1、5G深度報告(二)-產(chǎn)業(yè)鏈全面解析

根據(jù)5G標(biāo)準(zhǔn)的制定日程以及基礎(chǔ)建設(shè)的流程，5G建設(shè)周期可以按先后順序分為規(guī)劃期、建設(shè)期和應(yīng)用期。除運營商外，大部分細(xì)分行業(yè)只歸屬于其中一個階段。規(guī)劃期主要是5G網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和設(shè)計，而建設(shè)期涉及較多細(xì)分行業(yè)。我們以無線設(shè)備、傳輸設(shè)備和終端設(shè)備的邏輯將這些細(xì)分行業(yè)再分割為三個類別：

1)無線設(shè)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(shè)備涵蓋傳輸主設(shè)備、光纖光纜、光模塊以及SDN/NFV解決方案；

3)終端主要有基帶芯片、終端射頻器件、LCD模組、通訊模塊等，終端設(shè)備是建設(shè)期第一階段的投資對象，先于基站系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

最終的應(yīng)用期，5G憑借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(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我們將于下一篇5G系列報告中具體分析。本篇報告將聚焦5G發(fā)展的規(guī)劃期和建設(shè)期，并著墨于以下細(xì)分板塊：網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計、天線及射頻、小基站、PCB、濾波器、核心網(wǎng)、SDN/NFV、光纖光纜、芯片、光模塊。

2、5G產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)崂?/p>

根據(jù)5G標(biāo)準(zhǔn)的制定日程以及基礎(chǔ)建設(shè)的流程，5G建設(shè)周期可以按先后順序分為規(guī)劃期、建設(shè)期和應(yīng)用期。5G建設(shè)投資來源的運營商貫穿三個階段，我們已經(jīng)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(lián)通）的5G營運策略，大致上三大運營商都將在2019年進(jìn)行5G業(yè)務(wù)預(yù)商用，預(yù)計四季度后5G商用終端將大規(guī)模上市，但其中中國聯(lián)通強調(diào)淡化終端補貼。

除運營商外，大部分細(xì)分行業(yè)只歸屬于其中一個階段。規(guī)劃期主要是5G網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和設(shè)計，而建設(shè)期涉及較多細(xì)分行業(yè)。我們以無線設(shè)備、傳輸設(shè)備和終端設(shè)備的邏輯將這些細(xì)分行業(yè)再分割為三個類別：

● 無線設(shè)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(shè)備加上核心網(wǎng)統(tǒng)稱為無線主設(shè)備；

● 傳輸設(shè)備涵蓋傳輸主設(shè)備、光纖光纜、光模塊以及SDN/NFV解決方案；

● 終端主要有基帶芯片、終端射頻器件、LCD模組、通訊模塊等，終端設(shè)備是建設(shè)期第一階段的投資對象，先于基站系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

最終的應(yīng)用期，5G憑借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(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我們將于下一篇5G系列報告中具體分析。本篇報告將聚焦5G發(fā)展的規(guī)劃期和建設(shè)期，并著墨于以下細(xì)分板塊：

●?網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計：對網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進(jìn)行統(tǒng)一籌備和規(guī)劃，包括基于覆蓋和容量規(guī)劃的基站選址、無線參數(shù)規(guī)劃等，并通過模擬仿真對規(guī)劃設(shè)計的效果進(jìn)行驗證。5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃需要擁有3D場景建模、高精度射線追蹤模型、網(wǎng)絡(luò)覆蓋和速率仿真建模、網(wǎng)絡(luò)容量和用戶體驗建模等關(guān)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(fù)責(zé)將電磁波信號與射頻信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換?；咎炀€是基站設(shè)備與終端用戶之間的信息能量轉(zhuǎn)換器，需求主要來自運營商和設(shè)備商，受需求量和技術(shù)結(jié)構(gòu)升級影響天線預(yù)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(nèi)集成更多的組件，需要采用更多層的PCB技術(shù)，因此單個基站的PCB用量將會顯著增加，技術(shù)壁壘全面提升。并且5G基站的發(fā)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(yù)期到2026年，建設(shè)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(guān)鍵部件，長期來看，由于介質(zhì)濾波器具有體積小、介電數(shù)高、損耗小特點，或?qū)⑷〈惑w濾波器成為主流。預(yù)期到2026年，建設(shè)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(fā)射覆蓋半徑較小，適合小范圍精確覆蓋，作為宏基站的有效補充。根據(jù)SCF預(yù)測，2015年至2025年小基站建置數(shù)量復(fù)合成長率為36%至7,000萬站，保守估計5G小基站市場規(guī)模有望超過1,000億元市值。

