5G深度報告:5G產業鏈全面解析

1、5G深度報告(二)-產業鏈全面解析

根據5G標準的制定日程以及基礎建設的流程，5G建設周期可以按先後順序分為規劃期、建設期和應用期。除運營商外，大部分細分行業只歸屬於其中一個階段。規劃期主要是5G網絡的規劃和設計，而建設期涉及較多細分行業。我們以無線設備、傳輸設備和終端設備的邏輯將這些細分行業再分割為三個類別：

1)無線設備以基站為主，包括基站天線、基站射頻、基站光模塊和小微基站等，其中基站射頻器件包含濾波器、功放、PCB、集成功率放大器(PA)和天線振子等；

2)傳輸設備涵蓋傳輸主設備、光纖光纜、光模塊以及SDN/NFV解決方案；

3)終端主要有基帶晶片、終端射頻器件、LCD模組、通訊模塊等，終端設備是建設期第一階段的投資對象，先於基站系統以及網絡架構。

最終的應用期，5G憑藉超高可靠性和超低時延的卓越性能推動超高清視頻、自動駕駛、智慧城市等產業的發展，我們將於下一篇5G系列報告中具體分析。本篇報告將聚焦5G發展的規劃期和建設期，並著墨於以下細分板塊：網絡規劃設計、天線及射頻、小基站、PCB、濾波器、核心網、SDN/NFV、光纖光纜、晶片、光模塊。

2、5G產業鏈梳理

根據5G標準的制定日程以及基礎建設的流程，5G建設周期可以按先後順序分為規劃期、建設期和應用期。5G建設投資來源的運營商貫穿三個階段，我們已經在5G系列第一篇報告中介紹了三大運營商（中國移動、中國電信、中國聯通）的5G營運策略，大致上三大運營商都將在2019年進行5G業務預商用，預計四季度後5G商用終端將大規模上市，但其中中國聯通強調淡化終端補貼。

除運營商外，大部分細分行業只歸屬於其中一個階段。規劃期主要是5G網絡的規劃和設計，而建設期涉及較多細分行業。我們以無線設備、傳輸設備和終端設備的邏輯將這些細分行業再分割為三個類別：

● 無線設備以基站為主，包括基站天線、基站射頻、基站光模塊和小微基站等，其中基站射頻器件包含濾波器、功放、PCB、集成功率放大器(PA)和天線振子等，這些基站無線設備加上核心網統稱為無線主設備；

● 傳輸設備涵蓋傳輸主設備、光纖光纜、光模塊以及SDN/NFV解決方案；

● 終端主要有基帶晶片、終端射頻器件、LCD模組、通訊模塊等，終端設備是建設期第一階段的投資對象，先於基站系統以及網絡架構。

最終的應用期，5G憑藉超高可靠性和超低時延的卓越性能推動超高清視頻、自動駕駛、智慧城市等產業的發展，我們將於下一篇5G系列報告中具體分析。本篇報告將聚焦5G發展的規劃期和建設期，並著墨於以下細分板塊：

● 網絡規劃設計：對網絡建設進行統一籌備和規劃，包括基於覆蓋和容量規劃的基站選址、無線參數規劃等，並通過模擬仿真對規劃設計的效果進行驗證。5G網絡規劃需要擁有3D場景建模、高精度射線追蹤模型、網絡覆蓋和速率仿真建模、網絡容量和用戶體驗建模等關鍵能力。

● 基站天線及射頻：無線射頻主要由許多個射頻器件組成，這些射頻器件主要是負責將電磁波信號與射頻信號進行轉換。基站天線是基站設備與終端用戶之間的信息能量轉換器，需求主要來自運營商和設備商，受需求量和技術結構升級影響天線預計量價齊升。

● 基站PCB:5G時代天線集成度要求顯著變高，AAU需要在更小的尺寸內集成更多的組件，需要採用更多層的PCB技術，因此單個基站的PCB用量將會顯著增加，技術壁壘全面提升。並且5G基站的發射功率較4G大幅擴大，要求PCB用基材全面升級PCB的加工難度也會顯著提升。預期到2026年，建設基站所需的PCB市場空間約為292億元

● 基站濾波器:濾波器是射頻模塊的關鍵部件，長期來看，由於介質濾波器具有體積小、介電數高、損耗小特點，或將取代腔體濾波器成為主流。預期到2026年，建設基站所需的濾波器市場空間約為473億元

● 小基站：小基站信號發射覆蓋半徑較小，適合小範圍精確覆蓋，作為宏基站的有效補充。根據SCF預測，2015年至2025年小基站建置數量複合成長率為36%至7,000萬站，保守估計5G小基站市場規模有望超過1,000億元市值。

● 核心網：核心網是負責處理和管理數據的中樞網絡。5G核心網主要採用的是SBA（ServiceBasedArchitecture）架構，是基於「雲」上的通信服務架構。將核心網模塊化，軟體化以更簡便的方式應對5G的三大場景

● SDN/NFV：SDN和NFV將是5G核心網中的關鍵技術，兩者在網絡層面互不依賴，SDN更偏向硬體分離管理，NFV偏向部分傳統硬體功能的軟體化。

● 光纖光纜：5G基站的密集組網，需要應用大量的光纖光纜，對光網絡提出了更大的需求和更高的標準。根據CRU報告，預計至2021年全球及中國光纜需求量將分別達到6.17億芯公裡和3.55億芯公裡。但短期5G建設對於光纖光纜的需求影響並不大，不管是中國還是全球未來的光纜需求同比增長均為個位數。

● 晶片：射頻晶片負責無線通信，應用處理器就是傳統意義的CPU和GPU，基帶晶片負責對無線通信的收發信號進行數位訊號處理，在整個系統中的位置介於前兩者之間。目前5G晶片領域美國仍佔據主導優勢，但同時中國晶片製造商也在尋求更大的發展。

● 光模塊:光模塊的主要功能是在光通信網絡中實現光電信號的轉換，主要包括光信號發射端和接收端兩大部分。以建設初期每年建設45萬座基站，CRAN部署測算，前傳網、接入層、匯聚層和核心層新增需求分別90萬、18萬、7萬和0.3萬隻。

● 主設備商：5G時代迎來了運營商ICT轉型和融合，全球設備廠商數量從2G的14-15家，下降至3G時代的6-7家，目前只剩下4家（華為、愛立信、諾基亞和中興四家）。4家設備商中以華為產業鏈布局最廣，不僅涉及5G、還包含AI、雲、軟體、晶片開發以及物聯網，其他三家在產業布局上稍遜。

3、5G網絡規劃設計

規劃期需要對網絡建設進行統一籌備和規劃，包括基於覆蓋和容量規劃的基站選址、無線參數規劃等，並通過模擬仿真對規劃設計的效果進行驗證。規劃方法涉及的關鍵能力包括業務識別、體驗評估、GAP分析、規劃仿真等工作。

1)業務識別：電信業務IP化和統計復用在降低成本的同時也為業務識別等方面帶來挑戰。深度業務感知（DPI，DeepPacketInspection）通過分析網絡中數據包的深度特徵值和協議行為可以識別出數據屬性和業務類型，進而對網絡中不同業務流進行區分。DPI解析組件主要包括業務特徵庫和DPI引擎，當業務數據流經過DPI引擎模塊時對其進行特徵匹配處理。基於業務識別，移動運營商可實現對不同業務的差異化調度，提高每比特的業務收入，並優先保證關鍵業務的用戶感知。

2)體驗評估：用戶行為模式的變化令QoE（用戶體驗質量）取代網絡性能指標成為網絡優化的目標。QoE即用戶實際感受到的服務網絡和業務的QoS（服務質量），和業務接入成功率、接入時延、下載完整率等因素相關。ETSI（歐洲電信標準化協會）將QoS分為與業務無關的網絡可用性、網絡接入性，以及與業務相關的業務完整性/接入性/保持性、不同業務的QoS參數。其中業務的接入又分為網絡接入（NetworkAccess）、IP服務接入（IPServiceAccess）、網際網路接入（InternetAccess）三個階段，不同階段對業務質量產生不同的影響。

