报告快照
Ookla 在美国和英国的测速结果显示,2020 年上半年推出的速度最快、性能最好的 5G 智能手机使用高通 (Qualcomm) 无线电芯片组和完整的调制解调器到天线系统解决方案,其中毫米波智能手机处于领先地位。  在本次报告中,Strategy Analytics 总结了 Ookla 的一些测试结果,并据此分析了这些结果对运营商、原始设备制造商和消费者的影响。 

 

 

 

1. 执行摘要

5G 智能手机现上市已超过一年,结果已出炉。


高通不仅在无线电芯片组市场份额方面处于领先地位,最近 Ookla 在美国和英国的测试结果显示,高通还为速度最快、性能最好的 5G 智能手机提供无线电芯片组和射频前端组件:

 

  • 根据 Ookla 在美国的测试,从数据速率上来讲,毫米波 5G 智能手机胜过其他所有智能手机,其平均下载数据速率是 4G LTE 的 20 倍。  这些速度最快的智能手机使用高通无线电芯片组和高通毫米波射频天线封装 (AIP) 模块。

 

  • 英国的测试结果显示,搭载高通产品的 5G 智能手机在低于 6 Ghz 的频段提供最快的数据传输速度,如今最快的型号都使用高通骁龙调制解调器及射频系统,这是高通的完整解决方案。

 

  • 在美国和英国 5G 和 4G 型号中,速度最快的智能手机都使用高通的解决方案。 

 

  • 测试结果也验证了这一说法,即运营商既需要低于 6 GHz 的频段也需要毫米波来支持其 5G 网络,因为毫米波填充了高密度的流量区域,全面提升智能手机和其他用户设备的 5G 网络容量:  

 

  • 目前 10 个国家 / 地区的 35 家运营商采用 5G 毫米波,它提供的巨大容量正获得更多吸引力。

 

  • 2020 年,还有 4 个国家 / 地区将向运营商分配毫米波频谱,2021 年,还将有 10 个国家 / 地区举行拍卖,2022 年及以后,预计还将有 26 个国家 / 地区举行拍卖。


在后新冠肺炎 (COVID-19) 时代,毫米波的需求将继续增加。  Strategy Analytics 和其他机构预计无线数据消耗以每年至少 10% 的速度无限期增长。   


Ookla 测试结果得出:

 

  • 无线运营商应确保搭载高通产品的智能手机在面向无线用户的 5G 智能手机和其他设备组合中发挥重要作用。

 

  • 原始设备制造商应提供搭载高通产品的 5G 智能手机型号。  我们预计,随着高通竞争对手提供新的解决方案,5G 芯片组的竞争会加剧,但至少到目前为止,高通拥有领先的技术和最成熟的解决方案。 

 

  • 消费者在购买前比较智能手机的价格和功能时,可以将搭载高通产品的 5G 智能手机作为最优选择。  


2. 分析
2.1 背景

在新冠肺炎的大背景下,移动应用使更多在线活动得以实现,特别是居家办公、必需品订购、远程学习和远程医疗等,对无线数据的需求增长速度甚至超过了预期:

 

  • 据威瑞森电信 (Verizon) 报道,互联网的使用已经从办公楼转移到居民区,同时引发无线和有线接入互联网的需求激增。

 

  • 爱立信 (Ericsson) 根据全球用户调查指出,新冠肺炎大流行以来,消费者智能手机数据使用平均增加了 25%。

 

  • 甚至在新冠肺炎之前,无线运营商就注意到无线数据的消耗只增不减。  例如,在 2020 年 2 月举行的第 54 届超级碗足球赛上,参与者的数据消耗量比去年第 53 届超级碗增加了约 10%。


5G 将在提供无线容量方面发挥关键作用,全球范围正在加速采用 5G 技术。  Strategy Analytics 预计,今年将有约 2 亿部 5G 智能手机出货,明年这个数字会超过 5.5 亿,占 2021 年所有智能手机出货量的 46%。  尽管新冠肺炎大流行给消费者带来了经济收入压力,但上述情况仍在发生。