●?核心網(wǎng)：核心網(wǎng)是負(fù)責(zé)處理和管理數(shù)據(jù)的中樞網(wǎng)絡(luò)。5G核心網(wǎng)主要采用的是SBA（ServiceBasedArchitecture）架構(gòu)，是基于“云”上的通信服務(wù)架構(gòu)。將核心網(wǎng)模塊化，軟件化以更簡便的方式應(yīng)對5G的三大場景

●?SDN/NFV：SDN和NFV將是5G核心網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)，兩者在網(wǎng)絡(luò)層面互不依賴，SDN更偏向硬件分離管理，NFV偏向部分傳統(tǒng)硬件功能的軟件化。

●?光纖光纜：5G基站的密集組網(wǎng)，需要應(yīng)用大量的光纖光纜，對光網(wǎng)絡(luò)提出了更大的需求和更高的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)CRU報告，預(yù)計至2021年全球及中國光纜需求量將分別達(dá)到6.17億芯公里和3.55億芯公里。但短期5G建設(shè)對于光纖光纜的需求影響并不大，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(shù)。

●?芯片：射頻芯片負(fù)責(zé)無線通信，應(yīng)用處理器就是傳統(tǒng)意義的CPU和GPU，基帶芯片負(fù)責(zé)對無線通信的收發(fā)信號進(jìn)行數(shù)字信號處理，在整個系統(tǒng)中的位置介于前兩者之間。目前5G芯片領(lǐng)域美國仍占據(jù)主導(dǎo)優(yōu)勢，但同時中國芯片制造商也在尋求更大的發(fā)展。

●?光模塊:光模塊的主要功能是在光通信網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)光電信號的轉(zhuǎn)換，主要包括光信號發(fā)射端和接收端兩大部分。以建設(shè)初期每年建設(shè)45萬座基站，CRAN部署測算，前傳網(wǎng)、接入層、匯聚層和核心層新增需求分別90萬、18萬、7萬和0.3萬只。

●?主設(shè)備商：5G時代迎來了運營商ICT轉(zhuǎn)型和融合，全球設(shè)備廠商數(shù)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(shè)備商中以華為產(chǎn)業(yè)鏈布局最廣，不僅涉及5G、還包含AI、云、軟件、芯片開發(fā)以及物聯(lián)網(wǎng)，其他三家在產(chǎn)業(yè)布局上稍遜。

3、5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計

規(guī)劃期需要對網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進(jìn)行統(tǒng)一籌備和規(guī)劃，包括基于覆蓋和容量規(guī)劃的基站選址、無線參數(shù)規(guī)劃等，并通過模擬仿真對規(guī)劃設(shè)計的效果進(jìn)行驗證。規(guī)劃方法涉及的關(guān)鍵能力包括業(yè)務(wù)識別、體驗評估、GAP分析、規(guī)劃仿真等工作。