3)GAP分析：即差距分析，對制定的目標和實際取得的結果進行比較，分析兩者間是否存在差距。

4)規劃仿真：基於前幾步驟得到的參數和網絡規劃軟體，利用MonteCarlo，智能遺傳搜索，射線追蹤等算法輸出仿真結果。規劃仿真中影響準確性的重要因素是傳播模型，目前比較準確的模型是射線追蹤模型。射線追蹤技術能準確地考慮到電磁波的各種傳播途徑，包括直射、反射、繞射、透射等，考慮到影響電波傳播的各種因素，以及將所有物體作為潛在的發射物並且計算發射源像的位置，從而針對不同的具體場景做準確的預測。

具體規划過程中，一般有五個步驟，需求分析、網絡規模估算、站址規劃、無線參數規劃、網絡仿真。用戶數和業務量預測是後續規劃的基礎。站址規劃是對業務區進行實地勘查進行站點的具體布置，找出適合做基站站址的位置，初步確定基站的天線掛高、天線的方向角及下傾角等參數。站址規劃還需考慮系統間幹擾隔離問題，可採用水平隔離和垂直隔離等空間隔離手段，或採用加裝濾波器等方式，滿足不同系統間的隔離要求。

根據《華為5G無線網絡規劃解決方案白皮書》5G無線網絡面臨的挑戰主要來自：

● 新頻譜。1）高頻網絡較小的覆蓋範圍對站址和工參規劃的精度提出了更高的要求。採用高精度的3D場景建模和高精度的射線追蹤模型是提高規劃準確性的技術方向，但這些技術會帶來規劃仿真效率、工程成本等方面的挑戰。2）高頻信號在移動條件下易受到環境因素的影響，對無線傳播路徑上的建築物材質、植被、雨衰/氧衰等更敏感，如何減小外界環境因素的影響為5G規劃的一大難題。3）不同頻段存在不同的使用規則和約束。

● 新空口。傳統的網絡規劃方法難以滿足MassiveMIMO下的網絡覆蓋、速率和容量規劃，需要加強MM天線的3D精準建模以及網絡覆蓋和速率的仿真建模。

● 新業務和新場景。大量新業務的引入，5G應用場景將遠遠超出了傳統移動通信網絡的範圍，而不同的業務和場景對5G的要求不同。

● 新架構。網絡規劃方法需基於網絡切片技術，為了確保網絡切片可以與其他5G技術協同工作，將需要實現網絡切片與其他技術的互操作性工作。但單個切片和多個切片的疊加、網絡切片技術與SDN和NFV的結合等情形解決方案有待商榷。

基於以上挑戰，5G網絡規劃需要擁有3D場景建模、高精度射線追蹤模型、網絡覆蓋和速率仿真建模、網絡容量和用戶體驗建模等關鍵能力。參考4G階段領域內企業的規劃設計業務收入規模進行估計，市場預計5G階段有20%~30%左右增長，市場規模在150億元左右。

4、天線及射頻

5G基站投資佔網絡總投資約60%，並預期5G基站數量為4G基站約1.5倍：5G產業鏈投資跨度長，主要包括網絡規劃，無線側、傳輸網、核心網和網絡建設運維等環節。當中，參考2017年4G投資來看，無線側(包括基站設備和天線部分)總投資佔4G網絡總投資約60%，而技術的更新使得天線和射頻器件在無線側的投資規模將增大，以及價值佔比持續提升。與4G基站數量相比，預期5G宏基站數目將達4G基站數約1.5倍；加上由於5G技術度提升，預期5G單基站價值量相比4G基站有所提升，造成5G基站呈現「價量齊升」的發展。

無線射頻的簡介：無線射頻主要由許多個射頻器件組成，這些射頻器件主要是負責將電磁波信號與射頻信號(二進位數位訊號進行轉換)，射頻器件組成的部分統稱為射頻前端(RFFE)，並位於天線部分與收發機之間。電磁波信號即天線與天線之間傳播的無線電信號，這些信號頻率較高，需要做預處理（濾波、移頻、放大等），才能作為基帶晶片輸入端信號；反方向看，基帶晶片產生的二進位數位訊號也需要進行處理才能轉化為無線電信號。按射頻前端信號的通路劃分，分為發射通路和接收通路：1)發射通路的器件主要包括功率放大器(PA)、濾波器(Filters)及天線開關等(RFAntennaSwitch)。2)接收通路的器件主要包括低噪聲放大器(LNA)、濾波器、射頻開關(RFSwitch)及天線開關等。由於5G時代對射頻前端的技術需求提升，也帶來對射頻器件單機價值量提升的機會。

基站天線性能決定通話功能質量，並為基站的重要組成部分：基站天線是基站設備與終端用戶之間的信息能量轉換器，主要用於發射或接收電磁波，把傳輸在線的射頻信號換成可以在空間傳播的電磁波。信號發出過程中，以射頻信號經過基站天線轉換為電磁波能量，並在預定的區域輻射出去。信號接收過程中，在收到由用戶經調製後發出的電磁波能量後，由基站天線接收，並有效地轉換為射頻信號，傳輸至主設備。因此，基站天線性能的高低將直接決定移動通話功能的質素。整體來說，無論是基站還是移動終端，天線都是充當發射信號和接收信號的中介軟體。值得一提的是，傳統射頻信號通過同軸射頻饋線傳輸到天線，由於損耗大，因此，設備商通過將射頻模塊獨立部署，降低了饋線損耗，成為主流方案。

天線行業需求方主要來自運營商和設備商：天線行業的上遊生產方面，競爭主要來自設計能力、技術成熟度和經驗積累，目前市場化成熟。下遊供應方面，主要是通信運營商(中國移動、中國聯通、中國電信等)、通信設備集成商(華為、中興、諾基亞、愛立信等)、以及超大型客戶(鐵路、電網、政府等)為主。目前，下遊運營商和設備商話語權較強，是天線行業最重要的需求方。

天線數量提升，5G使用較高頻段，基站數量增加並帶動基站天線需求量增長。移動通信從2G發展到4G過程中，每一代制式的升級伴隨著頻率的提升，由於低頻的使用逐步飽和，並從低頻往高頻段拓展。在積覆相同面蓋下，高頻段組網所需基站數更多，主要是頻率越高、波長減小、傳輸距離越遠，天線傳輸則損耗越大，接收到的信號功率顯著減少，因此頻段上移導致基站覆蓋半徑進一步縮減。三大運營商2G頻譜頻譜位於1GHz附近，3G頻譜位於2-2.2GHz區間，4G頻譜位於2.6GHz。5G頻譜方面，根據工信部於去年關於5G頻譜的劃分，5G初發展三大運營商頻譜主要集中在3.5GHz。基站數量方面，目前，3G的基站數量約2G的4.5倍，4G的基站數量約2G的9倍。由於5G使用高頻段(毫米波)，單基站覆蓋範圍也進一步縮小，估算5G的基站數量約4G的1.5倍，(5G的基站數量約2G的13.5倍)，因而所需基站天線數量也需同時增加。

天線單價提升，來自技術結構升級：從4G至5G，基站天線的發展以小型化、多頻段、高效率的天線仍然是當前天線技術重要發展方向。從2G至5G，天線技術發展，從單極化天線、電調單極化天線、電調雙極化天線到多頻雙極化天線，以及MIMO天線，以及發展到今天的有源天線，天線的技術和價值持續提升。主要是終端側信號的接收功率取決於基站天線的發射功率、距離、材料和天線數量。相對4G基站，5G基站採用MassiveMIMO技術下，1)單面天線中從傳統的2/8提升至64個、128個甚至更多的天線振子(5G時代可能以64T64R大規模數組天線為主。4G時代，天線形態基本是4T4R（FDD）或者8T8R（TDD）)；2)PCB板方面，傳統的PCB板難以滿足高頻高速的5G信號傳輸需求，因此需要更高質量的高頻PCB板以應用於MassiveMIMO天線中；3)濾波器方面，5G天線發展趨向以天線+濾波器的一體化解決方案。由於5G在振子提升、高端PCB需求、以及天線+濾波器的一體發展，市場預期將從單扇4G天線價格在2,000元提升至5G天線價格在4,000元-6,000元，而3扇天線的總價約1.2-1.8萬元。宏基站的5G天線單價相對4G可提升6-9倍。因此，天線市場規模增長迅速提升。

