【中航证券】后5G时代专题系列一:5.5G时代在即,奏响6G序曲.pdf

2023-07-10
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一、稳步前行,迎接5.5G时代

自上世纪 80 年代,移动通信以十年迭代一次革命性技术的速度,大幅提升了人类的生活效率,不断推动经济社会发展。4G改变生活,5G改变社会。5G以其大带宽、低时延、广连接、高可靠等特性,将开启万物广泛互联、人机深度交互、智能引领变革的新时代。 华为判断5G应用将呈现“二八律”分布,即用于人与人之间的通信只占应用总量的20%左右,80%应用在物与物之间的通信。由此可见,5G将更 多聚焦于为垂直行业赋能赋智。面向未来十年,5G需要通过不断地发展和演进,实现10倍网络能力提升,并拓展低时延、宽带实时交互等网络能 力,持续提升用户体验。


5.5G标准启动,大概持续 5 年以上。 国际标准组织 3GPP正式确 定5G-Advanced(5G-A)为5G下一阶段 演进官方名称,从Rel-18开始,这标志着 全球5G发展进入5.5G新阶段。5.5G作为 5G 和 6G 之间的过渡和衔接,大概会持 续 5 年以上。迈向5.5G持续演进,构筑“万兆体验+千 亿联接+内生智能”的无线网络。5.5G的 主要使命有两个:一是把5G不足的地方修 正、加强;二是根据行业的发展变化,给 6G的未来发展探索最新的方向。为了满足 toC业务和toB行业应用对5G网络提出的 新需求,产业各方需要迈向5.5G持续创新, 实现eMBB/uRLLC/mMTC等能力不断增 强构筑“万兆体验、千亿联接、内生智能” 的无线网络。


2023年6月27日,工信部发布新版《中华人民共和国无线电频率划分规定》,将于7月1日起正式施行,率先在全球将6GHz频段划分用于5G/6G 系统。6GHz频段是中频段仅有的大带宽优质资源,兼顾覆盖和容量优势,特别适合5G或未来6G系统部署,同时可以发挥现有中频段5G全球产业 的优势。此次以法规形式确定其规则地位,有利于稳定5G/6G产业预期,推动 5G/6G频谱资源全球或区域划分一致,为 5G/6G发展提供所必需的 中频段频率资源,促进移动通信技术和产业创新发展。5.5G将实现下行万兆(10Gbps)、上行千兆(1Gbps)的峰值速率,以及毫秒级时延、低成本千亿物联。与2019年开始商用的5G相比,5.5G 将带宽速度提升10倍、时延降低10倍、连接密度提升10倍,定位精度也从5G的亚米级提升至厘米级。


超大带宽和超大规模天线阵列已验证万兆能力。5G时代,大带宽多天线是实现跨代体验的关键,兑现了Gbps的能力。5.5G技术进一步突破,超 大带宽和超大规模天线阵列技术,即ELAA技术,成为5.5G能力十倍升级的关键。频率越高的频段,波长越短,绕射能力差,覆盖距离短。为了解决高频段的覆盖挑战,ELAA(超大规模天线阵列)成为必选。华为在毫米波频段, 用800MHz带宽结合超2000个阵子天线,实现了10Gbps体验;在6GHz频段,400MHz带宽结合超1000个阵子天线,也同样兑现了万兆能力, 同时覆盖距离和C-Band相当。


根据IHS数据显示,2022年全球5G基础设施市场产值预估可达322亿美元,同比增长9.5%,主要包含RRU、BBU、小基站、MIMO主动天线及 5GC核心网等设备。根据IDC预测,到2022年,40%以上的组织将优先考虑网络连接的韧性,以确保业务连续性和新应用场景的开发,这也将驱 动5G应用场景部署的加速。我们认为,随着5.5G的建设启动,国内5G基础设施环节有望迎来继4G向5G演进之后又一波量价齐升的增长,超越全 球市场的增速。由此将带来从5.5G设施到应用的全产业链投资机会。


二、基站有望开启迭代升级周期

射频,是频率介于 300kHz~300GHz 之间的,可以辐 射到空间中的高频交流变化电磁波的简称。射频主要 用于实现无线通讯的两个本质功能——发送和接收, 即将二进制信号转变为高频率无线电磁波信号并发送, 以及接收无线电磁波信号并将其转化为二进制信号。从结构来看,射频可以拆分为天线、射频收发芯片、 基带和射频前端。射频前端的功能为无线电磁波信号的发送和接收,是 移动终端设备实现蜂窝网络连接、Wi-Fi、蓝牙、GPS 等无线通信功能所必需的核心模块,可以进一步拆分 为天线调谐器(Tuner)、天线开关(Switch)、滤波器 (Filter)、功率放大器 (PA) 和低噪声放大器 (LNA)。