1)業(yè)務(wù)識別：電信業(yè)務(wù)IP化和統(tǒng)計復(fù)用在降低成本的同時也為業(yè)務(wù)識別等方面帶來挑戰(zhàn)。深度業(yè)務(wù)感知（DPI，DeepPacketInspection）通過分析網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)包的深度特征值和協(xié)議行為可以識別出數(shù)據(jù)屬性和業(yè)務(wù)類型，進(jìn)而對網(wǎng)絡(luò)中不同業(yè)務(wù)流進(jìn)行區(qū)分。DPI解析組件主要包括業(yè)務(wù)特征庫和DPI引擎，當(dāng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流經(jīng)過DPI引擎模塊時對其進(jìn)行特征匹配處理。基于業(yè)務(wù)識別，移動運營商可實現(xiàn)對不同業(yè)務(wù)的差異化調(diào)度，提高每比特的業(yè)務(wù)收入，并優(yōu)先保證關(guān)鍵業(yè)務(wù)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(zhì)量）取代網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)成為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的目標(biāo)。QoE即用戶實際感受到的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的QoS（服務(wù)質(zhì)量），和業(yè)務(wù)接入成功率、接入時延、下載完整率等因素相關(guān)。ETSI（歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會）將QoS分為與業(yè)務(wù)無關(guān)的網(wǎng)絡(luò)可用性、網(wǎng)絡(luò)接入性，以及與業(yè)務(wù)相關(guān)的業(yè)務(wù)完整性/接入性/保持性、不同業(yè)務(wù)的QoS參數(shù)。其中業(yè)務(wù)的接入又分為網(wǎng)絡(luò)接入（NetworkAccess）、IP服務(wù)接入（IPServiceAccess）、互聯(lián)網(wǎng)接入（InternetAccess）三個階段，不同階段對業(yè)務(wù)質(zhì)量產(chǎn)生不同的影響。

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

4)規(guī)劃仿真：基于前幾步驟得到的參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃軟件，利用MonteCarlo，智能遺傳搜索，射線追蹤等算法輸出仿真結(jié)果。規(guī)劃仿真中影響準(zhǔn)確性的重要因素是傳播模型，目前比較準(zhǔn)確的模型是射線追蹤模型。射線追蹤技術(shù)能準(zhǔn)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(fā)射物并且計算發(fā)射源像的位置，從而針對不同的具體場景做準(zhǔn)確的預(yù)測。

具體規(guī)劃過程中，一般有五個步驟，需求分析、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模估算、站址規(guī)劃、無線參數(shù)規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)仿真。用戶數(shù)和業(yè)務(wù)量預(yù)測是后續(xù)規(guī)劃的基礎(chǔ)。站址規(guī)劃是對業(yè)務(wù)區(qū)進(jìn)行實地勘查進(jìn)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(shù)。站址規(guī)劃還需考慮系統(tǒng)間干擾隔離問題，可采用水平隔離和垂直隔離等空間隔離手段，或采用加裝濾波器等方式，滿足不同系統(tǒng)間的隔離要求。

根據(jù)《華為5G無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃解決方案白皮書》5G無線網(wǎng)絡(luò)面臨的挑戰(zhàn)主要來自：

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

●?新空口。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法難以滿足MassiveMIMO下的網(wǎng)絡(luò)覆蓋、速率和容量規(guī)劃，需要加強MM天線的3D精準(zhǔn)建模以及網(wǎng)絡(luò)覆蓋和速率的仿真建模。

●?新業(yè)務(wù)和新場景。大量新業(yè)務(wù)的引入，5G應(yīng)用場景將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了傳統(tǒng)移動通信網(wǎng)絡(luò)的范圍，而不同的業(yè)務(wù)和場景對5G的要求不同。

●?新架構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法需基于網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，為了確保網(wǎng)絡(luò)切片可以與其他5G技術(shù)協(xié)同工作，將需要實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)切片與其他技術(shù)的互操作性工作。但單個切片和多個切片的疊加、網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)與SDN和NFV的結(jié)合等情形解決方案有待商榷。

基于以上挑戰(zhàn)，5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃需要擁有3D場景建模、高精度射線追蹤模型、網(wǎng)絡(luò)覆蓋和速率仿真建模、網(wǎng)絡(luò)容量和用戶體驗建模等關(guān)鍵能力。參考4G階段領(lǐng)域內(nèi)企業(yè)的規(guī)劃設(shè)計業(yè)務(wù)收入規(guī)模進(jìn)行估計，市場預(yù)計5G階段有20%~30%左右增長，市場規(guī)模在150億元左右。