國內基站天線廠商已擁有全球核心技術：目前，國內天線廠商經過十多年的發展階段：I)2000年以前為空白期，天線產業幾乎100%依賴進口；II)2001年至2010年進口替代期，國內天線品牌本土市場佔有率從2002年25%提升至2006年90%；和III)行業整合期(2011年至目前)，受運營商過去5年投資放緩影響，天線行業在激烈的競爭中已進行整合。根據EJL的數據，國內天線廠商份額佔比提高明顯，2017年，在全球宏基站天線發貨量為453萬中，中國企業佔前十大天線廠商半數，發貨量佔比超過60%。其中，華為的天線市場份額佔比為全球最高，約32%，京信通信佔13%，摩比佔8%，通宇佔比約7%。

5G時代，有源天線的市佔率將穩步提升：在4G時代，4G宏基站主要分三個部分，天線、射頻單元RRU和部署在機房內的基帶處理單元BBU。在5G時代，5G網絡傾向於採用AAU+CU+DU的全新無線接入網構架。天線和射頻單元RRU將合二為一，成為全新的單元AAU(ActiveAntennaUnit，有源天線單元)，AAU除含有RRU射頻功能外，還將包含部分物理層的處理功能。由於5G的頻譜提升和頻段增多，對容量和覆蓋的需求提高，基站天線技術升級，使5G基站天線有源化、小型化和一體化成為未來的發展趨勢。相對4G，5G基站天線的優勢包括：I)簡化安裝，主要是將遠程射頻模塊(RRU，RemoteRadioUnit)和天線整合，提升部署效率。II)網絡覆蓋性能提升。隨著5G基站天線廣泛應用MassiveMIMO技術，有源天線的全球應用將進一步提升。根據ABI數據，2016年有源天線的市佔率為5.1%，將提升至2021年的10.1%。值得一提的是，過往通信運營商或主設備商均以「捆包模式」採購基站天線，因此限制個別基站天線生產商的競爭優勢，但目前電訊運營商已採用「拆包模式」來採購基站天線，運營商直接採購模式有助天線廠商深化設備商的合作和提升個天線廠商的盈利。例子通宇通訊通過中興通訊的5G天線認證，有望與設備商更深入合作。

MassiveMIMO技術將有大幅提升5G對天線需求：由於網絡性能和覆蓋能力的提升，推動5G技術大升級，包括：在網絡帶寬、連接密度、時延、同步、成本和效率上有更高的要求。天線方面，相對2G/3G/4G時代，2G/3G的天線以2埠為主，4G的多頻段天線為主。在5G時代，由於頻段升高波長減小，接收信號減弱迫使增加天線陣子數量，因此，5G基站引入大規模數組天線(MassiveMIMO)，即（Multiple-inputMultiple-output，多輸入多輸出）的選擇方案。此外，天線的形式也將由無源轉向有源，可實現各個天線振子相位和功率的自我調整調整，提高MIMO系統的空間解析度，提高頻譜效率及提升網絡容量。

天線振子方面，天線需要通過多個天線振子調整輻射範圍：天線振子作為天線的主要組成部分，主要負責將信號放大和控制信號輻射方向，同樣可以使天線接收到的電磁信號更強。根據天線的形態，天線振子形態也包括多樣，有杆狀和面狀等。此外，多天線振子的動態組合也可適用于波束賦形技術，從而讓能量較小的波束集中在一塊小型區域，將信號強度集中於特定方向和特定用戶，提高覆蓋範圍的同時提升用戶體驗。在4G時代，4G基站中需要使用3根天線，每一根天線中的天線振子數量約10~40個。在5G時代，使用MassiveMIMO技術一般採用64信道，一個信道需要3個振子。在5G基站中需要使用約5根天線，每一根天線中的天線振子數量約128~256個。因此，5G天線含有的振子數量將大幅增加，也提升覆蓋能力。市場份額方面，根據市場報告，2017年京信通信(02342.HK)市場份額約21%，通宇通訊(002792.CN)市場份額約8%，摩比發展(00947.HK)市場份額約7%。

5、小基站（SmallCell）

基站的簡介：基站是公用移動通信無線電的臺站。目前，在5G時代，「宏基站為主，小基站為輔」的組網方式是未來網絡覆蓋提升的主要途徑。主要是5G時期採用3.5G及以上的頻段，在室外場景下覆蓋範圍減小，加上由於宏基站布設成本較高，因此，需要小基站配合組網。根據3GPP制定的規則，無線基站可按照功能可劃分為四大類，分別為宏基站、微基站、皮基站和飛基站。

宏基站和小基站的主要區別：從設備劃分方面，移動通信基站主要分為一體化基站和分布式基站。一體化基站分為基帶處理單元（BBU）、射頻處理單元（RRU）和天饋系統包括三部分，而分布式基站是指小型RRU，需要連接BBU才能正常使用。從體積劃分方面，宏基站和小基站的區別在於，小微基站設備統一在一個柜子加天線即可實現部署，體積較小。宏基站需要單獨的機房和鐵塔，設備、電源櫃、傳輸櫃、和空調等分開部署，體積較大。小基站的優點方面：目前小基站成為宏基站的有效補充，主要是小基站信號發射覆蓋半徑較小，適合小範圍精確覆蓋，而且部署較容易(高移動性和高速的無線接入)、靈活(不容易受障礙物的遮擋，提升信號覆蓋效率，提升宏基站信號的有效延伸)、和可根據不同的應用場景(購物中心、地鐵、機場、隧道內等)，作出相應的小基站設備和網絡建設模式，以提升信號需求。

小基站的簡介：小基站主要專注熱點區域的容量吸收和弱覆蓋區的信號增強，信號覆蓋範圍從十幾米到幾百米。在3G時代已開始應用，以家庭基站作為3G網絡室內覆蓋和業務分流的重要方案。在2G時代，由於宏基站覆蓋範圍較廣，室內主要採用室分系統為主，小基站應用場景相對有限。在3G時代，由於仍然以採取宏基站覆蓋為主，加上3G時代過度至4G時代迅速，所以小基站應用不廣泛。在4G時代，業務以移動業務和數據為主，並在解決接入速率和吞吐量等技術大幅提升，因此小基站發展也有限。但仍然解決不了從4G時代過度到5G時代的需求，包括：1)未能滿足巨大的設備連接數密度、毫秒級的端到端時延等技術和服務需求。2)由於5G頻段的上移，也使網絡覆蓋能力的下降。3)目前80%的數據流程量來自室內的熱點區，包括辦公場地、商場、廣場和公交地鐵等場景。如營運傳統室內分布系統(如DAS)進行室內覆蓋，則成本太高。在5G時代，「宏基站為主，小基站為輔」的組網方式有效補充(解決)4G網絡覆蓋的問題，如超高流量密度、超高數據連接密度和廣覆蓋等場景。值得一提的是，2016年全球小型基站設備出貨量為170萬站，同比增長43%；市場規模達15億美元，同比增長15%。

取替DAS，小基站在5G時代成為主要室內覆蓋系統：在4G時代前期，運營商在室外場景主要以宏基站建設為主，在室內場景主要以傳統室分系統(DAS)。在4G時代後期，由於DAS維護難度加大，以及難以支持未來5G時代的新規格，包括：I)難以支持5G時代的3.5GHz及以上的高頻或MassiveMIMO的要求；II)宏基站建設成本更高(基站設計和選址難度增加)；III)由於傳統DAS採用無源器件，無法獲得5G時代的實時設備數據，因而小基站開始作覆蓋補充。在5G時代，由於每個5G宏基站信號覆蓋範圍更小(主要是5G載波頻率大幅提升)，但5G新業務(應用)對室內覆蓋體驗提出更高要求(主要是熱點區域容量成千倍提升)。根據2017年華為XLabs發布的5G十大應用場景白皮書，主要為雲VR/AR、車聯網、智能製造、智能能源、無線醫療、無線家庭娛樂、聯網無人機、社交網絡、個人AI助手和智慧城市。小基站方面，由於小基站具有結構簡單、部署和擴容方便；其產業鏈成熟有助降低部署成本，因此小基站在4G時代後期已開始代替DAS在室內應用，並在5G時代成為網絡建設中的重要設備(主要是施工簡單和成本大幅降低)，因而獲得更廣泛應用。