目前,中国 5G 智能手机消费约占总产量的 60%,这让人得以窥见 5G 的未来。  今年,在中国购买的智能手机中,约 40% 将支持 5G。  在中国出售的 5G 智能手机中,华为、Vivo、Oppo 和小米占据了大多数(约 85% 或更多)。 

 

2.25G 益处
随着无线数据需求的爆炸式增长,无线运营商将其网络升级到 5G 并提供尽可能最快的 5G 设备是有其经济价值的:

 

  • 5G 网络的容量和效率降低了无线运营商的每比特成本,提高了定价灵活性和无限数据计划的可行性。 

 

  • 5G 设备拥有性能最好的蜂窝无线电芯片组,可尽早充分利用运营商在 5G 上的投资来提高投资回报率。

 

  • 快速 5G 设备为消费者提供最高的下载和上传速度,以及尽可能最好的连接可靠性和流媒体体验,从而提高客户满意度,减少投诉和客户流失。

 

  • 尽管大多数消费者在选择智能手机时依赖品牌忠诚度、风格和功能,但运营商提供和推广具有最佳蜂窝无线电的智能手机对消费者和自身都有百利而无一害。


不可否认,5G 旗舰智能手机的价格确实会影响消费者从 4G LTE 升级。  在我写这篇文章时,我的运营商 AT&T 提供的 5G 智能手机价格区间在 600 美元到 1500 美元不等,大多数都在 900 美元以上。  除了提供灵活的定价计划外,运营商还应强调 5G 如何帮助消费者在购买智能手机时确保其产品不会过时,并简要说明购买一款拥有最佳无线芯片组设备的好处。 

2.3 智能手机选择
全球移动设备供应商协会 (GSA) 表示,至少有 95 款支持 5G 的手机已出货,并于 2020 年 7 月 8 日上市。  Strategy Analytics 运用我们的 SpecTRAX 数据库,统计出 185 款出货上市的型号变体(图表 1)。  

 

图表 1    2020 年 7 月出货 5G 智能手机

 

我们的统计包括射频前端 (RFFE) 配置略有不同的其他相同型号。  大多数这些不同变体都支持地区和运营商特定的频段要求,同时仍然提供足够的频段允许漫游到其他地区和国家。  我们的统计不包括板载内存或手机外壳不同的其他相同变体。

 

  • 射频前端包括天线调谐器、发射功率放大器、用于信号路由往返于天线的射频开关、特定频段的射频滤波器 / 双工器 / 多工器、用于接收的低噪声放大器和功率放大器管理集成电路(用于封包或平均功率追踪)。  

 

  • 蜂窝无线电的另一部分,无线电芯片组主要由射频收发器、基带(通信)处理器和应用处理器组成。

 

  • 射频收发器和基带处理器可被称为蜂窝调制解调器。

 

  • 通常,通信处理器和应用处理器会组合为一体,并称为“处理器”,而芯片组只是指处理器的名称或部件号,这便是蜂窝无线电的核心。  

 

  • 无线电“平台”(一些半导体供应商用这个词)通常用来描述无线电芯片组和任何其他提供的芯片,例如 Wi-Fi 和 GPS 芯片。


图表 1 中哪款手机拥有最好的蜂窝无线电和最快速度?  接下来我们将讨论这个问题。

 

2.4 最快的 5G 智能手机使用毫米波
如果您想要最快的 5G 智能手机,请选择一款具有毫米波 (mmW) 功能的智能手机。   5G 环境下的“毫米波”是指高于 24 GHz 的无线电频率。

 

图表 2    Ookla 速度测试结果:美国 5G 毫米波

 

Ookla 进行的速度测试中,在毫米波下运行的 5G 提供的下载速度大约是 4G LTE 的 20 倍。   见图表 2。

 

  • 如果一款智能手机支持毫米波频率,则与在无毫米波覆盖范围区域内运行 5G 相比,您可以预期下载数据速率约为其 5 倍。  若无法使用毫米波,在可能的情况下,手机将恢复为低于 6 GHz 频段运行的 5G。