4、天線及射頻

5G基站投資占網(wǎng)絡(luò)總投資約60%，并預(yù)期5G基站數(shù)量為4G基站約1.5倍：5G產(chǎn)業(yè)鏈投資跨度長，主要包括網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，無線側(cè)、傳輸網(wǎng)、核心網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)運維等環(huán)節(jié)。當(dāng)中，參考2017年4G投資來看，無線側(cè)(包括基站設(shè)備和天線部分)總投資占4G網(wǎng)絡(luò)總投資約60%，而技術(shù)的更新使得天線和射頻器件在無線側(cè)的投資規(guī)模將增大，以及價值占比持續(xù)提升。與4G基站數(shù)量相比，預(yù)期5G宏基站數(shù)目將達(dá)4G基站數(shù)約1.5倍；加上由于5G技術(shù)度提升，預(yù)期5G單基站價值量相比4G基站有所提升，造成5G基站呈現(xiàn)“價量齊升”的發(fā)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(fù)責(zé)將電磁波信號與射頻信號(二進(jìn)制數(shù)字信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換)，射頻器件組成的部分統(tǒng)稱為射頻前端(RFFE)，并位于天線部分與收發(fā)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(yù)處理（濾波、移頻、放大等），才能作為基帶芯片輸入端信號；反方向看，基帶芯片產(chǎn)生的二進(jìn)制數(shù)字信號也需要進(jìn)行處理才能轉(zhuǎn)化為無線電信號。按射頻前端信號的通路劃分，分為發(fā)射通路和接收通路：1)發(fā)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(guān)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(guān)(RFSwitch)及天線開關(guān)等。由于5G時代對射頻前端的技術(shù)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(zhì)量，并為基站的重要組成部分：基站天線是基站設(shè)備與終端用戶之間的信息能量轉(zhuǎn)換器，主要用于發(fā)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(fā)出過程中，以射頻信號經(jīng)過基站天線轉(zhuǎn)換為電磁波能量，并在預(yù)定的區(qū)域輻射出去。信號接收過程中，在收到由用戶經(jīng)調(diào)制后發(fā)出的電磁波能量后，由基站天線接收，并有效地轉(zhuǎn)換為射頻信號，傳輸至主設(shè)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(zhì)素。整體來說，無論是基站還是移動終端，天線都是充當(dāng)發(fā)射信號和接收信號的中介軟件。值得一提的是，傳統(tǒng)射頻信號通過同軸射頻饋線傳輸?shù)教炀€，由于損耗大，因此，設(shè)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(yè)需求方主要來自運營商和設(shè)備商：天線行業(yè)的上游生產(chǎn)方面，競爭主要來自設(shè)計能力、技術(shù)成熟度和經(jīng)驗積累，目前市場化成熟。下游供應(yīng)方面，主要是通信運營商(中國移動、中國聯(lián)通、中國電信等)、通信設(shè)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(wǎng)、政府等)為主。目前，下游運營商和設(shè)備商話語權(quán)較強，是天線行業(yè)最重要的需求方。

天線數(shù)量提升，5G使用較高頻段，基站數(shù)量增加并帶動基站天線需求量增長。移動通信從2G發(fā)展到4G過程中，每一代制式的升級伴隨著頻率的提升，由于低頻的使用逐步飽和，并從低頻往高頻段拓展。在積覆相同面蓋下，高頻段組網(wǎng)所需基站數(shù)更多，主要是頻率越高、波長減小、傳輸距離越遠(yuǎn)，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(dǎo)致基站覆蓋半徑進(jìn)一步縮減。三大運營商2G頻譜頻譜位于1GHz附近，3G頻譜位于2-2.2GHz區(qū)間，4G頻譜位于2.6GHz。5G頻譜方面，根據(jù)工信部于去年關(guān)于5G頻譜的劃分，5G初發(fā)展三大運營商頻譜主要集中在3.5GHz?；緮?shù)量方面，目前，3G的基站數(shù)量約2G的4.5倍，4G的基站數(shù)量約2G的9倍。由于5G使用高頻段(毫米波)，單基站覆蓋范圍也進(jìn)一步縮小，估算5G的基站數(shù)量約4G的1.5倍，(5G的基站數(shù)量約2G的13.5倍)，因而所需基站天線數(shù)量也需同時增加。