宏基站和小基站通過UDN配合得更佳：由於5G需要選取更多的頻譜資源以及滿足更大的流量增長，以及需要針對廣覆蓋、熱點高容量、低時延高可靠和大規模MTC等業務網絡場景需求。超密集組網（UDN，Ultra-DenseNetwork）是建基於微基站相關的技術路徑。UDN用於新增宏基站建設增加單位面積內微基站密度是解決熱點地區移動數據流程量快速增長的重要選擇方案。超密集組網下宏基站和小基站配合更加緊密。值得一提的是，在4G時代，小基站建設常常滯後於宏基站，主要是4G建網初期，網絡建設將仍以宏基站為主，而室外小基站則以後期補充覆蓋為主，而數位化小基站則以補充室內流量熱點區域的覆蓋為主。但由於5G頻段的上移，以及室內覆蓋的不足等問題在建設初期已明顯，5G小基站有望與宏基站實現同期部署，我們預計2020年，小基站市場將有較快的成長空間。

小基站市場規模有望突破千億元：根據SCF預測，2015年至2025年小基站建置數量複合成長率為36%至7,000萬站。保守假設未來5年，小基站建設數量為1,000萬站，每座小基站單價約1萬元，則5G小基站市場規模有望超過1,000億元市值。可關註上市公司，包括京信通信(2342.HK)和摩比發展(00947.HK)。

6、印製電路板（PCB）印製

電路板，即PrintedCircuitBoard，簡稱PCB。PCB主要由絕緣基材與導體構成，是電子元器件連結的提供者，在電子設備中起到支撐、互聯的作用，是結合電子、機械、化工材料等絕大多數電子設備產品必須的原件，簡而言之PCB就是每個電子產品的命脈。

PCB市場規模較大

根據Prismark統計，全球2016年PCB產值為542億美元，而近五年的行業增速均不超過3%。參與PCB行業競爭的國家和地區包括美國、歐洲、日本、中國大陸、中國臺灣、韓國等。2016年中國大陸PCB產值達271億美元，佔全球的50%。市場預計未來5年內，中國是PCB產值增長最快的區域，到2020年市場規模將達359億美元，年複合增長率約為3.1%。

PCB行業上遊為覆銅板，下遊涵蓋所有電氣電路產品。根據Prismark，2016年通信設備、計算機和消費電子對PCB的需求量分別佔總需求的28.8%、26.5%和14.3%，合計近70%，是對PCB需求最高的三大領域。預計2017年到2021年四年內，通信（通信設備）和汽車電子有望成為驅動PCB行業發展的新動能，二者的年複合增長率將分別達到7%和6%。通訊網絡建設本身對PCB的應用主要在無線網、傳輸網、數據通信以及固網寬帶等領域。5G建設初期，對於PCB的需求增量體現在無線網和傳輸網上，對PCB背板、高頻板、高速多層板的該需求較大。目前，大批量PCB龍頭公司以臺灣和日本企業為主，國內具有大批量生產能力的上市公司有深南電路、滬電股份、景旺電子等。未來隨著5G投資高等的到來，預期他們的市佔率將會繼續提升。

基站PCB價值量將大幅提升

5G時代MassiveMIMO的應用，為基站結構帶來顯著的變化，天線+RRU+BBU變成AAU+BBU（CU/DU）的架構。AAU中，天線振子與微型收發單元陣列直接連接在一塊PCB板上，集成數位訊號處理模塊（DSP）、數模（DAC）/模數（ADC）轉換器，放大器（PA）、低噪音放大器（LNA）、濾波器等器件，擔任RRU的功能。

天線的集成度要求顯著變高，AAU需要在更小的尺寸內集成更多的組件，需要採用更多層的PCB技術，因此單個基站的PCB用量將會顯著增加，其工藝和原材料需要進行全面升級，技術壁壘全面提升。5G基站的發射功率較4G大幅擴大，要求PCB用基材全面升級，需符合高頻高速、散熱功能好等特性，如介電常數、介質耗損小而穩定，與銅箔的熱膨脹係數儘量一致，吸水性低，其他耐熱性、抗化學性、衝擊強度、剝離強度好。PCB的加工難度也會顯著提升，高頻高速的物流和化學性質與普通PCB不盡相同，導致加工過程不同，同一塊PCB上需要實現多種功能，將不同材料進行混壓。因此，PCB價值量也將進一步提升。

BBU尺寸和數量變化不大，但由於傳輸速率提升，傳輸時延縮小，BBU對射頻信息處理能力要求提高，大大提升了對高速PCB板的需求。BBU的核心配置是一塊背板和兩塊單板（主控板和基帶板）。背板主要擔任連接單板並實現信號傳輸的功能，具有高多層、超大尺寸、超高厚度、超大重量、高穩定性等特點，加工難度極大，是基站中單位價值量最高的一塊PCB。而單板負責射頻信號的處理和連接RRU，主要使用高速多層PCB。隨著5G時代高速數據交換場景增加，背板和單板對於高速材料的層數和用量將進一步提升。背板及單板的層數將由18-20層提高到20-30層，使用的覆銅板需要由傳統的FR4升級為性能更優的高速材料，如M4/6/7，因此單平方米價格有所提升。

基站PCB市場空間測算

根據市場數據，4G時代數據電路和射頻約佔RRU面積的60%，4G基站數據電路和射頻所用的PCB面積約為0.2m2。而5G時代基站AAU對於傳輸處理數據的增加，預期數據電路和射頻PCB面積將增大2倍，即約0.4m2。由於基站中饋電網絡和天線振子都集成在PCB上，而饋電網絡、天線振子的面積約等於主板面積，根據華為數據，64R64R基站長和高分別是0.6m和0.4m，因此天線振子+饋電網絡的面積約為0.5m2，整體來看5G基站AAU中PCB面積約為0.9m2，即是4G時代RRU中PCB面積的4.5倍。

此外，天線陣列中的振子數量更多，排列更近，所以天線陣列底板需要高品質的PCB通過優化輻射單元及組陣方式，減少相互阻抗，提升整體效能。MassiveMIMO因通道增多，每塊PCB的面積和層數也會增加，尺寸從15平方釐米增加至35平方釐米。層數從雙面板升級為12層板左右，基材方面需要使用高速高頻材料。根據市場數據，5GPCB單價每平米2,000元左右，我們假設每個基站有3面天線，預計單個基站PCB需6,000元左右。假設隨著規模量產單價逐年下降5%，預期到2026年，建設基站所需的PCB市場空間約為292億元。如果考慮到全球5G基站的數量，DU、CU和背板的需求，以及小基站的建設則用量將更大。

市場預計PCB廠商受益於5G對高頻高速PCB需求的提升，存在一定業績彈性。2017年全球PCB市場規模約為588億美元，通信（含終端）市場預計為150億美元。5G對高頻PCB需求提升，有望提升通信板塊PCB市場規模。在通信板塊中布局較重的公司將有可能受益，可關注如深南電路（通信佔比超50%，擁有華為、諾基亞、中興等客戶）、滬電股份（2017年企業通信市場佔比營收65%）等。

7、基站濾波器

濾波器是射頻模塊的關鍵部件，主要功能是幫助基站實現選頻，基站可以簡單理解為一個無線電收發信電臺，一般基站有屬於自己的明確工作頻段，因此基站必須要有選擇各種頻率信號來進行收發的能力。即通過需要的頻率信號，抑制不需要的頻率信號。

介質濾波器發展空間較大

進入5G時代，MassiveMIMO技術使用的天線數量更多（從2T2R、4T4R、8T8R到64T64R、128T128R），一面天線所需要的濾波器從2個變成64個。而且RRU和天饋合二為一成為AAU，對設備的重量和體積要求將更高。

4G時代的濾波器主要以金屬腔體濾波器為主，優勢在於工藝成熟、價格低，但由於金屬整體切割導致體積較大。5G時代，MassiveMIMO技術所使用的天線數量大幅增加，每個天線都需要配備相應的雙工器，並由相應的濾波器進行信號頻率的選擇與處理，濾波器的需求量將大量增加，因此這就對濾波器的器件尺寸與發熱性能有更高的要求。腔體濾波器由於其體積大，發熱多，難以在高密集型天線中廣泛使用，面臨較大的發展壓力。介質濾波器表面覆蓋著切向電場為零的金屬層，電磁波被限制在介質內，形成駐波震蕩，其幾何尺寸約為波導波長的一半，諧振發生在介質材料內部而非腔體，可以有效減少濾波器的體積。材料一般採用介電常數為60-80之間的陶瓷，實際應用於無線通信中的介質陶瓷濾波器尺寸在釐米級。5G時代使用的電磁波頻率將繼續提升，更加高效的毫米波將逐步開始使用，基站天線尺寸也將降至毫米級，逐步實現微型機站，因此使用的濾波器也將逐步縮小尺寸至毫米級，介質濾波器擁有體積小的優勢，符合毫米波發展要求，有望在5G市場中佔得先機。

