分析師：燊彥

▌5G將至，承載網(wǎng)先行

承載網(wǎng)是移動網(wǎng)絡通訊的基礎(chǔ)。承載網(wǎng)連接著基站和核心網(wǎng)，基站通過無線收發(fā)信機提供與固定終接設備和移動終端之間的無線信道，實現(xiàn)端到端系統(tǒng)的傳輸。

根據(jù)過往移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡發(fā)展歷程來看，承載網(wǎng)一般需要提前1-2年進行部署。

基于2020年實現(xiàn)5G商用的目標，2019年將迎來大規(guī)模5G承載網(wǎng)建設。

從2G到3G再到4G，無線空口技術(shù)一直在進步，旨在提升頻譜效率、擴展頻譜資源。運營商長期在網(wǎng)絡下游業(yè)務中占領(lǐng)主要地位，網(wǎng)絡基礎(chǔ)構(gòu)架變化并不大，主要由于業(yè)務應用從語音(voice)到互聯(lián)網(wǎng)(Internet)，對網(wǎng)絡的要求停留對網(wǎng)絡速率的提升。

而5G市場伴隨著大型互聯(lián)網(wǎng)公司崛起，下游應用逐漸豐富，包括互聯(lián)網(wǎng)到大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等多領(lǐng)域，運營商地位逐漸衰弱，發(fā)展環(huán)境競爭激烈，導致5G的網(wǎng)絡架構(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升級將對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)低時延需求:uRLLC1ms，縮短端云距離，減少中間環(huán)節(jié)，簡化節(jié)點處理;

3)高精度時間同步需求:3GPP初步確認5G基本業(yè)務對時間同步的需求同4G一樣，為1.5us;

4)網(wǎng)絡切片需求: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)絡云化需求，網(wǎng)隨云動，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)元設備CU和核心網(wǎng)網(wǎng)元間的數(shù)據(jù)。

5G前傳將以光纖直驅(qū)為主，設備承載為輔。

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(SPN)等。

考慮到基站密度的增加和潛在的多頻點組網(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，需要設備承載方案作為補充。

5G前傳目前可選的技術(shù)方案各具優(yōu)缺點，具體部署需根據(jù)運營商網(wǎng)絡需求和未來規(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AAU的端口全部采用光纖點到點直連組網(wǎng)，該方案實現(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)劃復雜、運維困難、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，大寬帶低時延，通過OTN開銷實現(xiàn)管理和保護，提供質(zhì)量保證，但當前有源WDM/OTN方案成本相對較高。

4)SPN:切片分組網(wǎng)絡方案同樣節(jié)省光纖資源，提供支持硬管道隔離、OAM、保護和低時延的網(wǎng)絡切片服務，并且為高品質(zhì)的政企和金融等專線提供高安全和低時延服務能力。但方案成本同樣較高。

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5G中傳和回傳對于承載網(wǎng)在帶寬、組網(wǎng)靈活性、網(wǎng)絡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5G和專線等業(yè)務綜合承載需求，我國運營商提出了多種5G承載技術(shù)方案，主要包括切片分組網(wǎng)絡(SPN)、面向移動承載優(yōu)化的OTN(M-OTN)、IPRAN增強 光層三種技術(shù)方案。

綜合考慮5G承載和云專線等業(yè)務需求，中國電信融合創(chuàng)新提出了面向移動承載優(yōu)化的OTN(M-OTN)技術(shù)方案。

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)層:基于分組增強型OTN設備，進一步增強L3路由轉(zhuǎn)發(fā)功能，并簡化傳統(tǒng)OTN映射復用結(jié)構(gòu)、開銷和管理控制的復雜度，降低設備成本、降低時延、實現(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。

在業(yè)務層面，各種L2VPN、L3VPN統(tǒng)一到BGP協(xié)議，通過EVPN實現(xiàn)業(yè)務控制面的統(tǒng)一和簡化。隧道層面通過向SR技術(shù)演進，實現(xiàn)隧道技術(shù)的統(tǒng)一和簡化。

網(wǎng)絡切片承載:為支持5G網(wǎng)絡端到端切片管理需求，M-OTN傳送平面支持在波長、ODU、VC這些硬管道上進行切片，也支持在以太網(wǎng)和MPLS-TP分組的軟管道上進行切片，并且與5G網(wǎng)絡實現(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)，具體方案特點如下:1)核心匯聚層由核心節(jié)點和匯聚節(jié)點組成，采用IPRAN系統(tǒng)承載，核心匯聚節(jié)點之間采用口字型對接結(jié)構(gòu)。

