大型發射塔仍會是現代流動數據通訊網絡的核心
- 大型發射塔坐落於設置流動網絡的理想位置，能在廣泛的覆蓋範圍及高速網絡能力之間取得平衡。
- 尤其是在配合較高頻率的新頻譜後，我們相信該類設施可以滿足現時及未來社會不斷增加的流動數據需要。
- 隨著企業建立直接連接至智能電話的新衛星裝置，進一步擴大覆蓋範圍，但估計未能如發射塔一樣，提供同等的寬頻級用戶體驗。
發射塔支持流動數據轉型
本文提出，即使新技術持續發展，大型發射塔仍會是現代流動數據通訊網絡的核心。
隨著社會產生及使用的數據量與日俱增，數據通訊網絡經歷劇變，流動服務逐漸取代固網服務。網絡架構發展及流動數據流量增加，使得大型發射塔成為提供服務的關鍵資產。
創新吸引的技術推陳出新（例如直接連接至Apple及Android智能電話的衛星），令人質疑是否可能削弱流動發射塔的需求。然而，我們對此抱持否定態度。此外，在現有的網絡架構趨勢下，我們相信網絡的設置地點應會更接近用戶，有利發射塔的需求。
接下來，本文將會更深入地闡述我們的看法。
圖1.流動數據流量
資料來源：Ericsson Mobility Visualizer、首源投資（截至2023年3月31日）。
1艾位元組(EB) = 10億吉位元組(GB)
延續覆蓋
首先說明一下延續覆蓋的概念。由於數據用戶會於不同的實體環境中移動，企業需使用多種通訊技術，為用戶提供最佳體驗。儘管各項技術的覆蓋範圍可能存在重疊之處，他們卻可互補不足，而非互相競爭。
圖2：發射塔分析師與休斯敦核心商業區／市中心小型基站系統的合照
資料來源：首源投資
電訊技術需要在連接能力（即頻寬或連接速度）及覆蓋範圍（即訊號傳送距離）取得平衡。如果需要覆蓋的範圍較大，無線訊號便要傳送到較大的區域，一般會使連接能力下降。相反，當覆蓋範圍較小，連接能力便會提高。
傳統上，用戶會透過實體線路連接，於家中、辦公室、學校或其他室內環境中使用數據網絡服務。在智能電話、平板電腦和手提電腦普及後，無線Wi-Fi服務逐漸增加並提供較高的連接力，不過相關技術的覆蓋範圍最多只有50米（甚至更小）。縱使Wi-Fi技術受廣泛使用，但隨著不少樓宇開始接收到流動電訊訊號，速度更達到寬頻的水平，因此流動服務已成為了日益重要的通訊工具。。事實上，網絡設備製造商Nokia指出，目前80%的流動數據均是來自室內的流動服務使用者1。
當用戶走到室外，前往人煙稠密的市區時，他們的訊號可能會連接到另一個網絡來源，例如天台的基站、或越來越多安裝在路燈或其他街道設施上的小型基站天線系統。該類連接的覆蓋距離通常長達200米，部分可達2公里。
當用戶到達人群較分散的市郊時，無線連接服務的使用者密度變低，用戶將會連接到覆蓋範圍達數公里或以上的大型發射塔。發射塔坐落於設置流動網絡的理想位置。於大部分用戶居住及工作的地區，該類設施能向大範圍的使用者提供足夠頻寬的連接服務。
對於郊區的用戶來說，當地的人口密度進一步減少，覆蓋更加疏落。撇開提供覆蓋的責任不談，電訊營運商須就該區是否擁有足夠的用戶，以作出是否提供服務的商業考慮。有見及此，在偏遠荒無的地區，用戶可能要依賴非智能式衛星電話，才能使用流動通訊服務。
我們相信，設置無線網絡需要因地制宜，而最好的解決方案應能向最多的數據用戶提供最高頻寬，同時盡量減低資本開支及營運開支。舉例來說，Wi-Fi是室內環境中的可行選擇，但卻只能覆蓋較小的範圍。與此相比，小型基站的覆蓋範圍較Wi-Fi大，並能提供較高容量，則適合人口密度較高的市區。然而，據我們的估算，企業需要設置大量小型基站，方能追上單一大型發射塔的覆蓋範圍，因此小型基站無疑是成本較高的選擇。
圖3：Wi-Fi與發射塔的覆蓋範圍比較
資料來源：首源投資的估計數字
實際範圍取決於其他因素，包括但不限於功率、地形、建築物
僅供說明用途
發展提高無線訊號傳送範圍的新技術是吸引的選擇，以超越大型發射塔。不過，我們還是選擇追求連接能力，並犧牲覆蓋範圍。相比起發射塔，試驗機及衛星距離地面遠幾倍，智能電話可使用的頻寬大幅減少，難以與寬頻速度競爭。我們認為，該類解決方案可能適合用戶較少的偏遠或荒蕪地區。
難以超越
圖4：智能電話與無線網絡訊號的距離
過去15年，我們持續研究及投資於發射塔行業。在此期間，不少創新技術都聲稱可提供另類的流動連接服務。然而，該類技術的成本／覆蓋範圍／連接能力均無法與發射塔媲美，而且大多已經停止營運。我們認為，他們暫時都不能構成重大的競爭威脅。
資料來源：首源投資的估計數字（截至2023年3月31日）
對數比例
太陽能飛機或高空氣球