天線單價提升，來自技術(shù)結(jié)構(gòu)升級：從4G至5G，基站天線的發(fā)展以小型化、多頻段、高效率的天線仍然是當(dāng)前天線技術(shù)重要發(fā)展方向。從2G至5G，天線技術(shù)發(fā)展，從單極化天線、電調(diào)單極化天線、電調(diào)雙極化天線到多頻雙極化天線，以及MIMO天線，以及發(fā)展到今天的有源天線，天線的技術(shù)和價值持續(xù)提升。主要是終端側(cè)信號的接收功率取決于基站天線的發(fā)射功率、距離、材料和天線數(shù)量。相對4G基站，5G基站采用MassiveMIMO技術(shù)下，1)單面天線中從傳統(tǒng)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(guī)模數(shù)組天線為主。4G時代，天線形態(tài)基本是4T4R（FDD）或者8T8R（TDD）)；2)PCB板方面，傳統(tǒng)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(zhì)量的高頻PCB板以應(yīng)用于MassiveMIMO天線中；3)濾波器方面，5G天線發(fā)展趨向以天線+濾波器的一體化解決方案。由于5G在振子提升、高端PCB需求、以及天線+濾波器的一體發(fā)展，市場預(yù)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(guī)模增長迅速提升。

國內(nèi)基站天線廠商已擁有全球核心技術(shù)：目前，國內(nèi)天線廠商經(jīng)過十多年的發(fā)展階段：I)2000年以前為空白期，天線產(chǎn)業(yè)幾乎100%依賴進(jìn)口；II)2001年至2010年進(jìn)口替代期，國內(nèi)天線品牌本土市場占有率從2002年25%提升至2006年90%；和III)行業(yè)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(yè)在激烈的競爭中已進(jìn)行整合。根據(jù)EJL的數(shù)據(jù)，國內(nèi)天線廠商份額占比提高明顯，2017年，在全球宏基站天線發(fā)貨量為453萬中，中國企業(yè)占前十大天線廠商半數(shù)，發(fā)貨量占比超過60%。其中，華為的天線市場份額占比為全球最高，約32%，京信通信占13%，摩比占8%，通宇占比約7%。

5G時代，有源天線的市占率將穩(wěn)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(nèi)的基帶處理單元BBU。在5G時代，5G網(wǎng)絡(luò)傾向于采用AAU+CU+DU的全新無線接入網(wǎng)構(gòu)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。由于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(shù)升級，使5G基站天線有源化、小型化和一體化成為未來的發(fā)展趨勢。相對4G，5G基站天線的優(yōu)勢包括：I)簡化安裝，主要是將遠(yuǎn)程射頻模塊(RRU，RemoteRadioUnit)和天線整合，提升部署效率。II)網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能提升。隨著5G基站天線廣泛應(yīng)用MassiveMIMO技術(shù)，有源天線的全球應(yīng)用將進(jìn)一步提升。根據(jù)ABI數(shù)據(jù)，2016年有源天線的市占率為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(shè)備商均以“捆包模式”采購基站天線，因此限制個別基站天線生產(chǎn)商的競爭優(yōu)勢，但目前電訊運營商已采用“拆包模式”來采購基站天線，運營商直接采購模式有助天線廠商深化設(shè)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(rèn)證，有望與設(shè)備商更深入合作。

MassiveMIMO技術(shù)將有大幅提升5G對天線需求：由于網(wǎng)絡(luò)性能和覆蓋能力的提升，推動5G技術(shù)大升級，包括：在網(wǎng)絡(luò)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端口為主，4G的多頻段天線為主。在5G時代，由于頻段升高波長減小，接收信號減弱迫使增加天線陣子數(shù)量，因此，5G基站引入大規(guī)模數(shù)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(zhuǎn)向有源，可實現(xiàn)各個天線振子相位和功率的自我調(diào)整調(diào)整，提高M(jìn)IMO系統(tǒng)的空間分辨率，提高頻譜效率及提升網(wǎng)絡(luò)容量。