 

  • 与 4G LTE 典型的 55 Mbps 下载速度相比,低于 6 GHz 频段的 5G 下载速度是其 4 倍,5G 毫米波下载速度是其 20 倍。  4G LTE 速度估计来自 Ookla 2020 年第 1 季度报告。

 

  • 测试中的毫米波网络提供了 400 MHz 的带宽。  部分毫米波网络提供 800 MHz 的带宽,这将使设备的峰值可用数据速率加倍。 

 

  • 该图表基于 Ookla® 对 Speed Test Intelligence® 数据的分析,比较了顶级提供商使用 2020 年第 1 季度部署的毫米波的结果并由高通公布点击此处查看。 


截至 2020 年 7 月 31 日,只有高通提供支持毫米波的芯片组和毫米波射频子系统(毫米波射频天线封装 (AIP) 模块)支持 5G 设备。  明年,华为、三星和联发科技 (MediaTek) 可能会推出毫米波蜂窝无线电芯片组和毫米波射频子系统,但高通在技术上至少领先市场 18 个月。  

 

图表 3    支持毫米波的出货 5G 智能手机(2020 年 7 月)

 

备注:以上型号是否有配备毫米波的版本取决于无线运营商。

 

图表 4    按品牌划分的 5G 毫米波智能手机型号变体

 

图表 3 中原始设备制造商生产的一些毫米波智能手机版本略有不同,185 款支持 5G 的出货智能手机变体中有 23 款支持毫米波(见图表 4)。  其中所有毫米波手机都使用高通蜂窝无线电芯片组和高通毫米波射频组件。 


截至 2020 年 7 月,已有 10 个国家 / 地区为 5G 分配了毫米波,将有更多国家 / 地区将紧随其后: 

 

  • 这包含的三十五 (35) 家运营商在美国、意大利、希腊、芬兰、爱尔兰、香港、日本、泰国、俄罗斯和韩国采用毫米波提供 5G 服务。

 

  • 在提供或即将提供具有已发布的明确定义规则的毫米波频谱的 28 个国家 / 地区中,每个国家 / 地区可用的平均毫米波频谱高达 2174 MHz。 

 

  • 还有 40 多个国家 / 地区或在计划拍卖,或在认真考虑 5G 毫米波技术:

 

  • 卢森堡、马来西亚、斯洛文尼亚和英国计划在 2020 年下半年拍卖和分配毫米波给运营商。 

 

  • 澳大利亚、奥地利、比利时、巴西、智利、克罗地亚、法国、黑山、波兰和罗马尼亚计划在 2021 年进行拍卖和分配。  受到新冠肺炎的影响,其中许多国家 / 地区推迟了原定于 2020 年进行的频谱拍卖。  


2.5 毫米波的重要性
毫米波将形成 5G 无线接入网的大容量和高速度核心:  

 

  • 毫米波能够提供 5 倍于低于 6 GHz 频段的峰值数据速率,因此它可以在密集的城市中心、繁忙的郊区购物区和像体育场馆这样拥挤的开放区域提供超常的容量。  

 

  • 毫米波的射程相对较短,不能很好地穿透墙壁,但可以从障碍物反弹到障碍物,因此可以利用这一点来减少阻碍。  基于这些原因,人们认为它非常适合大型工业空间、企业、机场和交通枢纽的工厂自动化,以及私人室内网络。

 

  • 毫米波可以让运营商略过最后一英里的光纤部署,实现高速互联网接入,从而更轻松地提供固定无线服务:  

 

  • 毫米波 5G 允许运营商利用现有的网络资产,在现有覆盖范围内为城市、郊区和农村地区的更广泛客户群提供多千兆位、低延迟的固定无线服务。

 

  • 使用毫米波,运营商可以用快速经济的方式将固定无线接入部署到传统宽带难以到达且成本高昂的区域。

 

  • 据 Ookla 称,全球有线宽带下载平均速度为 75 Mbps,随着新冠肺炎推动视频通话和娱乐需求的上升,许多消费者发现现有有线宽带速度不够快,尤其是在有多个并发用户的家庭中。

