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4G 5G FWA全场景适用探索

update time:2022-05-18clicks:68hitstext size:T|T   print this page | close
FWA的前世今生 : 从铜线替代到光纤补充
无线技术,从2G、3G,4G到5G,有明显的代际演进与替代关系。无线具备不受物理线路的约束的先天优势,更灵活更快捷随着无线技术的快速演进,FWA的容量已经从满足基本连接需求,到提速替代铜线,逐步追赶,大有看齐FTTx的势头。当前,5G单频段单站的峰值速率已经可以比肩有线10GPON。
图 1: FBB与FWA小区峰值容量演进

以运营商主流的频谱情况为例,2.3GHz至3.5GHz使用60%的资源发展FWA,单站FWA峰值能力可达8.6Gbps/站。我们看到,很多国家按照连续大带宽的模式发放TDD频谱已成为主流趋势,支撑5G FWA比肩有线10G PON。

无线能否支撑FWA的规模发展,关键在于家宽用户的真实需要。以中国某一线城市100Mbps固网家宽套餐为例,在不含IPTV的情况下,绝大多数场景下8Mbps足以满足需求。这是由于家庭的主流业务是480P、720P为主的OTT视频,因此8Mbps足矣满足家庭场景需求。三至五年内,100Mbps的速率可以满足绝大多数家庭的普遍需求。
图 2:业务对带宽的需求

FWA要基于用户真实需求和无线的特点来进行放号和规划。基于无线单站容量与FWA话务模型、用户真实业务需求速率,可得到单个基站可以放号的家庭用户数。
图3:无线FWA可放号用户数模型

根据全球不同区域的FWA话务模型数据统计,当单站FWA容量为8.6Gbps/站时,FWA用户的速率需求为50Mbps,激活比与占空比分别为50%与20%,单站可放号1720个用户;满足绝大多数国家的城市家庭密度与家宽速率需求。
图4:全球不同区域典型FWA话务模型

FWA套餐以速率计费或大流量包为主,每GB价格低于toC。MBB在5G发展初期,受限于终端渗透率较低,网络相对空闲;同时,MBB在时间和空间上对无线资源的消耗高度不均衡,eMBB与FWA的忙时并非完全重合。高效利用MBB的闲时资源来发展FWA,可以带来更多的收益与更短的ROI。可以说,FWA是更高效的管道变现手段。
图5:FWA与MBB在不同时间段的流量分布

FWA的未来 :CAGR 20%用户增长,海外三分天下将有其一
截至2021年底,全球4G/5G FWA用户数已超过6500万,4G FWA用户数占95%;预计在2025年5G FWA用户占比提升至27%。由于5G的容量成倍提升,FWA已从小众走向主流。

从全球领先运营商发展FWA的经验中,可以看到,5G FWA在提升体验的同时,最重要的是捆绑多样化业务。根据华为统计,80%以上商用5G FWA的运营商,均有捆绑WiFi Mesh,捆绑视频、游戏的套餐推出。对此,华为建议的策略是1+1+X,一个高性能空口提升家宽速率,一套全屋WiFi覆盖方案,X是与无线特点匹配的各类家庭业务,如4K视频、云游戏等。
图6:无线FWA1+1+X业务发展策略

FWA业务上量发展,对CPE价格有不同诉求。相对来说,发达国家对CPE的成本不太敏感,更重要的是商业模式设计。对于有较好信用体系的国家,如北美、中东、欧洲,CPE成本可通过租用或分期的方式分摊。发展中国家对CPE价格则非常敏感,需要做好4G/5G协同,通过4G CPE价格优势发展入门用户,5G CPE可对标光纤发展高端用户,带来更高ARPU。

从FWA看Broadband IoT,更深刻地理解“连接”
5G的到来让FWA从家庭向企业的延展非常明显。例如Work From Anywhere,就是一种面向中小企业的FWA Business场景,除了提供有保障的连接,还可以提供办工套件,如在线会议软件、电话业务、24x7保障服务等。它的核心在于跳出连接本身,向上提供“微集成“的差异化能力。华为基于全球经验总结了12大专线场景,如中小企业专线、移动银行等,均是基于FWA连接基础上的差异化产品组合场景。截止到2021年7月,已有27家运营商与华为合作商用5G FWA Business业务。