接入層由綜合業(yè)務接入節(jié)點和末端接入節(jié)點組成。綜合業(yè)務接入節(jié)點主要進行基站和寬帶業(yè)務的綜合接入，包括DU/CU集中部署、OLT等;末端接入節(jié)點主要接入獨立的基站等。接入節(jié)點之間的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)主要為環(huán)形或鏈形，接入節(jié)點以雙節(jié)點方式連接至一對匯聚節(jié)點。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)，當光纜纖芯容量不足時，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)的壓力加上運營商地位的逐漸衰弱、發(fā)展環(huán)境競爭的日益激烈推動5G的網(wǎng)絡架構(gòu)革命性變化，承載網(wǎng)建設面臨基站大規(guī)模部署和核心網(wǎng)設備更新?lián)Q代，光通信產(chǎn)業(yè)迎來大好機遇。

▌借勢5G承載網(wǎng)，我國光通信市場飛揚

目前而言，5G承載網(wǎng)對光通信行業(yè)的推動主要來自兩大方面。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)設備更新?lián)Q代。

5G承載網(wǎng)建設推動光設備需求升級

在光設備領(lǐng)域，主要利好因素來自接入環(huán)、匯聚環(huán)、核心環(huán)對光設備的需求。根據(jù)中國電信對5G傳輸帶寬的估算，10000個5G基站規(guī)模的城域網(wǎng)接入/匯聚/核心節(jié)點為8:6:6，參照5G低頻站帶寬計算，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)我們上述預測的總體440萬基站測算，接入網(wǎng)設備數(shù)量約為基站數(shù)的1/5，即88萬端;匯聚環(huán)/設備則為88/8，即11萬端;核心環(huán)設備數(shù)量為11/6，即1.38萬端。

目前，市場上主流25GOTN、100GOTN和200GOTN價格分別為10萬元/端、40萬元/端、150萬元/端。由此我們可以預計25GOTN市場規(guī)模為880億元，100GOTN市場規(guī)模為440億元，200GOTN市場規(guī)模為207億元，5G時代OTN整體市場規(guī)模達到1527億元。

而在光模塊領(lǐng)域，前傳、中傳和回傳、承載網(wǎng)核心環(huán)均對光模塊的產(chǎn)生較大需求。

在前傳，一個宏基站對應著3個AAU，而每個AUU需要2個前傳光模塊。按照440萬個基站的標準來計算，前傳共需要2640萬個光模塊，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，我們預計前傳光模塊總需求約250億元。如下圖所示:

5G中傳和回傳對于承載網(wǎng)在帶寬、組網(wǎng)靈活性、網(wǎng)絡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。中傳和回傳中目前市場上主要有分組增強型OTN IPRAN和端到端分組增強型OTN兩種方案。

根據(jù)中國電信模型，以一個大型城域網(wǎng)為例，接入環(huán)有8個節(jié)點，匯聚環(huán)有4個節(jié)點，核心環(huán)有4個節(jié)點。

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，我們預測中傳使用25G光模塊，回傳使用100G光模塊，中傳距離為10~40km，回傳為40~80km，中傳光模塊個數(shù)等于宏基站數(shù)量的兩倍，回傳光模塊個數(shù)等于宏基站數(shù)/接入環(huán)節(jié)點數(shù)*2。

我們認為中傳、回傳中中灰光和彩光的比值同前傳保持一致，為9:1。我們預計中傳、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，我們預測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)光模塊個數(shù)=宏基站數(shù)/接入環(huán)節(jié)點數(shù)/匯聚環(huán)節(jié)點數(shù)*2=(440/8)/6*2，約為18.3萬個。

光模塊價格方面，目前市場上，200G80km彩光光模塊價格為12萬元左右。根據(jù)同樣部署價格按每年20%的減少速度進行預測，光模塊價格為7.7萬元/個。核心網(wǎng)光模塊總需求約為18.3萬*7.7萬元/個=140.91億元。

通過對前傳、中傳和回傳、承載網(wǎng)核心環(huán)三個領(lǐng)域?qū)饽K需求的分析，我們預測5G承載網(wǎng)將帶來光模塊總市場帶來約620億元的增長。

我們估計，2022年前5G承載網(wǎng)基站建設為高速發(fā)展時期，承載網(wǎng)建設對光模塊需求的推動迅猛;2022年以后，承載網(wǎng)建設逐漸放緩，光模塊增長逐漸步入趨緩的增長階段。

取5G總開支預測1.3萬億-1.5萬億的中間值，我們認為光模塊投資在5G網(wǎng)絡總支出中占比達約為620億/14000億=4.4%，市場潛力無限。

此外，全球云計算迅速發(fā)展，預計超級數(shù)據(jù)中心2020年總量增長至485個，北美四大互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的數(shù)據(jù)中心投資已達北美三大運營商的六成，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)數(shù)據(jù)中心需求釋放也形成光模塊重要新下游，集中拉動40/100G等高端光模塊的需求，未來將走向200/400G，數(shù)通領(lǐng)域光模塊市場年復合增長率接近20%。

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。

我們認為，不論當下還是長期，光模塊供不應求的瓶頸一直會集中在上游光芯片，數(shù)據(jù)中心做為產(chǎn)業(yè)新下游的興起更加速了對光芯片產(chǎn)業(yè)升級的需求，因此具備自主芯片設計能力是邁向產(chǎn)業(yè)龍頭的必要條件。