 

毫米波频谱相对经济实惠。运营商通常能够以相对较低的成本获得毫米波频谱,每兆赫覆盖单位人口如图表 5 所示。   5G 毫米波的经济性是一个超出本报告范围的复杂话题,但获取毫米波频谱的成本是一个巨大的优势,尤其是低于 6 GHz 频段稀缺的情况下。
当然,运营商运营 5G 既需要低于 6 Ghz 的频段也需要毫米波频段,以较低频率、低于 6 GHz 的频段提供覆盖范围。

 

图表 5    一些近期拍卖的频谱估值

 

已为 5G 定义了超过 51 个频段,每个频段都是由全球至少一家无线运营商所要求的。  这些频段基于监管规划,充分考虑可用频谱和现有无线电用户,在可能的情况下尝试重新分配使用不足的频谱,并尽量减少干扰:

 

  • 毫米波频段可以支持大量下行链路和上行链路速度,从运营商的角度来看,毫米波在并发用户数量方面拥有巨大容量,能够改善所有用户体验。  这些频段对于 5G 以下的手机来说是新频段。

 

  • 1 GHz 以下的低频段提供最佳范围和穿透墙壁能力。  许多国家 / 地区的监管机构已经为 5G 分配了小到 2 x 5 MHz 的低频段频谱;最初指定用于 2G、3G 和广播电视的 100 MHz 带宽 (BW) 连续刈幅非常适合 5G,但通常无法用于低频段。   这意味着,低频段通常能够提供可靠的 5G 覆盖,但如果不增加其他频段,就无法给用户带来良好的宽带体验。  

 

  • 3.5 GHz 频段对许多国家 / 地区而言都是新频段,这就需要重新定位卫星地面站和军方等现有频谱用户使用的频率,并在现有频谱用户周围创建频谱共享规则和蜂窝网络禁区。  3.5 GHz 频段实现了毫米波及低频段的带宽和覆盖优势之间的平衡,并且已经成为 5G 中使用最多的频段。  在美国,用于移动通信的 3.5 GHz 频谱拍卖于 2020 年 7 月 23 日开始。  

 

图表 6    定义的 5G 低、中、高频段

 

在已公布 5G 设备中出现的频段大约占百分比。  在美国,美国联邦通信委员会 (FCC) 已经将中频段扩展到 7.125 GHz,但与 5.9 GHz 以上的 Wi-Fi 6E 共享。

 

图表 6 显示了 5G 使用中最受欢迎的一些频段:  

 

  • 在公布的 5G 智能手机中,约 80% 的频段是中频段。

 

  • 大约 5% 是毫米波频段。 

 

  • 越来越多的运营商和设备可以使用 1 GHz 以下的低频段,其中 700 MHz、800 MHz 和 900 MHz 频段因其提供的范围、室内穿透力和覆盖范围而备受欢迎。  未来 18 个月内,还有 28 个国家 / 地区计划为 5G 分配低频段频谱,特别是 700 MHz 左右的频谱。


如果特定的 5G 频段不可用,则设备可以切换到其他低、中、高频段,并且可以使用载波聚合同时利用频段组合。  5G 电话和网络还利用了多天线 (MIMO) 的优势,与 4G LTE 相比,应用更短时间和高效频率接入电波,即使在许多用户的情况下,也能实现每个用户更高的数据速率和更好的用户体验。 

 

2.6 低于 6 GHz 频段中最快的 5G 手机
即使没有毫米波,5G 速度也远超 4G。  在英国,在对低于 6 Ghz 频段智能手机的 Ookla 测试中,5G 的平均下载数据速率几乎是 4G-LTE 的 6 倍。  见图表 7。

 

  • 该图表基于 Ookla® 对 Speed Test Intelligence® 数据的分析,比较了顶级提供商使用 2020 年第 1 季度部署的中频段 (MB) 的结果并由高通公布点击此处查看。  Ookla 将样本量不足的手机排除在统计显著性之外,因此,一些在 2020 年初发布的较新手机并未纳入调查结果。  

