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分析師：燊彥 ▌5G將至，承載網(wǎng)先行 承載網(wǎng)是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通訊的基礎(chǔ)。承載網(wǎng)連接著基站和核心網(wǎng)，基站通過無線收發(fā)信機(jī)提供與固定終接設(shè)備和移動(dòng)終端之間的無線信道，實(shí)現(xiàn)端到端系統(tǒng)的傳輸。 根據(jù)過往移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷程來看，承載網(wǎng)一般需要提前1-2年進(jìn)行部署。 基于2020年實(shí)現(xiàn)5G商用的目標(biāo)，2019年將迎來大規(guī)模5G承載網(wǎng)建設(shè)。 從2G到3G再到4G，無線空口技術(shù)一直在進(jìn)步，旨在提升頻譜效率、擴(kuò)展頻譜資源。運(yùn)營商長期在網(wǎng)絡(luò)下游業(yè)務(wù)中占領(lǐng)主要地位，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)構(gòu)架變化并不大，主要由于業(yè)務(wù)應(yīng)用從語音(voice)到互聯(lián)網(wǎng)(Internet)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求停留對(duì)網(wǎng)絡(luò)速率的提升。 而5G市場(chǎng)伴隨著大型互聯(lián)網(wǎng)公司崛起，下游應(yīng)用逐漸豐富，包括互聯(lián)網(wǎng)到大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等多領(lǐng)域，運(yùn)營商地位逐漸衰弱，發(fā)展環(huán)境競(jìng)爭激烈，導(dǎo)致5G的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)無論是總體系統(tǒng)架構(gòu)還是接入構(gòu)架都將發(fā)生革命性變化。 5G升級(jí)將對(duì)傳送承載提出更高新要求，包括: 1)大帶寬需求:~10倍接入速率X~10倍終端數(shù)量，高速傳送承載技術(shù); 2)低時(shí)延需求:uRLLC1ms，縮短端云距離，減少中間環(huán)節(jié)，簡化節(jié)點(diǎn)處理; 3)高精度時(shí)間同步需求:3GPP初步確認(rèn)5G基本業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)間同步的需求同4G一樣，為1.5us; 4)網(wǎng)絡(luò)切片需求:L0/L1/L2/L3虛擬網(wǎng); 5)大數(shù)量基站，更多的光纖與傳送資源; 6)網(wǎng)絡(luò)云化需求，網(wǎng)隨云動(dòng)，靈活組網(wǎng)等。我們相信，5G的到來將深刻改變承載網(wǎng)結(jié)構(gòu)。 目前，基于5GRAN架構(gòu)的變化，5G承載網(wǎng)由以下三部分構(gòu)成:前傳(Fronthaul:AAU-DU):傳遞無線側(cè)網(wǎng)元設(shè)備RRU和DU間的數(shù)據(jù);中傳(Middlehaul:DU-CU):傳遞無線側(cè)網(wǎng)元設(shè)備DU和CU間的數(shù)據(jù);回傳(Backhaul:CU-核心網(wǎng)):傳遞無線側(cè)網(wǎng)元設(shè)備CU和核心網(wǎng)網(wǎng)元間的數(shù)據(jù)。
5G前傳技術(shù)方案包括光纖直連、無源WDM、有源WDM/OTN、切片分組網(wǎng)絡(luò)(SPN)等。 考慮到基站密度的增加和潛在的多頻點(diǎn)組網(wǎng)方案，光纖直驅(qū)需要消耗大量光纖，某些光纖資源緊張的地區(qū)難以滿足光纖需求，需要設(shè)備承載方案作為補(bǔ)充。 5G前傳目前可選的技術(shù)方案各具優(yōu)缺點(diǎn)，具體部署需根據(jù)運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)需求和未來規(guī)劃等選擇合適的承載方案。 1)光纖直連:光纖直連即BBU與每個(gè)AAU的端口全部采用光纖點(diǎn)到點(diǎn)直連組網(wǎng)，該方案實(shí)現(xiàn)簡單，但光纖資源占用多，適用于光纖資源豐富地區(qū)。 