綜上所述，中短期來看，腔體濾波器與介質濾波器將共同存在，長期來看，陶瓷介質濾波器會成為主流方案。由於介質濾波器工藝尚不完全成熟，只有少數企業能夠提供經過主設備廠商認證的介質濾波器。所以，小型腔體濾波器仍然會佔據一定的市場，與介質濾波器共存。但長期來看，由於介質濾波器具有體積小、介電數高、損耗小特點，或將取代腔體濾波器成為主流。

基站濾波器市場空間測算

根據三大營運商（中國移動、中國電信、中國聯通）的年報，2017年全國基站約為389萬臺，預計5G時代，基站數是4G的1.5倍，達約580萬臺。2019年，5G基站將開啟規模化建設，2020-2022年將是5G基站建設的高峰期，預期2026年完成建設，5G基站的規模建設將驅動濾波器的市場規模大幅增長。我們假設每個基站有3面天線，每面天線有64隻濾波器，預計5G時代我國共需要15.8億隻濾波器。根據市場數據，介質濾波器2019年單價約為60元/只，假設隨著規模量產單價逐年下降10%，到2026年約為29元/只。結合濾波器所需數量和當期單價，預期到2026年，建設基站所需的濾波器市場空間約為473億元。

目前，國外基站濾波器主要生產商為Andrew、Powerwave，國內具備一定研發能力、產能規模較大的企業主要包括春興精工、大富科技和武漢凡谷等。進入5G時代，新一輪基站建設熱潮即將來臨，濾波器需求也將迎來高峰，國內優質濾波器廠商將有望利用自身優勢實現較快的擴張和發展。

此外，陶瓷介質濾波器由於陶瓷粉體配方製備難度大、介質濾波器大規模調試要求更高，將導致行業壁壘升高，行業產能難以快速釋放，將導致行業競爭環境改善，景氣周期拉長，介質濾波器廠商的盈利能力有望得到提高。那些掌握微波陶瓷生產和大規模調試技術的國產企業或在5G時代更有競爭力，可關注相關企業在客戶認證、訂單規模、以及產能提升方面的進度。

8、核心網傳輸網組成

通信傳輸網絡主要以三大部分組成：接入網、承載網、核心網。接入網屬於手機數據的窗口，負責接受和輸出數據；承載網是負責傳輸數據；核心網是負責處理和管理數據的中樞網絡。其中，

● 核心網：核心網是負責處理和管理數據的中樞網絡。5G核心網主要採用的是SBA（ServiceBasedArchitecture）架構，是基於「雲」上的通信服務架構。將核心網模塊化，軟體化以更簡便的方式應對5G的三大場景

● SDN/NFV：SDN和NFV將是5G核心網中的關鍵技術，兩者在網絡層面互不依賴，SDN更偏向硬體分離管理，NFV偏向部分傳統硬體功能的軟體化。

核心網最初是一個非常簡單的架構，也就是將電話或者電腦裡兩頭連接起來，進行交換（圖2）。但是，隨著近20年人類科技的不斷提升，通信用戶數量不斷擴大，令數據傳輸和處理量不斷加大，數據網變得更加複雜。核心網含括的硬體也開始變多，網絡範圍擴大，核心網開始分層（圖3）。

核心網的發展過程

需要從網際網路起點說起，一根網線將兩臺電腦連結在一起形成了最初的網絡。但是隨著傳輸的網絡需要越來越長，有流失數據的風險，所以網絡就加入了「中繼器」。可是中繼器接口有限，但用戶越來越多，所以逐漸出現了「集線器」（HUB），一種「多口中繼器」。但是問題又來了，用戶多了，數據接口自然也多了，不同接口可能會發生衝突，產生「衝突域」。為了將數據流進行控制和避免衝突，核心網便引入了「交換機」（Switch）。

隨著網絡的距離不斷拉長，用戶不斷增長，布線越來越多，網絡架構也隨之變得複雜，網元（NetElement）開始出現。逐漸「路由器」（Router），無線AC/AP，網絡流量控制，和防火牆也加了進來。核心網的硬體設備開始變得越來越多，網絡從技術層面開始分層。（圖3）

2G到5G核心網的變化

從2G到4G，在核心網技術和架構上出現了巨大的變化。2G的核心網絡是非常簡單的，主設備就是MSC（MobileSwitchingCenter），移動交換中心。2.5G在2G只能打電話和發簡訊的基礎上，增加了GPRS數據（上網）功能。於是，核心網出現重大變化，開始有了PS(PacketSwitch)，分組交換，分組包交換。

2G-2.5G的網絡架構中均有一個設備叫做基站控制器（BaseStationController）它是基站收發臺和移動交換中心之間的連接點，其主要功能是進行無線信道管理、實施呼叫和通信鏈路的建立和拆除，並為控制區內移動臺的過區切換等，BSC就是一個交換機。

但是2G和2.5G的核心網絡設備非常笨重，需要有大機房，布滿饋線。缺點是施工麻煩，投入大，施工時間長，升級設備非常麻煩。

3G開始出現了分布式基站和IP化，網線、光纖開始大量投入使用，設備的外部接口和內部通訊，都開始圍繞IP位址和埠號進行。

其次，實現了數據承載和控制分離。同時，出現了一個關鍵網元-無線網絡控制器（RadioNetworkController，RNC）。RNC可靠性和可預測的性能比BSC更出色，以執行一整套複雜且要求苛刻的協議處理任務，我們可將RNC視為全新的交換機。

第三，3G較前期核心網的重大改變是「分離」概念的出現，具體說就是網元設備的功能開始細化，不再是一個設備集成多個功能，而是拆分開，各司其事，實現了數據承載和控制分離。

4GLTE（LongTermEvolution）主要是為了進一步滿足終端客戶多樣化的需求，而在3G基礎上研究出更加快捷的傳輸網絡。其中，SAE（SystemArchitectureEvolution）則是研究核心網的長期演進，它定義了一個全IP的分組核心網EPC（EvolvedPacketCore），該系統的特點為僅有分組域而無電路域、基於全IP結構、控制與承載分離且網絡結構扁平化，其中主要包含MME、SGW、PGW、PCRF等網元。

4G網絡為了讓整個傳輸流程更加簡單，剔除了BSC和RNC，新的基站eNodeB可以直接連接MME（MobilityManagementEntity）進行控制，連接SGW（ServingGateway）承載功能。

其次，4G較3G網絡速度大幅提升，IMS（IPMultimediaSubsystem）開始出現了，取代傳統MSC，提供更強大的多媒體服務（語音、圖片簡訊、視頻電話等）。

第三點也是最為重要的一點，由4G開始，MSC（MobileSwitchingCenter）移動交換中心這個核心網設備被更先進的V4處理平臺取代（V4平臺就像電腦一樣，設備從以前的大機櫃，變得更加節省空間和高效能的X86伺服器）。

第四點，網絡功能虛擬化（NFV，NetworkFunctionVirtualization）。由於4G時代客戶對多媒體通信的服務需求日益多樣化，底層網絡的體積不斷膨脹，網絡壓力增加，網絡收斂時間也越來越長。其次，通過傳統核心網設備來建立4G核心網有分層多，部件多，網絡維護越來越困難，經營成本不斷攀升等弊病（圖6）。所以，新的4G操作平臺基於英特爾X86的伺服器架構上設計，再通過X86的伺服器實現業務功能節點的軟體化。這樣可以將各個節點的控制合在一個設備進行處理，最終達到控制層面的硬體合一，統一升級和統一管理。（圖7）這樣的好處就是節省了眾多硬體的分布，以及網絡升級起來也更簡便。

5G核心網主要採用的是SBA（ServiceBasedArchitecture）架構，是基於「雲」上的通信服務架構。將核心網模塊化，軟體化以更簡便的方式應對5G的三大場景包括eMBB（增強型移動寬帶），即上網通信；mMTC（海量物聯網通信），即物聯網；uRLLC（低時延、高可靠通信），即無人駕駛和工業自動化。