 

  • 所有测试中速度最快的 5G 手机都使用了高通骁龙调制解调器及射频系统。  这意味着这些手机不仅使用了高通的蜂窝无线电芯片组,而且还采用了高通的射频前端组件:

 

  • 通过提供从天线到处理器的完整蜂窝无线电,高通可以将无线电不同部件的功能设计紧密结合起来,以此将调制解调器优化为一个系统。  例如,这能够利用闭环算法来控制天线调谐和功率放大器,执行校准,并实时优化无线电性能。 

 

  • 射频前端产品供应商 Skyworks、Qorvo、Broadcom 和 Murata 拥有丰富的经验,并为智能手机提供低成本、高性能的射频前端组件,但高通早已在前两代 5G 智能手机的射频前端领域中取得了显著成功。   高通为图表 8 中列出的手机提供所有或几乎所有的射频组件。

 

图表 7    5G、4G LTE 在英国低于 6 GHz 频段的下载速度

 

支持 5G 所需的无线电功能给智能手机原始设备制造商带来了巨大的挑战,最重要的是需要在真正的全球设备中支持 50 多个频段。  5G 设备中使用的无线电功能包括 5G/4G E-UTRAN NR 双连接 (EN-DC)、跨大量可能频带组合的载波聚合、DSS(动态频谱共享)、下行链路多天线技术(通常有四个天线)、上行链路多天线技术(通常有两个天线)、动态天线调谐、波束形成(毫米波中)和封包追踪等等。  这些无线电功能需要更多的射频前端元件和非常复杂的信号路由。


需要复杂的射频前端支持 5G 设备无线电功能意味着:

 

  • 更长的设计周期和上市时间。

 

  • 射频前端信号损耗导致更高的功耗。

 

  • 更多的库存单位,即独特的射频前端设计以支持全球运营商所使用的频段。

 

  • 更高的开发、设计、采购和库存成本。


随着对射频前端的需求从 2G 增加到 3G 和 4G,供应商的应对方案是改进性能、缩小组件尺寸及将功能元件集成到模块中。  这导致了行业整合,因为供应商必须使用先进的封装技术开发出一流的功率放大器、开关、滤波器、电源管理和数字控制元件,并将其组合成模块。  许多供应商缺乏相应资源跟上模块开发的步伐,在过去大约 20 年的时间里,其已退出市场或被收购。 


高通表示,通过提供射频前端模块和芯片组,并将系统级设计优化应用于从调制解调器到天线的整个无线电系统,其骁龙调制解调器射频系统通过以下方式帮助原始设备制造商应对 5G 的设计难题:

 

  • 通过简化射频前端设计缩短上市时间,使其成为经认证支持 5G 系统解决方案的一部分,而且具有对运营商很重要的无线电功能。

 

  • 为智能手机设计提供最佳性能,包括降低射频前端的功耗。

 

  • 减少原始设备制造商的库存单位数量,以管理特定地区的手机变体。

 

  • 简化组件采购,降低手机开发成本。


到目前为止,只有高通拥有足够的规模和专业技术为移动电话提供成功的系统级调制解调器到天线解决方案。  有证据表明,其他蜂窝无线电芯片组提供商可能正在朝着这个方向发展,尤其是在中国,为了减少对美国供应商的依赖,贸易制裁鼓励企业寻找国内的射频前端组件替代来源。      

 

图表 8     配备高通骁龙 (Snapdragon) 调制解调器及射频系统的 5G 手机

 

2.7 速度最快的手机
高通在 5G 手机中的无线电处理器(基带和集成基带应用处理器)和蜂窝无线电芯片组的市场份额中处于领先地位。  您可以从图表 9 中了解到这一点,该图表展示了来自 Strategy Analytics SpecTRAX 数据库的已公布 5G 智能手机型号和型号变体中无线电芯片组的统计分析。

 

图表 9    已公布 5G 智能手机变体的芯片组供应商

 