2)無源WDM:無源波分方案顯而易見的好處是節(jié)省了光纖，但是也存在波長通道數(shù)受限、波長規(guī)劃復(fù)雜、運(yùn)維困難、故障定位困難等問題。 3)有源WDM/OTN:有源波分方案節(jié)省光纖資源，大寬帶低時(shí)延，通過OTN開銷實(shí)現(xiàn)管理和保護(hù)，提供質(zhì)量保證，但當(dāng)前有源WDM/OTN方案成本相對(duì)較高。 4)SPN:切片分組網(wǎng)絡(luò)方案同樣節(jié)省光纖資源，提供支持硬管道隔離、OAM、保護(hù)和低時(shí)延的網(wǎng)絡(luò)切片服務(wù)，并且為高品質(zhì)的政企和金融等專線提供高安全和低時(shí)延服務(wù)能力。但方案成本同樣較高。 關(guān)注樂晴智庫 ( 網(wǎng)站:www.767stock.com，公眾號(hào)ID: lqzk767) 獲取更多深度行業(yè)研究報(bào)告。 5G中傳和回傳對(duì)于承載網(wǎng)在帶寬、組網(wǎng)靈活性、網(wǎng)絡(luò)切片等方面需求基本一致，因此可以采用統(tǒng)一的承載方案。 為更好適應(yīng)5G和專線等業(yè)務(wù)綜合承載需求，我國運(yùn)營商提出了多種5G承載技術(shù)方案，主要包括切片分組網(wǎng)絡(luò)(SPN)、面向移動(dòng)承載優(yōu)化的OTN(M-OTN)、IPRAN增強(qiáng) 光層三種技術(shù)方案。 綜合考慮5G承載和云專線等業(yè)務(wù)需求，中國電信融合創(chuàng)新提出了面向移動(dòng)承載優(yōu)化的OTN(M-OTN)技術(shù)方案。 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)層:基于分組增強(qiáng)型OTN設(shè)備，進(jìn)一步增強(qiáng)L3路由轉(zhuǎn)發(fā)功能，并簡化傳統(tǒng)OTN映射復(fù)用結(jié)構(gòu)、開銷和管理控制的復(fù)雜度，降低設(shè)備成本、降低時(shí)延、實(shí)現(xiàn)帶寬靈活配置，支持ODUflex FlexO提供靈活帶寬能力，滿足5G承載的靈活組網(wǎng)需求。 控制管理層:引入基于SDN的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，提供L1硬切片和L2/L3軟切片，按需承載特定功能和性能需求的5G業(yè)務(wù)。 在業(yè)務(wù)層面，各種L2VPN、L3VPN統(tǒng)一到BGP協(xié)議，通過EVPN實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)控制面的統(tǒng)一和簡化。隧道層面通過向SR技術(shù)演進(jìn)，實(shí)現(xiàn)隧道技術(shù)的統(tǒng)一和簡化。 網(wǎng)絡(luò)切片承載:為支持5G網(wǎng)絡(luò)端到端切片管理需求，M-OTN傳送平面支持在波長、ODU、VC這些硬管道上進(jìn)行切片，也支持在以太網(wǎng)和MPLS-TP分組的軟管道上進(jìn)行切片，并且與5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)管控協(xié)同，按需配置和調(diào)整。 基于IPRAN&光層的5G承載組網(wǎng)架構(gòu)包括城域核心、匯聚和接入的分層結(jié)構(gòu)，具體方案特點(diǎn)如下:1)核心匯聚層由核心節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)組成，采用IPRAN系統(tǒng)承載，核心匯聚節(jié)點(diǎn)之間采用口字型對(duì)接結(jié)構(gòu)。 接入層由綜合業(yè)務(wù)接入節(jié)點(diǎn)和末端接入節(jié)點(diǎn)組成。綜合業(yè)務(wù)接入節(jié)點(diǎn)主要進(jìn)行基站和寬帶業(yè)務(wù)的綜合接入，包括DU/CU集中部署、OLT等;末端接入節(jié)點(diǎn)主要接入獨(dú)立的基站等。接入節(jié)點(diǎn)之間的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)主要為環(huán)形或鏈形，接入節(jié)點(diǎn)以雙節(jié)點(diǎn)方式連接至一對(duì)匯聚節(jié)點(diǎn)。接入層可選用IPRAN或PeOTN系統(tǒng)來承載。 前傳以光纖直驅(qū)方式為主(含單纖雙向)，當(dāng)光纜纖芯容量不足時(shí)，可采用城域接入型WDM系統(tǒng)方案(G.metro)。 