随着基站通讯频段向5.5G演进,对射频的性能和数量 都产生了新的需求。MassiveMIMO(大规模天线技术)是5G通信提高系统容量和频谱利用率的一项关键技术。MassiveMIMO技术的应用使得5G宏基站天线通道数 量大幅增加。在2G/3G/4G时代,天线多为2/4/8端口。进入5G时代,宏基站使用的天线通道数以单面64个为主流,每个基站通常需要设置三面 天线,从而实现360度的覆盖范围。超大规模天线是在大规模天线基础上的进一步演进。天线规模的进一步扩展将提供具有极高空间分辨率和处理增益的空间波束,提高网络的多用 户复用能力和干扰抑制能力,从而提高频谱效率。相较于5G基站,5.5G基站的超大规模天线数量提升至192通道以上,成倍数增长。


基站天线数量的增加导致了单个基站对滤波器的需求量增加。5G基站对MassiveMIMO技术和有源天线技术的应用,使单面天线需要64只滤波器, 单个宏基站三面天线需要192只滤波器,5.5G通道数是5G的3倍以上,因此对滤波器的需求也成倍增长。天线密度增加,陶瓷介质滤波器提供更低成本的解决方案。5.5G较5G基站的天线集成度要求变高,需要在更小尺寸内集成更多的组件。相较于传 统金属腔体滤波器,在体积和重量方面,同等频率要求下,陶瓷介质滤波器产品的体积更小、重量更轻。基于在体积、重量、工艺和成本等方面 的优势,陶瓷介质滤波器成为5G基站滤波器的主流技术方案之一,并且在5.5G更高要求的催化下,陶瓷介质滤波器的渗透率有望进一步提升。


5G通信设备信息互联的复杂度快速提升,配套的PCB也将向高速大容量的方向发展,在频率、速率、层数、尺寸以及光电集成上提出更新的要求。 5.5G较5G的带宽进一步增加,在设备尺寸变化不大的前提下,需要通过增加PCB导通层数来提升数据转发处理能力。滤波器等元器件数量与天线 数量成正比,元器件数量的提升会进一步增加PCB面积。所以5.5G建设将进一步带动高速多层PCB(20-30层,核心设备高速PCB层数达40层以 上)需求提升。据Prismark预测,中国2022-2027年18层以上的PCB产值复合增长率达到6.5%,领先其他PCB产品的增速。


三、新场景新能力,5.5G撬动前沿商机

据CounterpointGlobal XR最新预测,扩展现实(XR)设备的出货量预计将从2021年的1100万台增长到2025年的1.05亿台,增长约10倍。为进一 步提升XR设备的沉浸式体验,终端分辨率将从入门级的4K@60fps逐步提升至舒适级的8K@90fps,未来面向视网膜级体验分辨率将提升至 16~32K@120fps,并会提升为多模态XR,达成包含视频、触觉等多感官的更沉浸式体验。当前移动网络支持4K@60fps的XR视频,单用户速率需求约100Mbps,单小区可以支持 5~10个用户,未来需要支持16~32K@120fps的XR视 频,单用户速率需求约1~10Gbps,同时满足单向10ms级时延(双向20ms),需要通过无线技术突破解决体验与容量双重挑战,支撑下行超宽 带需求。在低时延、高可靠性保障方面,3D沉浸式业务对网速、时延、抖动等网络性能要求高,5.5G因频制宜,引入虚拟大载波重构非连续频谱, 灵活频谱选择实现多频协同及多小区的无损切换,保障低时延高可靠高速率数据传输。


V2X(Vehicle to Everything)作为一种车用无线通信技术,是将车辆与一切事物相连接的新一代信息通信技术。V2X 将“人、车、路、云”等 交通参与要素有机地联系在一起,不仅可以支撑车辆获得比单车感知更多的信息,促进自动驾驶技术创新和应用,还有利于构建一个智慧的交通 体系,促进汽车和交通服务的新模式新业态发展,对提高交通效率、节省资源、减少污染、降低事故发生率、改善交通管理具有重要意义。依托“下行万兆、上行千兆、千亿联接”等典型特征,5.5G C-V2X将能够更好地支撑高阶自动驾驶演进升级,提供更加沉浸和交互的实景导航等 体验,以及满足乘客的XR Pro、全息、3D视频等车载娱乐服务需求,进一步促进人、车、路、云的高效协同,为人们提供更加安全、便捷、舒 适的行车体验。


2020年,国家智能网联汽车创新中心发布《智能网联汽车技术路线图2.0》,其中研判,到2025年,我国PA(部分自动驾驶)、CA(有条件自 动驾驶)级智能网联汽车销量占当年汽车总销量比例超过50%,C—V2X(以蜂窝通信为基础的移动车联网)终端新车装配率达50%,高度自动 驾驶汽车首先在特定场景和限定区域实现商业化应用,并不断扩大运行范围。2035年,各类网联式高度自动驾驶车辆将广泛运行于我国广大地区。2023年6月,工业和信息化部副部长辛国斌表示,新能源汽车产业发展部际协调机制各成员单位将认真贯彻落实党中央、国务院决策部署,坚持 “车—能—路—云”融合发展,重点开展三个方面工作:支持关键技术攻关、进一步完善网联基础设施、深化测试示范应用。



(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)


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