FTTH和5G承載網(wǎng)建設驅(qū)動我國光纖光纜行業(yè)長期發(fā)展。“寬帶中國”戰(zhàn)略要求到2020年固定寬帶家庭普及率要達到70%，光纖到戶(FTTH)通達率要達到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4億戶，其中光纖接入總數(shù)達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年光纖接入率達到98%的目標，光纖接入用戶數(shù)需保持4%左右的的復合年增長率，將帶來未來一到兩年內(nèi)對光纖的持續(xù)需求。

中國移動固網(wǎng)建設在其中扮演最重要的角色，中國移動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)建設將帶來強勁的光纖需求。

一方面，5G前傳網(wǎng)絡將大量采用guan光纖直連方案，相較于傳統(tǒng)鏈式拓撲前傳網(wǎng)絡，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，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)實現(xiàn)波長在光層穿通中間站點一跳直達，在滿足5G大帶寬、低時延要求的前提下，同樣需要通過光纖實現(xiàn)傳輸，對光纖的需求將進一步增加。

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)建設先行的考量下，我們認為運營商依然會以較快速度進行光網(wǎng)絡布設，增速穩(wěn)中有降，預計在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)能還會繼續(xù)擴充，規(guī)模拉動下的成本優(yōu)勢將更加顯現(xiàn)，重點關(guān)注具備大規(guī)模產(chǎn)能壁壘的企業(yè)。

▌政策推動加速光器件國產(chǎn)化

全球光通信設備市場規(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，對于光纖線路有更高的要求。隨著5G時代的到來，運營商會提前部署承載網(wǎng)，進行光纜的儲備。

另一方面，為了適配業(yè)務需求增長，光通信設備的規(guī)模投建常發(fā)生在光網(wǎng)絡擴容階段，因而有一定比重發(fā)生在網(wǎng)絡建設周期的中后階段。

觀察總規(guī)模容易發(fā)現(xiàn)，光設備投入有跟隨無線投入逐步擴大的趨勢。

中國市場持續(xù)強勁的寬帶投資是拉動全球光設備需求的主要力量，在2008年中國市場規(guī)模不足40億美金，今年預計接近60億美金，占到全球總需求的近40%，年復合增速6.25%;

北美是原第一大光設備市場，規(guī)模震蕩收縮，從2008年的47億美金到2017年預計降至35億美元，市場占比由原來的30%下降至24%不到。

預計這樣的長消互現(xiàn)在未來幾年仍將延續(xù)。

根據(jù)工信部數(shù)據(jù)，十三五期間隨著大數(shù)據(jù)、云計算、第5代移動通信、物聯(lián)網(wǎng)以及人工智能等應用市場快速發(fā)展，全球移動用戶數(shù)將突破72億、移動互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)超過40億，全球年數(shù)據(jù)流量增長達到復合年均增長率25%以上。

作為信息網(wǎng)絡的基礎(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)光通信設備廠家在全球光通信設備市場份額中占據(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重依賴于進口，高端光通信芯片與器件的國產(chǎn)化率不超過10%，“大而不強”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規(guī)模總體呈增長趨勢。2016年，全球光通信市場規(guī)模達到96億美元，并始終保持快速增長，預期2020年收入規(guī)模將達到166億美元。其中，電信市場和數(shù)據(jù)通信市場的需求保持穩(wěn)定的增長，而接入網(wǎng)市場需求趨于平緩。

在行業(yè)核心的光器件方面，根據(jù)Ovum數(shù)據(jù)，2016年全球市場規(guī)模達到96億元，并將在未來幾年中保持7%的復合年增長率。中國廠商目前占據(jù)全球約15%的市場份額，在無源器件方面相對更有優(yōu)勢。

如今，全球主要光器件廠家均積極布局有源光芯片、器件與光模塊產(chǎn)品，并達到100Gb/s速率及以上的水平。

國內(nèi)企業(yè)在無源器件、低速光收發(fā)模塊等中低端細分市場較強，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)中心市場拓展成為眾多光器件廠商的共同選擇。

我國光通信器件市場規(guī)模在近幾年與全球保持相同的增長趨勢，工信部數(shù)據(jù)顯示中國光通信器件市場約占全球25%-30%左右的市場份額。然而，盡管我國擁有全球最大的光通信市場、優(yōu)質(zhì)系統(tǒng)設備商，但是我國光通信器件行業(yè)在全球所占份額與現(xiàn)有資源并不匹配。

例如在光模塊及其芯片方面，目前我國在10Gb/s及以下的市場中已經(jīng)有了較高的國產(chǎn)化率，同時光迅科技研制的25GDFB/EML芯片有望于2019年實現(xiàn)量產(chǎn)，我國高端芯片自給率不斷提高但仍然存在嚴重的進口依賴。

針對新一代信息技術(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下以及市場的火熱需求下，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，促進我國光通信產(chǎn)業(yè)健康快速發(fā)展。