中傳和回傳部分包括兩種組網(wǎng)方式:端到端IPRAN組網(wǎng)和IPRAN PeOTN組網(wǎng)。 5G行將商用引爆的流量爆發(fā)的壓力加上運(yùn)營商地位的逐漸衰弱、發(fā)展環(huán)境競(jìng)爭的日益激烈推動(dòng)5G的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)革命性變化，承載網(wǎng)建設(shè)面臨基站大規(guī)模部署和核心網(wǎng)設(shè)備更新?lián)Q代，光通信產(chǎn)業(yè)迎來大好機(jī)遇。 ▌借勢(shì)5G承載網(wǎng)，我國光通信市場(chǎng)飛揚(yáng) 目前而言，5G承載網(wǎng)對(duì)光通信行業(yè)的推動(dòng)主要來自兩大方面。一是5G承載網(wǎng)中宏基站和小基站的大規(guī)模部署帶動(dòng)的器件需求，另一部分來自5G承載網(wǎng)架構(gòu)變化帶來的核心網(wǎng)設(shè)備更新?lián)Q代。 5G承載網(wǎng)建設(shè)推動(dòng)光設(shè)備需求升級(jí) 在光設(shè)備領(lǐng)域，主要利好因素來自接入環(huán)、匯聚環(huán)、核心環(huán)對(duì)光設(shè)備的需求。根據(jù)中國電信對(duì)5G傳輸帶寬的估算，10000個(gè)5G基站規(guī)模的城域網(wǎng)接入/匯聚/核心節(jié)點(diǎn)為8:6:6，參照5G低頻站帶寬計(jì)算，我們判斷，接入環(huán)、匯聚環(huán)、核心環(huán)傳輸帶寬分別為25G、100G和200G。 依據(jù)我們上述預(yù)測(cè)的總體440萬基站測(cè)算，接入網(wǎng)設(shè)備數(shù)量約為基站數(shù)的1/5，即88萬端;匯聚環(huán)/設(shè)備則為88/8，即11萬端;核心環(huán)設(shè)備數(shù)量為11/6，即1.38萬端。 目前，市場(chǎng)上主流25GOTN、100GOTN和200GOTN價(jià)格分別為10萬元/端、40萬元/端、150萬元/端。由此我們可以預(yù)計(jì)25GOTN市場(chǎng)規(guī)模為880億元，100GOTN市場(chǎng)規(guī)模為440億元，200GOTN市場(chǎng)規(guī)模為207億元，5G時(shí)代OTN整體市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到1527億元。
在前傳，一個(gè)宏基站對(duì)應(yīng)著3個(gè)AAU，而每個(gè)AUU需要2個(gè)前傳光模塊。按照440萬個(gè)基站的標(biāo)準(zhǔn)來計(jì)算，前傳共需要2640萬個(gè)光模塊，主要為10km-20km的低成本25G光模塊。 大概70%前傳使用光纖直連方案(灰光光模塊)，20%前傳使用有源WDM/OTN(灰光光模塊)，10%前傳使用后無源WDM(彩光光模塊)平分剩余市場(chǎng)，我們預(yù)計(jì)前傳光模塊總需求約250億元。如下圖所示:
根據(jù)中國電信模型，以一個(gè)大型城域網(wǎng)為例，接入環(huán)有8個(gè)節(jié)點(diǎn)，匯聚環(huán)有4個(gè)節(jié)點(diǎn)，核心環(huán)有4個(gè)節(jié)點(diǎn)。 目前5G早期站型(Sub6G/100MHz)的峰值和均值為5Gbps和3Gbps,根據(jù)一般傳輸模型中接入環(huán):匯聚環(huán):核心環(huán)的帶寬8:4:1的比值，我們預(yù)測(cè)中傳使用25G光模塊，回傳使用100G光模塊，中傳距離為10~40km，回傳為40~80km，中傳光模塊個(gè)數(shù)等于宏基站數(shù)量的兩倍，回傳光模塊個(gè)數(shù)等于宏基站數(shù)/接入環(huán)節(jié)點(diǎn)數(shù)*2。 我們認(rèn)為中傳、回傳中中灰光和彩光的比值同前傳保持一致，為9:1。我們預(yù)計(jì)中傳、后傳光模塊總需求約227億元。 根據(jù)中國電信5G承載需求模型，我們預(yù)測(cè)5G核心環(huán)帶寬為200G，距離為80km左右。數(shù)量多方面，核心環(huán)光模塊個(gè)數(shù)=宏基站數(shù)/接入環(huán)節(jié)點(diǎn)數(shù)/匯聚環(huán)節(jié)點(diǎn)數(shù)*2=(440/8)/6*2，約為18.3萬個(gè)。 光模塊價(jià)格方面，目前市場(chǎng)上，200G80km彩光光模塊價(jià)格為12萬元左右。根據(jù)同樣部署價(jià)格按每年20%的減少速度進(jìn)行預(yù)測(cè)，光模塊價(jià)格為7.7萬元/個(gè)。