天線振子方面，天線需要通過多個天線振子調(diào)整輻射范圍：天線振子作為天線的主要組成部分，主要負(fù)責(zé)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(jù)天線的形態(tài)，天線振子形態(tài)也包括多樣，有桿狀和面狀等。此外，多天線振子的動態(tài)組合也可適用于波束賦形技術(shù)，從而讓能量較小的波束集中在一塊小型區(qū)域，將信號強度集中于特定方向和特定用戶，提高覆蓋范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(shù)量約10~40個。在5G時代，使用MassiveMIMO技術(shù)一般采用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(shù)量約128~256個。因此，5G天線含有的振子數(shù)量將大幅增加，也提升覆蓋能力。市場份額方面，根據(jù)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(fā)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(wǎng)方式是未來網(wǎng)絡(luò)覆蓋提升的主要途徑。主要是5G時期采用3.5G及以上的頻段，在室外場景下覆蓋范圍減小，加上由于宏基站布設(shè)成本較高，因此，需要小基站配合組網(wǎng)。根據(jù)3GPP制定的規(guī)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(qū)別：從設(shè)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(tǒng)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(qū)別在于，小微基站設(shè)備統(tǒng)一在一個柜子加天線即可實現(xiàn)部署，體積較小。宏基站需要單獨的機房和鐵塔，設(shè)備、電源柜、傳輸柜、和空調(diào)等分開部署，體積較大。小基站的優(yōu)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(fā)射覆蓋半徑較小，適合小范圍精確覆蓋，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(jù)不同的應(yīng)用場景(購物中心、地鐵、機場、隧道內(nèi)等)，作出相應(yīng)的小基站設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)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(qū)域的容量吸收和弱覆蓋區(qū)的信號增強，信號覆蓋范圍從十幾米到幾百米。在3G時代已開始應(yīng)用，以家庭基站作為3G網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)覆蓋和業(yè)務(wù)分流的重要方案。在2G時代，由于宏基站覆蓋范圍較廣，室內(nèi)主要采用室分系統(tǒng)為主，小基站應(yīng)用場景相對有限。在3G時代，由于仍然以采取宏基站覆蓋為主，加上3G時代過度至4G時代迅速，所以小基站應(yīng)用不廣泛。在4G時代，業(yè)務(wù)以移動業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)為主，并在解決接入速率和吞吐量等技術(shù)大幅提升，因此小基站發(fā)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(shè)備連接數(shù)密度、毫秒級的端到端時延等技術(shù)和服務(wù)需求。2)由于5G頻段的上移，也使網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力的下降。3)目前80%的數(shù)據(jù)流程量來自室內(nèi)的熱點區(qū)，包括辦公場地、商場、廣場和公交地鐵等場景。如營運傳統(tǒng)室內(nèi)分布系統(tǒng)(如DAS)進(jìn)行室內(nèi)覆蓋，則成本太高。在5G時代，“宏基站為主，小基站為輔”的組網(wǎng)方式有效補充(解決)4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋的問題，如超高流量密度、超高數(shù)據(jù)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(shè)備出貨量為170萬站，同比增長43%；市場規(guī)模達(dá)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(nèi)覆蓋系統(tǒng)：在4G時代前期，運營商在室外場景主要以宏基站建設(shè)為主，在室內(nèi)場景主要以傳統(tǒng)室分系統(tǒng)(DAS)。在4G時代后期，由于DAS維護(hù)難度加大，以及難以支持未來5G時代的新規(guī)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(shè)成本更高(基站設(shè)計和選址難度增加)；III)由于傳統(tǒng)DAS采用無源器件，無法獲得5G時代的實時設(shè)備數(shù)據(jù)，因而小基站開始作覆蓋補充。在5G時代，由于每個5G宏基站信號覆蓋范圍更小(主要是5G載波頻率大幅提升)，但5G新業(yè)務(wù)(應(yīng)用)對室內(nèi)覆蓋體驗提出更高要求(主要是熱點區(qū)域容量成千倍提升)。根據(jù)2017年華為XLabs發(fā)布的5G十大應(yīng)用場景白皮書，主要為云VR/AR、車聯(lián)網(wǎng)、智能制造、智能能源、無線醫(yī)療、無線家庭娛樂、聯(lián)網(wǎng)無人機、社交網(wǎng)絡(luò)、個人AI助手和智慧城市。小基站方面，由于小基站具有結(jié)構(gòu)簡單、部署和擴容方便；其產(chǎn)業(yè)鏈成熟有助降低部署成本，因此小基站在4G時代后期已開始代替DAS在室內(nèi)應(yīng)用，并在5G時代成為網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的重要設(shè)備(主要是施工簡單和成本大幅降低)，因而獲得更廣泛應(yīng)用。