該類無人操作系統通常由科技公司開發，他們希望為未能使用互聯網服務的人士提供連接，以擴大旗下服務的潛在市場。系統專為海拔15至30公里的飛行高度而設，用作將數據傳送到地面。
我們對該類技術抱持懷疑態度，原因是飛機／高空氣球與智能電話之間的距離較長，將會影響終端用戶可使用的連接服務。近年，企業已經無聲無息地終止上述項目。
衛星
企業製造的每個衛星各有不同。較早期的地球靜止軌道2通訊衛星會於距離地球35,786公里的軌道上運行，身處地面的用戶需要依賴巨大的碟形天線收發訊號。與上一類設備相似，用戶與網絡來源（即衛星）之間的距離極遠，影響連接能力。
至於新一代的低地球軌道衛星3，該類設備獲得成功的企業家／公司創辦人支持（例子包括馬斯克的星鏈項目及貝索斯的柯伊伯計劃），加上直接連接至智能電話的連接技術前景理想（例如毋須依賴碟形衞星天線4，或就Apple5／Globalstar、Qualcomm／Android／lridium6、AST SpaceMobile或Lynk的服務使用額外的智能電話）7，自然獲得較多關注。在最具創新精神及可靠的電訊及科技公司鼎力支持下，低地球軌道衛星有望對發射塔行業構成威脅，值得我們留意。
圖5：使用Qualcomm的Android晶片時，用戶需要身處室外及將設備指向天空
資料來源：Qualcomm（截至2023年1月6日）。
話雖如此，物理定律構成了難以解決的問題（詳情見下文電磁輻射的平方反比定律說明）。儘管新型衛星裝置較傳統衛星裝置更接近地面，但軌道高度仍然超過500公里，使得終端用戶可使用的頻寬減少。有鑑於此，Apple、Qualcomm及T-Mobile選擇宣傳SMS服務，而作為非低延遲全面寬頻服務的取替這亦是意料中事。
就連美國聯邦通訊委員會8也意識到技術上的限制，並指出「早期的太空通訊項目無法於平流層與我們的電話之間提供高速寬頻服務。然而，在地面網絡無法覆蓋的偏遠地區，他們能夠提供低頻寬連接，適合撥打緊急電話及發送緊急訊息」。此外，假如要使用服務，智能電話用戶必須身處室外，惟他們使用數據的主要地點位於室內。
圖6：智能電話連接服務距離與流量之間的取捨
資料來源：首源投資的估計數字（截至2023年3月31日）
發射塔: 美國流動服務全球網速測試指數（2023年1月）
星鏈／T-Mobile : 馬斯克旗下每個基站區域的速度為2至4Mbits
Apple: 只限緊急短訊；Globalstar衛星電話數據速度代理
YouTube/Netflix: 4K影片的建議速度（15至20Mbps）
雖然現時取得的技術細節有限，而且技術可能出現變化，圖6仍然反映各項技術於用戶設備距離與流量之間的取捨。美國流動服務用戶的平均下載速度為80Mbps9。為了方便比較，圖表亦列出知名影片串流服務的建議連接速度，其遠超上述衛星系統計劃直連至電話的速度。
由此可見，我們相信衛星寬頻連接是連續覆蓋的最後選擇，唯不太可能取代大型發射塔成為流動網絡的主要設施。
電磁輻射的二次方反比定律10
企業使用無線電裝置及天線，於電磁輻射頻譜上產生無線訊號，以建立流動數據網絡。 網絡的訊號強度與來源的距離成二次方反比關係。換言之，當距離增加一倍，強度便會是之前的四分之一。 由於衛星與智能電話之間的距離是發射塔的數倍，按照電磁輻射的平方反比定律，訊號強度將大幅減弱，影響終端用戶可使用的流量。
錯誤的發展方向
上述新技術嘗試延長用戶與無線訊號之間的距離，不過流動網絡設置的結構性趨勢卻是讓訊號及設備距離終端用戶更近。
究其原因，主要是流動數據需求飆升，並迅速霸佔無線網絡的連接能力。網絡設備供應商愛立信（Ericsson）估計，在過去十年的大部分時間，每年的流動網絡數據增長率達到50%以上，目前的每年增長率亦超過40%（圖1）。
在此情況下，流動網絡營運商11提高基站密度（即於更小的範圍內安裝更多基站），同時向監管機構購買更多頻譜，藉此增加服務容量。
企業可於現有的發射塔附近設置第二或第三個基站，以分擔造成基站擠塞的流動數據流量，這個過程稱為基站緻密化（或「基站分割」）。在美國，不少無線電訊營運商訂立新的發射塔空間租約，在鄰近的地點安裝額外的無線電及天線設備，對發射塔企業有利。
圖7：發射塔及小型基站擁有者Crown Castle對網絡緻密化的看法
資料來源：Crown Castle的投資者簡報（2023年2月）
在企業分割基站之際，監管機構也持續向電訊營運商分配更多頻譜，以促進流動網絡容量增長。舊有的2G及3G流動網絡技術使用低頻帶／頻率頻譜。鑑於頻段已接近用盡，監管機構逐步為4G及5G服務推出用量較低12的中高頻帶頻譜。較高頻率的頻段亦可為4G及5G使用者帶來更大容量及更低延遲的表現。