核心網(wǎng)光模塊總需求約為18.3萬*7.7萬元/個(gè)=140.91億元。 通過對(duì)前傳、中傳和回傳、承載網(wǎng)核心環(huán)三個(gè)領(lǐng)域?qū)饽K需求的分析，我們預(yù)測(cè)5G承載網(wǎng)將帶來光模塊總市場(chǎng)帶來約620億元的增長。 我們估計(jì)，2022年前5G承載網(wǎng)基站建設(shè)為高速發(fā)展時(shí)期，承載網(wǎng)建設(shè)對(duì)光模塊需求的推動(dòng)迅猛;2022年以后，承載網(wǎng)建設(shè)逐漸放緩，光模塊增長逐漸步入趨緩的增長階段。 取5G總開支預(yù)測(cè)1.3萬億-1.5萬億的中間值，我們認(rèn)為光模塊投資在5G網(wǎng)絡(luò)總支出中占比達(dá)約為620億/14000億=4.4%，市場(chǎng)潛力無限。
目前我國數(shù)據(jù)中心數(shù)量全球占比8%，不及排名第一的美國數(shù)據(jù)中心數(shù)量的1/5，BAT擁有的數(shù)據(jù)中心服務(wù)器數(shù)量之和不及美國亞馬遜的一半，未來我國數(shù)據(jù)中心光模塊需求也亟待釋放。 我們認(rèn)為，不論當(dāng)下還是長期，光模塊供不應(yīng)求的瓶頸一直會(huì)集中在上游光芯片，數(shù)據(jù)中心做為產(chǎn)業(yè)新下游的興起更加速了對(duì)光芯片產(chǎn)業(yè)升級(jí)的需求，因此具備自主芯片設(shè)計(jì)能力是邁向產(chǎn)業(yè)龍頭的必要條件。 FTTH和5G承載網(wǎng)建設(shè)驅(qū)動(dòng)我國光纖光纜行業(yè)長期發(fā)展?！皩拵е袊睉?zhàn)略要求到2020年固定寬帶家庭普及率要達(dá)到70%，光纖到戶(FTTH)通達(dá)率要達(dá)到98%。 根據(jù)工信部最新數(shù)據(jù)顯示，截至2018年10月，我國寬帶總用戶達(dá)4億戶，其中光纖接入總數(shù)達(dá)3.59億戶，占寬帶用戶總數(shù)的89.6%，較上年同期提高5.3%。要完成2020年光纖接入率達(dá)到98%的目標(biāo)，光纖接入用戶數(shù)需保持4%左右的的復(fù)合年增長率，將帶來未來一到兩年內(nèi)對(duì)光纖的持續(xù)需求。 中國移動(dòng)固網(wǎng)建設(shè)在其中扮演最重要的角色，中國移動(dòng)2018年第一批次光纖集采規(guī)模公告為1.1億芯公里，全年需求將持續(xù)旺盛。 5G承載網(wǎng)建設(shè)將帶來強(qiáng)勁的光纖需求。 一方面，5G前傳網(wǎng)絡(luò)將大量采用guan光纖直連方案，相較于傳統(tǒng)鏈?zhǔn)酵負(fù)淝皞骶W(wǎng)絡(luò)，將帶來巨大的光纖需求。 另一方方面，5G較之于傳統(tǒng)2/3/4G網(wǎng)絡(luò)，新增了以環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)為主的中傳環(huán)節(jié)，采用WDM/OTN技術(shù)實(shí)現(xiàn)波長在光層穿通中間站點(diǎn)一跳直達(dá)，在滿足5G大帶寬、低時(shí)延要求的前提下，同樣需要通過光纖實(shí)現(xiàn)傳輸，對(duì)光纖的需求將進(jìn)一步增加。 過去幾年全球光纖總需求保持近14%的增長，基數(shù)已足夠大。2017年增速回落到10%左右，在5G承載網(wǎng)建設(shè)先行的考量下，我們認(rèn)為運(yùn)營商依然會(huì)以較快速度進(jìn)行光網(wǎng)絡(luò)布設(shè)，增速穩(wěn)中有降，預(yù)計(jì)在2022年左右見頂回落。 考慮到國內(nèi)自給光棒尚有20%左右產(chǎn)能缺口，且光棒產(chǎn)能提升和新建的周期較長，而需求端仍保持在10%左右的增速，我們認(rèn)為，自產(chǎn)光棒供給將持續(xù)緊張。 僅為滿足國內(nèi)需求，幾大廠商的產(chǎn)能還會(huì)繼續(xù)擴(kuò)充，規(guī)模拉動(dòng)下的成本優(yōu)勢(shì)將更加顯現(xiàn)，重點(diǎn)關(guān)注具備大規(guī)模產(chǎn)能壁壘的企業(yè)。