FWA可以连接家庭、连接企业,更可以连接万物。随处可见的速递易和自动贩卖机,都是基于Cat4的宽带连接。宽带连接向下有我们熟悉的窄带NB-IOT,向上就是5G NR大带宽连接。从物联的角度看,以NB-IoT为例,连接本身的价值在整个产业链里的占比一般低于10%,更多的价值是在终端、平台和应用。这个结论与FWA企业连接需要向上发展,做“微集成“是一样的。运营商需要更多考虑向上的集成能力来匹配价值链分配。
图7: 宽带IoT各应用场景与速率需求

5G相比于4G,关键在于支持超低时延、超高带宽,由此使能严苛IoT与工业自动化IoT,这两类物联场景面向toB,要求具备高可靠低时延的能力,支持5G LAN、时钟同步等特性,是高价值的物联场景;对于广域IoT和宽带IoT,其本质上是4G连接的延续。
图8:四类IoT连接场景

按照连接的场景与价值,我们可以得出以下结论:

toC是人与人的连接,具有海量用户与高价值;
FWA家庭连接属于宽带IoT,同样拥有海量用户市场;运营商需要适配无线的特点来设计业务,核心是忙时速率适配用户的真实业务需求;
广域IoT,包括NB-IoT,Cat1/Cat4连接,目前多为SIM卡量贩,按流量计费的商业模式,ARPU值较低;
FWA企业连接属于宽带IoT,是高ARPU场景;运营商已开始孵化上量,需要运营商具备向上集成,提供差异化服务的能力。商业模式设计上可参考有专线,但要适配无线特点;当前不建议做高速率(<=50Mbps)且上下行对称的企业业务;
严苛IoT与工业IoT是高价值场景,是5G相比于4G的差异化能力,是进入垂直行业的关键能力,可实现连接本身的高价值变现;
从FWA看广域2B,切片价值无限
从地理角度看,连接可分为广域和局域。广域连接是基于MBB全国覆盖网络的连接;局域连接则是基于本地局域网的连接;FWA属于广域连接的范围。广域FWA最大的挑战是一网多用下对toC体验的影响;对于广域toB,最大的挑战依然是一网多用下toC体验的平衡。

FWA是如何实现多业务的体验平衡,减少对toC体验的影响呢?在放号前,通过FWA Suite辅助工具进行评估;通过实时评估放号位置的信号质量,并基于空口频谱效率,计算得到所需资源来进行评估。同时辅以QoS资源调度,限制FWA使用的资源上限;并结合拥塞时优先级调度,实现对toC用户的体验保障。它的本质是在空口有限能力下对资源的合理划分,是最原始的空口资源“切片”。

解决广域网络多业务体验平衡的建议路径为:在资源有限的情况下对toC/toH/toB进行资源切分;同时持续建设与优化无线管道,容纳多业务并存;在频谱资源较充裕,用户发展预判较好的情况下,为新业务建设专网,例如,使用TDD频谱建设FWA toH/toB专网。
图9:QoS一网多用PRB资源控制方案

为基于广域toB实现千行百业差异化的业务诉求,如体验加速、安全隔离、业务保障等,最关键的能力是端到端切片;基于FWA的经验,广域的切片有几点可以参考:

1、广域网上谨慎使用绝对硬切片;toB放号前,建议使用FWA Suite工具,实时评估放号用户所需资源,避免资源抢占导致对toC用户的影响;基于QoS调度优先级的软切片相对更安全;

2、适用于硬切片的场景是小量的RB资源占用,或临时性的硬切片(用完即释放),以及小地理范围内的硬切(避开toC热点区域);

3、专网下的硬切片,因其与toC资源隔离,无需考虑toC的体验影响,可以充分发挥toB的体验保障功效。5G toB局域专网实现严苛IoT和工业IoT,相比广域网更有优势。

对于无线网络上承载的各类连接来说,最重要的是建设足够宽的管道。只有路修的足够宽,才能承载各种车型,才能拥有共享车道、专有车道,或是潮汐车道,提供更多选择和更多的未来想象。

FWA是介于有线与无线中间态的解决方案,也是横跨家庭和企业的跨界产品,向下可下探到窄带物联,向上可延伸到宽带物联,从4G到5G持续演进。希望FWA在家宽企业领域可以实现“the ultimate last mile”,在物联领域“Wireless if you can, wired if you must”,使能FWA在更多场景下普适落地。
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