圖8：美國開始分配較高頻率的頻譜13
美國歷年分配的流動頻譜例子
資料來源：美國聯邦通訊委員會、首源投資（截至2023年3月31日）
為簡明起見，頻譜只以圓點表示，但實際的頻譜分配／使用以頻段為單位
2.5GHz的擁有者出現多次變動，2014年顯示重要的流動服務推出
低頻帶頻譜的傳輸距離通常較長，適合傳送語音及短訊。在同樣的情況下，中頻帶頻譜的傳輸距離較短，而高頻帶頻譜的覆蓋範圍則最小。新分配的頻譜處於中至高頻帶，企業需要在較近的距離內設置基站。相比起較低頻帶的頻譜，新頻譜更可促進提高基站密度（圖9）。
圖9：無線電訊營運商T-Mobile說明不同頻譜頻段的覆蓋範圍
資料來源：T-Mobile
在大部分情況下，流動網絡營運商會在他們使用的發射塔上加裝天線及無線電裝置，以應用新的頻譜。在行內，有關安排稱為「修正」（Amendment）。在新增裝置後，發射塔的每月租金將會相應增加。
上述網絡設置活動持續為發射塔帶來穩定的收益增長。考慮到美國擁有最完善的獨立發射塔市場，而且行業結構最適合企業從需求趨勢中獲益，圖10以美國三間上市發射塔公司American Tower、Crown Castle及SBA Communications作為例子。
圖10 美國上市發射塔企業的國內收益
資料來源：公司報告、首源投資（截至2023年3月31日）
重大併購：AMT（2015年）、CCI（2013年）
展望未來，中高頻帶頻譜的使用量增加，可能進一步推動基站分割，並使企業於室外設置更多小型基站。正如之前提到，該類設施的覆蓋範圍較發射塔更小。
近年，大型發射塔的成本及覆蓋優勢較獲得電訊營運商青睞，以致小型基站發展面對困難。
小型基站依賴地面光纖運作，但部分地區缺乏光纖或光纖質素不足以提供無線網絡服務。頂尖小型基站發展商Crown Castle指出，基站的規劃、牌照申請及建設工作耗時長達24至36個月，導致電訊營運商傾向使用現有的發射塔空間。
圖11：SBA Communications於佛羅里達州市郊的發射塔
資料來源：首源投資
未來數年，大型發射塔的網絡容量用盡，加上企業需要在更接近智能電話用戶的地點安裝天線，才能應用較高頻率的頻譜，現時興建的小型基站系統可能成為設置網絡的小眾選擇。Crown Castle及意大利發射塔企業INWIT均有意發展小型基站，我們相信兩間公司將可受惠。
總結
智能電話用戶於不同的實體環境中移動，企業使用各類技術滿足他們的數據連接需要。相比起現有及計劃開發的技術，發射塔能夠在覆蓋範圍及數據速度之間作出合理平衡。事實上，隨著高頻率頻譜推出，結構性利好因素將使企業在距離終端用戶更近的地點設置流動網絡設備。
備注
1 https://www.nokia.com/networks/mobile-networks/small-cells/
2 地球同步軌道
3 低地球軌道
4 星鏈設有多款衛星產品，包括運作中的固網寬頻產品，其可提供有線／光纖級寬頻速度，不過用戶需要在地面或天台設置薄餅盒大小的碟形天線。於2022年底，星鏈宣佈計劃與T-Mobile展開直連至智能電話的技術合作，旨在為智能電話提供直接連接服務
5 於2022年9月，Apple宣佈在2022年11月於美國及加拿大推出衛星服務，估計將會使用Globalstar於海拔1,414公里上的低地球軌道衛星隊伍
6 Qualcomm及Iridium宣佈，於2023年2月為個別Android電話提供衛星短訊解決方案
7 僅供說明用途。本文件如提述個別證券，只為作說明用途，不應視為買入或賣出該證券的建議。本文提述的所有證券可能或可能不會在某時期成為首源投資投資組合的部份持倉，而持倉可能作出變動。
8 委員會主席Rosenworcel女士於世界移動通訊大會上的主要演說（2023年2月）
9 每秒兆比特
10 我們只是基建投資者，而非電訊工程師，如資料過分簡單，敬請見諒
11 為了方便英國／歐洲、北美洲及澳洲的讀者，我們互換使用流動網絡營運商、無線電訊營運商及電訊營運商等詞
12 近日，美國重新分配原本屬於電視廣播公司（600Mhz）及衛星營運商（C段，3.7Ghz）的頻譜，不單反映技術進步，更顯示流動數據及無線通訊技術衝擊傳統的業務模式。
13 圖表未有包括24GHz至47GHz的高頻帶毫米波頻譜拍賣
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