▌政策推動(dòng)加速光器件國產(chǎn)化 全球光通信設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模在2011年后經(jīng)歷了一輪回落與爬坡，目前站穩(wěn)到1000億的高位，與前期持平。 一方面，5G承載網(wǎng)需要更大傳輸容量，對(duì)于光纖線路有更高的要求。隨著5G時(shí)代的到來，運(yùn)營商會(huì)提前部署承載網(wǎng)，進(jìn)行光纜的儲(chǔ)備。 另一方面，為了適配業(yè)務(wù)需求增長，光通信設(shè)備的規(guī)模投建常發(fā)生在光網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容階段，因而有一定比重發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)周期的中后階段。 觀察總規(guī)模容易發(fā)現(xiàn)，光設(shè)備投入有跟隨無線投入逐步擴(kuò)大的趨勢(shì)。
中國市場(chǎng)持續(xù)強(qiáng)勁的寬帶投資是拉動(dòng)全球光設(shè)備需求的主要力量，在2008年中國市場(chǎng)規(guī)模不足40億美金，今年預(yù)計(jì)接近60億美金，占到全球總需求的近40%，年復(fù)合增速6.25%; 北美是原第一大光設(shè)備市場(chǎng)，規(guī)模震蕩收縮，從2008年的47億美金到2017年預(yù)計(jì)降至35億美元，市場(chǎng)占比由原來的30%下降至24%不到。 預(yù)計(jì)這樣的長消互現(xiàn)在未來幾年仍將延續(xù)。
作為信息網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，光通信系統(tǒng)依然是新一代信息技術(shù)發(fā)展的瓶頸，而作為光通信系統(tǒng)基礎(chǔ)的光通信器件，其發(fā)展水平則是新一代信息技術(shù)發(fā)展瓶頸中的瓶頸。 雖然近十年來，我國的光通信產(chǎn)業(yè)取得了迅猛發(fā)展和驕人成績。 國產(chǎn)光通信設(shè)備廠家在全球光通信設(shè)備市場(chǎng)份額中占據(jù)第一的位臵，但是光通信器件產(chǎn)業(yè)與國際領(lǐng)先水平還有較大差異，目前國內(nèi)核心的光通信芯片及器件仍然嚴(yán)重依賴于進(jìn)口，高端光通信芯片與器件的國產(chǎn)化率不超過10%，“大而不強(qiáng)”的問題突出。 根據(jù)Ovum數(shù)據(jù)，2015-2021年，全球光通信器件市場(chǎng)規(guī)模總體呈增長趨勢(shì)。2016年，全球光通信市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到96億美元，并始終保持快速增長，預(yù)期2020年收入規(guī)模將達(dá)到166億美元。其中，電信市場(chǎng)和數(shù)據(jù)通信市場(chǎng)的需求保持穩(wěn)定的增長，而接入網(wǎng)市場(chǎng)需求趨于平緩。 在行業(yè)核心的光器件方面，根據(jù)Ovum數(shù)據(jù)，2016年全球市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到96億元，并將在未來幾年中保持7%的復(fù)合年增長率。中國廠商目前占據(jù)全球約15%的市場(chǎng)份額，在無源器件方面相對(duì)更有優(yōu)勢(shì)。
國內(nèi)企業(yè)在無源器件、低速光收發(fā)模塊等中低端細(xì)分市場(chǎng)較強(qiáng)，但在高端有源器件、光模塊方面的提升空間還很大。此外，數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)拓展成為眾多光器件廠商的共同選擇。
針對(duì)新一代信息技術(shù)發(fā)展的瓶頸，光通信產(chǎn)業(yè)受到了很多國家政策的扶持。其間著重強(qiáng)調(diào)光通信器件的自主研發(fā)和創(chuàng)新，體現(xiàn)了關(guān)鍵技術(shù)和元器件國產(chǎn)化的必然性和緊迫性。 在國家重視自主可控的配套政策推動(dòng)下以及市場(chǎng)的火熱需求下，中國的光通信企業(yè)將向行業(yè)上游的高端光芯片等核心元器件發(fā)起沖擊，打破關(guān)鍵領(lǐng)域受制于人的局面，促進(jìn)我國光通信產(chǎn)業(yè)健康快速發(fā)展。 在國家重視自主可控的配套政策推動(dòng)下以及市場(chǎng)的火熱需求下，中國的光通信企業(yè)將向行業(yè)上游的高端光芯片等核心元器件發(fā)起沖擊，打破關(guān)鍵領(lǐng)域受制于人的局面，促進(jìn)我國光通信產(chǎn)業(yè)健康快速發(fā)展。（報(bào)告來源：中銀國際） |
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