顿和赫尔辛基在内的许多其他主要城市或城市社区的密度相似，其他城市在2020年左右就会出现这种情况(图表3)。到2025年，许多主要城市的平均每平方公里将达到1或2 PB。

仅光纤传输将变得至关重要

为了改善传输，移动运营商必须承担大规模的光纤化工作。除了帮助网络满足5G的容量和延迟要求外，光纤化对于支持城市地区的小区部署至关重要。

核心网络将会聚合

核心网络已从电路交换和包交换向聚合结构演变，如IP多媒体子系统(IMS)。除了增加的容量和功能之外，核心网络还从更广泛的IT改进中受益，例如网络功能虚拟化和软件定义网络。除了允许网络以较低的单位成本提供容量外，这些改进还支持可重构性和灵活性。

基础设施成本不可避免地增加

5G与传统2G，3G和4G网络相比，不同的成本和投资将随时间而有所不同，并取决于当地的条件。运营商至少有两种选择。第一个涉及到精益战略，即他们优先考虑5G投资，希望能加速商业前景。第二个涉及更保守的方法，在现有网络升级的同时尽可能延迟5G投资。

即使运营商推迟5G投资，他们也需要增加基础设施支出来应对日益增长的流量。没有理由相信每年20-50%的历史增长将会改变。然而，它们可能会落在这个比例的较高端，这会影响投资强度。

在对一个欧洲国家的分析中，三家运营商都采取了保守的5G投资方式，我们预测RAN的总体拥有成本将在2020年至2025年期间显著增加，而预期的2018年水平(图表4)。 例如，假设年度数据增长率为25%，TCO将上升60%左右。

我们将当前网络覆盖区的基础设施成本分为四个区域：升级到传统网络，增加新的宏站点，创建新的5G层以及添加小型蜂窝。 目前，大部分支出都转向传统网络。 但是，随着运营商通过更多宏站点，小型蜂窝以及2020年至2025年之间的5G层实现网络密集化，这些区域将占TCO的较大比例(图表5)。

移动运营商需要制定5G策略来应对网络成本的预期增长。 标准措施将涉及成本节约的努力，但他们还需要探索更多的替代方法，例如网络共享(联合构建新的5G网络)和新的收入模式。

在4G发布仅9年后，我们即将迎接下一代。 尽管每个技术周期都为移动运营商带来了更多机遇，但它也需要更多的基础设施投资。 为了最大限度地提高5G的回报，他们需要了解网络基础设施和相关成本基础将在未来几年如何发展。 有了这些知识，他们将有能力设计出最适合其独特需求的基础设施投资策略。