模塊化的重要性在於可以將核心網的各個層面「切片」，功能分拆成不同的模塊，靈活組隊以對接相應的場景，這個在傳統的網絡架構裡是做不到的。這種推倒傳統網絡定義，重新設計和集中式軟體管理網絡硬體的方式就是5G的關鍵技術SDN(SoftwareDefinedNetwork)軟體定義網絡。其次，虛擬化就是採用網絡功能虛擬化（NFV，NetworkFunctionVirtualization）將節點的功能軟體化管理。

SDN和NFV是解決傳統網絡問題的下一代核心技術，尤其是5G網絡投入商用之後,操作平臺將從4G的V4平臺逐步實現「虛擬化平臺」。未來5G核心網就無需再使用昂貴的專屬硬體設備，只要採用一般通用的X86伺服器、IP路由器、和乙太網交換機組成，核心網成本大幅降低。

9、SDN/NFV5G時代即將到來，SDN和NFV將是5G核心網中的關鍵技術，用於解決傳統網絡設計架構中的局限，達到更高效管理和節約成本的效果。SDN和NFV在網絡層面互不依賴，SDN是數據轉發和控制設備分離，實現控制面集中管理，將網絡變為可編程的開放式，提高運營效率。NFV是通過X86伺服器將各個節點硬體進行虛擬化處理，變為軟體化，從而提高數據中心的靈活性，加快部署和升級效率。SDN更偏向硬體分離管理，NFV偏向部分傳統硬體功能的軟體化。所以，SDN是重構網絡架構，NFV是改變網絡中設備的表現形態。

SDN，即軟體定義網絡（SoftwareDefinedNetwork）,其設計理念是將網絡的控制平面和數據轉發平面進行分離，將網絡管理權限交由控制層的「控制器」負責，從而通過控制器中的軟體平臺實現對底層硬體的控制和編程，令資源靈活調配。SDN的重要組成部分來自兩個方面：控制面（ControlLayer）和數據轉發麵（DataLayer）。SDN網絡中，網絡設備僅負責單純的數據轉發，而控制面則通過獨立的網絡作業系統。這樣集中管理的方式，能大幅提升網絡資源的分配效率。（圖表10）

具體看，SDN的核心技術主要集中在三個方面。一是數據轉發和控制分離，前面已經說過；二是控制邏輯集中；三是網絡能力開放。控制邏輯集中主要是在數據轉發於控制分離之後，推動控制面向集中化管理發展。網絡能力開放主要是集中管理後，採用規範化的北向接口為上策應用提供按需分配的網絡資源機服務，進而實現網絡能力開放。網絡能力開放化可以令網絡可編程，使得網絡功能向服務化發展。

NFV，即網絡功能虛擬化（NetworkFunctionVirtualization）,是通過使用X86伺服器和虛擬化技術將傳統網絡硬體進行軟體化處理，以替換各個節點上昂貴的通信硬體。這是將各個節點上實體設備軟體化的一個過程，這些實體硬體設備有路由器(Router)、防火牆、負載均衡器（LoadBalancer）等將其虛擬化。將網絡功能從專用設備遷移到通用X86伺服器上運行的虛擬機中。這顛覆了傳統網絡架構，能加速網絡服務的部署效率和降低購置硬體費用。

SDN和NFV的協同效應

SDN主要是集中在OSI模型中的2-3層，NFV主要集中在應用層面的4-7層。SDN和NFV在運用上互不依賴，但在特定情境下，需要同時間快速部署大量定製化服務，則需要NFV的虛擬化技術(virtualRouter、virtualCPE、virtualLoadBalancer)才能達成；NFV的虛擬化應用服務(VirtualNetworkFunction，VNF)之間連接的建立與快速部署，需要SDN網絡架構支持才能達到。

SDN和NFV的應用

應用層面，SDN/NFV產業用戶包括電信運營商、網際網路公司、政府和企業網、學校。這些用戶的目標均是節約網絡維護成本和投入成本、或者提高雲端數據橫向遷移效率、網絡流量靈活調度等需求。比如美國電訊商AT&T通過SDN部署推出Domain2.0計劃，目標2020年時間75%的網元設備軟體化。百度利用SDN技術將上萬臺線上運行的網絡設備批量自動化監控和流量調度。當前中國電信、中國聯通、和中國移動三大運營商均準備用SDN/NFV技術在IP骨幹網、城域網、傳輸網絡等場景開展了一系列測試和小規模部署。目前中國移動四大數據中心都採用了SDN+NFV的架構。中國電信計劃2020-2025年實現網絡雲化，通過SDN/NFV實現網絡可編程。

根據IDC預測，預測全球軟體定義網絡市場包括物理基礎設施、虛擬化/控制軟體、控制軟體、SDNSDNSDN應用（包括網絡和安全服務）以及專業，2014年到2020年之間的複合增長率（CAGR）為53.9%，2020年市場規模達到125億美元。

10、光纖光纜

光纖，完整名稱叫做光導纖維，是一種由玻璃或塑料製成的纖維，可作為光傳導工具。目前通信用的光纖，基本上是石英系光纖，其主要成分是高純度石英玻璃。光纖通信系統，就是利用光纖來傳輸攜帶信息的光波，以達到通信的目的。

光纜是以一根或多根光纖或光纖束製成符合化學、機械和環境特性的結構。不論何種結構形式的光纜，基本上都是由纜芯、加強元件和護層三部分組成。

光纖產業鏈歸總為光纖預製棒-光纖-光纜，光纖預製棒拉絲製成光纖，光纖加上保護套製成光纜。其中，光纖預製棒是以鍺礦石和多晶矽為原料，加入氫氣、氦氣等，製成的高純度石英玻璃棒，在產業鏈利潤佔比高達70%，是光纖製造的核心。

纖預製棒方面，數據顯示2017年全球光纖光纜光棒產量約為1.6萬噸；全球產量佔比中85%的市場由中國、日本、美國佔據，其中中國、美國、日本產量佔全球市場比重分別為49.44%、19.81%、16.76%。

光纜供求方面，2018年，CRU數據顯示全球安裝的光纜需求總量達到了5.42億芯公裡，中國佔比58%達3.14億芯公裡。此外，2018年1-12月全國光纜產量為3.17億芯千米，累計下降3.5%。由於此前中國多家光纖生產企業擴大產能，導致2018年全球預製棒產能有所提升，疊加市場需求放緩，為期兩年的光纖短缺在2018年中期結束。回顧2018年，中國光纖光纜市場牽制全球增長，中國市場在持續了四年的兩位數增長後，2018年全球光纜需求增長率同比下降至4%。相關機構CRU認為，造成這一現象的主要因素源於2018年全球最大光纜客戶中國移動的2018上半年集採量低於招標時擬採購量，而下半年未進行招標，其年集採量的不足是造成2018年中國市場需求低迷的主要原因。國外市場方面，越洋項目啟動，短期全球海纜需求仍將增長；伴隨光纖到戶網絡建設工作的推進，法國光纜需求增長了33%，使其成為繼中國、美國、印度之後的第四大市場；印度政府資助的BharatNet項目持續推進，光纜需求創歷史新高。相較於國內光纜市場供給略大於需求的狀態，海外市場給予國內光纖光纜企業新的發展機遇。

光纖光纜行業的下遊客戶主要為三大運營商、政府及部分網際網路企業。其中，中國移動、中國電信、中國聯通三大運營商光纖光纜需求量佔國內總需求的80%左右，運營商網絡建設對光纖光纜行業形成重大影響。此前，中國移動公布了2019年普通光纜產品集中採購的招標結果，烽火、通鼎、中天、亨通等13家廠商入圍，分享中國移動1.05億芯公裡光纜訂單。在產能擴大的背景下，集採價格下降約40%。由於前些年中國移動集採數量大，價格合適，2019年集採情況直接反映出光纖光纜行業的供求狀況。由於4G網絡建設進入尾聲，但5G網絡的建設規模還處在初始起步階段。根據Forrester的估計，到2025年，企業客戶和消費者才能看到50%的全球覆蓋率。有國內的專家也指出，由於5G做深度覆蓋較為困難，初期只能重點覆蓋，5G的覆蓋速度將遠遠慢於3G、4G，覆蓋可能需要5-10年。未來，5G將會與4G網絡長期共存，在城市採用5G，農村依舊使用4G覆蓋。