宏基站和小基站通過UDN配合得更佳：由于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(guī)模MTC等業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)場景需求。超密集組網(wǎng)（UDN，Ultra-DenseNetwork）是建基于微基站相關(guān)的技術(shù)路徑。UDN用于新增宏基站建設(shè)增加單位面積內(nèi)微基站密度是解決熱點地區(qū)移動數(shù)據(jù)流程量快速增長的重要選擇方案。超密集組網(wǎng)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(shè)常常滯后于宏基站，主要是4G建網(wǎng)初期，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)將仍以宏基站為主，而室外小基站則以后期補充覆蓋為主，而數(shù)字化小基站則以補充室內(nèi)流量熱點區(qū)域的覆蓋為主。但由于5G頻段的上移，以及室內(nèi)覆蓋的不足等問題在建設(shè)初期已明顯，5G小基站有望與宏基站實現(xiàn)同期部署，我們預(yù)計2020年，小基站市場將有較快的成長空間。

小基站市場規(guī)模有望突破千億元：根據(jù)SCF預(yù)測，2015年至2025年小基站建置數(shù)量復(fù)合成長率為36%至7,000萬站。保守假設(shè)未來5年，小基站建設(shè)數(shù)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(guī)模有望超過1,000億元市值?？申P(guān)注上市公司，包括京信通信(2342.HK)和摩比發(fā)展(00947.HK)。

6、印制電路板（PCB）印制

電路板，即PrintedCircuitBoard，簡稱PCB。PCB主要由絕緣基材與導(dǎo)體構(gòu)成，是電子元器件鏈接的提供者，在電子設(shè)備中起到支撐、互聯(lián)的作用，是結(jié)合電子、機械、化工材料等絕大多數(shù)電子設(shè)備產(chǎn)品必須的原件，簡而言之PCB就是每個電子產(chǎn)品的命脈。

PCB市場規(guī)模較大

根據(jù)Prismark統(tǒng)計，全球2016年P(guān)CB產(chǎn)值為542億美元，而近五年的行業(yè)增速均不超過3%。參與PCB行業(yè)競爭的國家和地區(qū)包括美國、歐洲、日本、中國大陸、中國***、韓國等。2016年中國大陸PCB產(chǎn)值達(dá)271億美元，占全球的50%。市場預(yù)計未來5年內(nèi)，中國是PCB產(chǎn)值增長最快的區(qū)域，到2020年市場規(guī)模將達(dá)359億美元，年復(fù)合增長率約為3.1%。

PCB行業(yè)上游為覆銅板，下游涵蓋所有電氣電路產(chǎn)品。根據(jù)Prismark，2016年通信設(shè)備、計算機和消費電子對PCB的需求量分別占總需求的28.8%、26.5%和14.3%，合計近70%，是對PCB需求最高的三大領(lǐng)域。預(yù)計2017年到2021年四年內(nèi)，通信（通信設(shè)備）和汽車電子有望成為驅(qū)動PCB行業(yè)發(fā)展的新動能，二者的年復(fù)合增長率將分別達(dá)到7%和6%。通訊網(wǎng)絡(luò)建設(shè)本身對PCB的應(yīng)用主要在無線網(wǎng)、傳輸網(wǎng)、數(shù)據(jù)通信以及固網(wǎng)寬帶等領(lǐng)域。5G建設(shè)初期，對于PCB的需求增量體現(xiàn)在無線網(wǎng)和傳輸網(wǎng)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***和日本企業(yè)為主，國內(nèi)具有大批量生產(chǎn)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(yù)期他們的市占率將會繼續(xù)提升。