根据 Ookla 在美国和英国的测试结果,速度最快的手机普遍使用高通产品:

 

  • Ookla 测试结果表明,从美国的智能手机来看,包括 5G、4G LTE 甚至部分 3G 智能手机在内,6 款搭载高通产品的 5G 手机是速度最快的。  这些手机都使用高通调制解调器及射频系统,以及配备 X55 调制解调器的高通骁龙 865 或配备 X50 调制解调器的高通骁龙 855 Plus。  见图表 10。

 

  • Ookla 测试结果表明,一加 7 Pro 5G 在速度方面击败了英国所有其他智能手机。

 

  • 在搭载高通产品的 4G LTE 智能手机和搭载联发科技产品的 4G LTE 智能手机的测试中,高通在速度上比联发科技快 44%。 

 

  • 关于这些结果的更多信息,请访问高通的博客点击此处查看。 

 

图表 10    美国最快的智能手机(Ookla 2020 年 7 月进行的下载速度测试)

 

免责声明:高通为众多 5G 智能手机提供无线电芯片组和射频前端子系统,因此高通作为某些市场唯一的供应商,很难直接比较实际 5G 部署中所有设备芯片组和射频前端供应商的手机性能。


使用特定网络操作的智能手机性能取决于基站设备支持的功能以及智能手机和基站协同工作程度。  我们知道的是,上述 Ookla 测试结果使用了来自爱立信、华为、诺基亚和三星等供应商的各种基站设备。 

 

3. 启示
截至 2020 年 7 月,英国和美国的 Okola 测试表明,高通为 5G 智能手机提供了性能最高的蜂窝无线芯片组;此外,若将支持 4G LTE 的智能手机考虑在内,最快的智能手机普遍使用高通产品。

 
在毫米波中运行速度最快的 5G 智能手机使用高通产品。


在广泛使用的低于 6 GHz 频段中运行速度最快的智能手机使用高通的调制解调器及射频系统,这是高通的完整解决方案。


由于毫米波智能手机提供的下行链路数据速率是典型 4G-LTE 智能手机的 20 倍,Ookla 的测试结果强调了毫米波如何提升运营商 5G 网络的巨大容量。  这不仅包括智能手机,还包括其他设备,如 FWA 客户终端设备和用于工业自动化的客户端设备。


运营商应储备使用高通芯片组和完整骁龙调制解调器及射频系统的智能手机,以提高客户满意度,加快 5G 网络的使用,并提高 5G 投资回报率。


原始设备制造商应评估 5G 智能手机无线电组件的多种来源,并考虑调制解调器到天线的解决方案,如骁龙调制解调器及射频系统,而不是单独采购单个射频前端组件和调制解调器(无线电芯片组)。 


消费者在比较型号时,应优先考虑使用高通无线电的 5G 智能手机。 


随着三星、华为和联发科技推出新的芯片组,5G 市场格局可能在 2021 年发生变化,特别是如果这些公司发布商业可行的毫米波解决方案:


由于美国和欧洲的制裁,华为最近几个季度在智能手机领域的市场份额有所下降,这可能会在一段时间内限制海思 (HiSilicon) 5G 解决方案在中国以外市场上的成功。  华为几乎所有 5G 手机都拥有并使用海思芯片组。


预计至少在未来 18 个月内,中国其他三大 5G 智能手机供应商 Vivo、Oppo 和小米将继续青睐高通。


即使预期竞争增加,高通在 5G 芯片组方面仍处于强大领先地位,我们预计随着 5G 的普及,高通在射频前端的市场份额也会增加。 


有关高通市场份额的更多信息,以及我们对高通地位和增长潜力的分析,拥有访问权限的用户可以阅读在 5G 和射频前端的推动下,高通的芯片部门将迎来增长。高通的竞争对手如何与之竞争?


4. 我们能为您做点什么?
Strategy Analytics 通过一系列定制解决方案,为全球客户提供战略和战术支援:

 

  • 在多个国家 / 地区主要研究任务中使用高端工具和技术。

 

  • 用户体验设计和创意互动。

 

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