未來光纖需求量分成基礎行業周期與5G時代預期兩個部分。業界權威專家、中國工程院院士鄔賀銓在會議上指出，中國在2020年將實現5G的商用，5G時代所需基站數量將是4G時代的約4-5倍，帶寬是4G時代的10倍，而5G基站的密集組網，需要應用大量的光纖光纜，對光網絡提出了更大的需求和更高的標準。根據CRU報告，預計至2021年全球及中國光纜需求量將分別達到6.17億芯公裡和3.55億芯公裡，且CRU預計2020年中國5G全面商用計劃的啟動將有助於拉動光纖光纜的需求。但在目前光纖光纜市場供略大於求的狀況下，短期5G建設對於光纖光纜的需求影響並不大，不管是中國還是全球未來的光纜需求同比增長均為個位數，預計市場供求情況將繼續維持至少兩年的時間，國內市場在光纜價格方面同樣面臨一定的挑戰，雖海外市場擁有一定的發展機遇，但鑑於國內光纖光纜生產企業價格優勢不明顯，海外市場的拓展仍有難度。總體而言，具有「棒纖一體化」能力的公司將有利於在行業中生存。

11、晶片

雖然IoT物聯網的規劃遠景龐大，但目前來看5G通訊的主要應用場景依然是手機。5G大規模應用在手機終端，作為5G技術的核心，晶片是智慧型手機終端的關鍵。智慧型手機晶片，不僅要進行計算，還要進行專門的處理，例如GPU進行圖像處理，NPU進行AI處理。

手機內的晶片主要包括射頻晶片、基帶晶片和核心應用處理器。射頻晶片負責無線通信，應用處理器就是傳統意義的CPU和GPU，基帶晶片負責對無線通信的收發信號進行數位訊號處理，在整個系統中的位置介於前兩者之間。其中射頻晶片主要的廠商是Skyworks、Qorvo等；基帶晶片，最關鍵的廠商包括高通、聯發科、三星、海思和展訊；核心應用處理器，是最常見的CPU和GPU，比如高通的驍龍系列，這一領域目前依然沒有廠商能夠撼動高通的地位。

射頻晶片指的就是將無線電信號通信轉換成一定的無線電信號波形，並通過天線諧振發送出去的一個電子元器件。射頻晶片架構包括接收通道和發射通道兩大部分。進入5G時代，射頻晶片的性能直接決定了移動終端可以支持的通信模式，以及接收信號強度、通話穩定性、發射功率等重要性能指標，直接影響終端用戶體驗。目前市場份額來看，射頻晶片主要被歐美廠商把控。比如射頻晶片中的BAW濾波器市場，主要被Avago和Qorvo掌握，幾乎佔據了95%以上的市場份額。在終端功率放大器市場主要由Skyworks、Qorvo以及Murata佔領市場。5G時代，射頻前端的價值將大幅提升，根據Gartner的數據，高端機型上，5G相對於4G射頻前端價值量將從12.6美元提升到34.4美元，提升幅度高達173%。

基帶晶片是用來合成即將發射的基帶信號，或對接收到的基帶信號進行解碼，發射時，把音頻信號編譯成用來發射的基帶碼；接收時，把收到的基帶碼解譯為音頻信號。同時，也負責地址信息(手機號、網站地址)、文字信息(短訊文字、網站文字)、圖片信息的編譯。基帶晶片是5G技術的核心支撐，實現了信號從發射編譯到接收解碼的全過程。據波士頓的調查公司StrategyAnalytics判斷，全球移動基帶處理晶片的增長將一直延續到2022年，但自2017年起增速會較之前放緩，主要是因為終端出貨和LTE投資增速下降。在基帶晶片領域按技術實力排名，第一梯隊包括高通、intel、海思和三星，其中海思和三星的5G基帶晶片基本自用；第二梯隊包括展訊、聯發科；第三梯隊包括大唐聯芯等。根據HIS的數據，每次通訊標準的革新都將為全球基帶產業帶來50億美元的新增市場，預計5G時代也將帶來50億以上的基帶晶片新增市場。目前基帶晶片市場，高通一直保持50%以上的市佔率，短期地位難以撼動。

主要5G晶片生產廠商基本情況：

高通：2月19日，高通對外發布了第二款5G數據機X55，將在2019年年底開始供貨。驍龍X55打通2G到5G，單晶片即可支持2G、3G、4G、5G網絡，而且將4G連接能力提升到了LTECat.22，並支持八載波聚合、256-QAM，最高下行速度2.5Gbps。驍龍X55的新突破是實現了7Gbps下載速率，此前的紀錄是華為巴龍5000保持的6.5Gbps。驍龍X55要在2019年年底才能商業化供貨。

英特爾：英特爾於2018年11月發布5G基帶晶片XMM8160。XMM8160將為智慧型手機、PC和寬頻接入閘道器提供5G聯機，聯機速度高達6Gbps。據悉，第一批使用XMM81605G基頻晶片的設備將在2020年上半年上市。

三星：2018年8月推出5G基帶晶片ExynosModem5100，該晶片製程較優，符合3gpp的5G標準R15規範，量產時間較早，相對完善。三星Exynos5100採用10nmLPP工藝，是業內首款完全兼容3GPPRelease15規範，即最新5GNR新空口協議的基帶產品。Exynos5100在毫米波頻段環境下最高可達6Gbps的數據傳輸。

華為：2019年1月24日，華為發布巴龍5000，5G多模終端晶片。巴龍5000優越性能主要表現在四個方面：能夠在單晶片內實現2G、3G、4G和5G多種網絡制式，有效降低時延和功耗。率先實現業界標杆的5G峰值下載速率，是4GLTE可體驗速率的10倍。在全球率先支持SA(5G獨立組網)和NSA組網方式，是全球首個支持V2X(vehicletoeverything)的多模晶片，可以提供低延時、高可靠的車聯網方案。全球首款5G基站核心晶片——華為天罡也同期發布。華為5G天罡晶片的發布及應用，可為AAU帶來極具革命性的提升。既實現基站部署輕便化，設備尺寸縮小率超50%；而重量減輕23%，且功耗節省21%，安裝時間比標準的4G基站節省一半。

聯發科：聯發科HelioM70採用臺積電7nm工藝製造，是一款5G多模整合基帶，同時支持2G/3G/4G/5G，完整支持多個4G頻段，可以簡化終端設計，再結合電源管理整體規劃可以大大降低功耗。目前，聯發科正在和諾基亞、中國移動、華為、日本NTTDocomo等行業巨頭合作，推進5G標準和商用。

紫光展銳：春藤510可同時支持SA(獨立組網)和NSA(非獨立組網)組網方式，充分滿足5G發展階段中的不同通信及組網需求。在5G的主要應用場景方面，春藤510以其高速的傳輸速率，可為各類AR/VR/4K/8K高清在線視頻、AR/VR網路遊戲等大流量應用提供支持。春藤510架構靈活，可支持智慧型手機、家用CPE、MiFi及物聯網終端在內的多種產品形態，廣泛應用於不同場景。

不同於4G晶片，5G晶片不僅僅用於手機，它將是物聯網時代的標配技術，在無人駕駛、工業網際網路、智能家居、零售、物流、醫療、可穿戴等領域都將大有用途。據相關數據預測，2035年5G將帶來十萬億美元的經濟效益。高端5G晶片技術領域，高通(QCOM.O)依舊佔引領地位，高通已公布授權費為多模5G手機價格的3.25%，英特爾(INTC.O)受益於蘋果手機的支持有望搶佔更多的市場份額，華為雖在技術的全面性等方面具有優勢，但在高頻和微波等晶片方面，仍與高通存在差距。而聯發科(2454.TW)、紫光展銳等5G晶片針對的市場仍以中低端為主。目前，5G晶片領域美國仍佔據主導優勢，但同時中國晶片製造商也在尋求更大的發展。

12、光模塊

隨著5G網絡的推進，AR、VR、視頻、數據通信、物聯網等的快速發展，對網絡帶寬提出了更高的要求。網絡提速擴容有三種主要方式：1)新建光纜線路、2)採用波分復用(WDM)技術增加光信號路數、3)提高光信號速率。隨著雷射器技術成熟、成本逐漸下降，採用更高速率雷射器的變得可行，另外在一定傳輸距離上增加雷射器的成本低於增加光纖光纜的成本，波分復用下沉至城域網成為更具性價比的擴容方式。這些均將帶來對光模塊的新增需求，包括新增光纖光纜的額外需求和現有線路上低速光模塊升級為更高速率的需求。

簡介

光模塊是用於交換機與設備之間傳輸的載體，是光纖通信系統中的核心器件。光模塊的主要功能是在光通信網絡中實現光電信號的轉換，主要包括光信號發射端和接收端兩大部分。光端機，光纖收發器，交換機，光網卡，光纖路由器，光纖高速球機，基站，直放站等。一般傳輸設備的光口板都配置對應的光模塊。

發射端的主要作用是將電信號轉化為光信號，接收端則將光信號轉換成為電信號。同時，發射端與接收端均需與傳輸介質——光纖對準耦合，才能實現光電信號的收發、轉換，這就要求發射端、接收端以特殊工藝分別封裝成TOSA(TransmitterOpticalSubAssembly,光發射組件)和ROSA(ReceiverOpticalSubAssembly，光接收模塊)。一般ROSA中封裝有分光器、光電二極體(將光壓裝換成電壓)和跨阻放大器(放大電壓信號)，TOSA中封裝有雷射驅動器、雷射器和復用器。

TOSA、ROSA和電晶片是光模塊中成本比重最高的三個部分，分別佔35%、23%和18%。TOSA、ROSA中的技術壁壘主要在於兩方面：光晶片和封裝技術。

TOSA和ROSA中的光晶片是光模塊的核心元件，成本佔比接近50%，且有提升趨勢。光晶片分為有源光晶片和無源光晶片。有源光晶片包括發射端的雷射器晶片和接收端的探測器晶片。其中，雷射器晶片價值佔比大，技術壁壘高，是光模塊核心中的核心。

雷射器晶片主要分為EML、VCSEL、DFB三種類型。其中VSCEL(垂直腔面發射雷射器，基於坤化鎵)是面發射型雷射，主要用於500米內短距離傳輸。而EML、DFB均為邊發射型(基於磷化銦)，兩者區別在於EML為外調製光(由外電路控制雷射的通斷)，而DFB為直接調製(直接控制雷射的開關)。EML主要用於遠距離高速率傳送，DFB主要用於接入網、傳輸網、無線基站和數據中心等中長距離傳輸。

雖然近幾年隨著國內光通信產業飛速發展，國內設備廠商依靠器件封裝優勢在全球份額世界領先。但目前在技術門檻較高的高端光晶片領域依然落後於國際領先水平，仍由國外廠商主導。高端光通信晶片與器件國產化率不足10%，25Gb/s及以上高速率光晶片國產化率更是僅3%左右。目前國內僅擁有10Gb/s速率及以下的雷射器、探測器、調製器晶片的量產能力，10Gb/s速率及以下的國產化率約50%。VCSEL、DFB、EML等高速率晶片仍然嚴重依賴進口，主要由美國、日本廠商主導。電晶片更是完全依賴進口。

而在另一個核心技術壁壘封裝方面，TOSA、ROSA的封裝工藝主要有以下幾種：1)TO-CAN同軸封裝；2)蝶形封裝；3)COB(ChipOnBoard)封裝；和4)BOX封裝。

TO-CAN同軸封裝殼體通常為圓柱形，因為其體積小，難以內置製冷，散熱困難，難以用於大電流下的高功率輸出，故而難以用於長距離傳輸。目前最主要的用途還在於2.5Gbit/s及10Gbit/s短距離傳輸。但成本低廉，工藝簡單。

蝶形封裝殼體通常為長方體，結構及實現功能通常比較複雜，可以內置製冷器、熱沉、陶瓷基塊、晶片、熱敏電阻、背光監控，並且可以支持所有以上部件的鍵合引線，殼體面積大，散熱好，可以用於各種速率及80km長距離傳輸。

COB封裝即板上晶片封裝，將雷射晶片粘附在PCB基板上，可以做到小型化、輕型化、高可靠、低成本。傳統的單路10Gb/s或25Gb/s速率的光模塊採用SFP封裝將電晶片和TO封裝的光收發組件焊接到PCB板上組成光模塊。而100Gb/s光模塊，在採用25Gb/s晶片時，需要4組組件，若採用SFP封裝，將需要4倍空間。COB封裝可以將TIA/LA晶片、雷射陣列和接收器陣列集成封裝在一個小空間內，以實現小型化。技術難點在於對光晶片貼片的定位精度(影響光耦合效果)和打線質量(影響信號質量、誤碼率)。BOX封裝屬於蝶形封裝，用於多通道並行封裝。

25G及以下速率光模塊多採用單通道TO或蝶形封裝，有標準的製程和自動化設備，技術壁壘低，競爭在於規模和成本。國內企業多生產該速率範圍內的光模塊產品。但對於40G及以上速率的高速光模塊，受雷射器速率限制(多為25G)，主要通過多通道並行實現，如40G由4*10G實現，而100G則由4*25G實現。高速光模塊的封裝對1)並行光學設計;2)高速率電磁幹擾；3)體積縮小、功耗增加下的散熱問題提出了更高的要求。隨著光模塊速率越來越高，單通道的波特率已經面臨瓶頸，未來到400G、800G，並行光學設計會越來越重要。

通過光模塊提升帶寬的主要途徑

為滿足5G承載網絡帶寬需求，目前4G網絡中的光模塊需提升帶寬。光模塊的帶寬可以簡單以公式單通道比特速率*通道數量表示。提升光模塊帶寬的方法的兩個主要途徑分別是1)提升單通道比特速率，2)增加通道數量。前者由光模塊晶片決定，後者由封裝技術決定。

在光模塊的發展歷史上看從10G到40G主要通過提升通道數，而從40G到100G則主要提升單通道比特速率(由10G提升至25G)。未來隨著光模塊速率越來越高，單通道的波特率已經面臨瓶頸，到400G、800G，為實現多通道的並行光學設計會越來越重要。

5G承載網對光模塊傳輸速率的要求

4G時代前傳BBU與RRU接口採用統一的通用公共無線電接口CPRI標準，無法滿足5G大帶寬的應用場景。當前來看，下一代移動通信網絡聯盟的帶寬評估結果顯示5G低頻單站峰值帶寬達5Gbps量級，而高頻單站峰值帶寬達到15Gbps量級，均值分別為2.03Gbps和5.15Gbps。這意味著單基站帶寬需到25G水平。

在eCPRI接口標準(用於DU與AAU之間的連接標準)下前傳帶寬需求可以控制在25G，但相應要求將部分BBU功能前移到AAU(需信號採樣、壓縮)，導致AAU重量、功耗增加，因此若100G光模塊成本若能下降，業界或將傾向於100G方案，從而降低AAU重量及功耗。目前業界尚在25G和100G方案之間搖擺。但早期部署大概率將採用25Gbps產品。在距離上80%的光模塊將在1.4km以內，20%在10km。

5G承載網對光模塊的需求量

我國已搭建了328萬座4G宏基站，按照1.5倍的保守值計算，5G宏基站數至少在500萬座。我們以500萬座5G宏基站數量計算，對25G前傳網光模塊

我們假設5G網絡建設時期分為3期，2019-2020年為建設初期，每年建設45萬座，2021-2023年為中期每年建設75萬座，2024-2025年建設後期每年建設90萬。

以45萬基站數量，CRAN部署測算，DU數量9萬，接入環數量3萬，5000個匯聚層節點，1250個匯聚環，156個核心節點。

● 前傳網(AAU到DU)以5G單站3個AAU計算，單站光模塊需求6個。總需求270萬隻，部分可延用目前4G階段的10G光模塊。以其中1/3為新增需求計算，5G網絡建設新增需求90萬隻。因5G前傳組網方案存在光纖直驅、有源OTN等方案，我們簡單假設前傳建設中白光光模塊和彩光光模塊數量需求為1:1，則10G白光光模塊和彩光光模新增需求均穩45萬隻。

● 接入層18萬隻(9萬隻DU*2)，型號將以25GLR(售價約1700元)為主和部分100GCWDM4(彩光)。中傳回傳全部採用彩光模塊。

● 匯聚層7萬隻(匯聚節點5000個*2+3萬接入環*2)，傳輸距離上在40-80km，將以100G彩光光模塊為主。

● 核心層2812隻(156*2+1250*2)。傳輸距離將在200KM以內，預計將使用200G相干光模塊。