基站PCB價值量將大幅提升

5G時代MassiveMIMO的應(yīng)用，為基站結(jié)構(gòu)帶來顯著的變化，天線+RRU+BBU變成AAU+BBU（CU/DU）的架構(gòu)。AAU中，天線振子與微型收發(fā)單元陣列直接連接在一塊PCB板上，集成數(shù)字信號處理模塊（DSP）、數(shù)模（DAC）/模數(shù)（ADC）轉(zhuǎn)換器，放大器（PA）、低噪音放大器（LNA）、濾波器等器件，擔(dān)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(nèi)集成更多的組件，需要采用更多層的PCB技術(shù)，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(jìn)行全面升級，技術(shù)壁壘全面提升。5G基站的發(fā)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(shù)、介質(zhì)耗損小而穩(wěn)定，與銅箔的熱膨脹系數(shù)盡量一致，吸水性低，其他耐熱性、抗化學(xué)性、沖擊強度、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(xué)性質(zhì)與普通PCB不盡相同，導(dǎo)致加工過程不同，同一塊PCB上需要實現(xiàn)多種功能，將不同材料進(jìn)行混壓。因此，PCB價值量也將進(jìn)一步提升。

BBU尺寸和數(shù)量變化不大，但由于傳輸速率提升，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(dān)任連接單板并實現(xiàn)信號傳輸?shù)墓δ?，具有高多層、超大尺寸、超高厚度、超大重量、高穩(wěn)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(fù)責(zé)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(shù)據(jù)交換場景增加，背板和單板對于高速材料的層數(shù)和用量將進(jìn)一步提升。背板及單板的層數(shù)將由18-20層提高到20-30層，使用的覆銅板需要由傳統(tǒng)的FR4升級為性能更優(yōu)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(jù)市場數(shù)據(jù)，4G時代數(shù)據(jù)電路和射頻約占RRU面積的60%，4G基站數(shù)據(jù)電路和射頻所用的PCB面積約為0.2m2。而5G時代基站AAU對于傳輸處理數(shù)據(jù)的增加，預(yù)期數(shù)據(jù)電路和射頻PCB面積將增大2倍，即約0.4m2。由于基站中饋電網(wǎng)絡(luò)和天線振子都集成在PCB上，而饋電網(wǎng)絡(luò)、天線振子的面積約等于主板面積，根據(jù)華為數(shù)據(jù)，64R64R基站長和高分別是0.6m和0.4m，因此天線振子+饋電網(wǎng)絡(luò)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(shù)量更多，排列更近，所以天線陣列底板需要高品質(zhì)的PCB通過優(yōu)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(shù)也會增加，尺寸從15平方厘米增加至35平方厘米。層數(shù)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(jù)市場數(shù)據(jù)，5GPCB單價每平米2,000元左右，我們假設(shè)每個基站有3面天線，預(yù)計單個基站PCB需6,000元左右。假設(shè)隨著規(guī)模量產(chǎn)單價逐年下降5%，預(yù)期到2026年，建設(shè)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(shù)量，DU、CU和背板的需求，以及小基站的建設(shè)則用量將更大。

市場預(yù)計PCB廠商受益于5G對高頻高速PCB需求的提升，存在一定業(yè)績彈性。2017年全球PCB市場規(guī)模約為588億美元，通信（含終端）市場預(yù)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(guī)模。在通信板塊中布局較重的公司將有可能受益，可關(guān)注如深南電路（通信占比超50%，擁有華為、諾基亞、中興等客戶）、滬電股份（2017年企業(yè)通信市場占比營收65%）等。

7、基站濾波器

濾波器是射頻模塊的關(guān)鍵部件，主要功能是幫助基站實現(xiàn)選頻，基站可以簡單理解為一個無線電收發(fā)信電臺，一般基站有屬于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(jìn)行收發(fā)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(zhì)濾波器發(fā)展空間較大

進(jìn)入5G時代，MassiveMIMO技術(shù)使用的天線數(shù)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(shè)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(yōu)勢在于工藝成熟、價格低，但由于金屬整體切割導(dǎo)致體積較大。5G時代，MassiveMIMO技術(shù)所使用的天線數(shù)量大幅增加，每個天線都需要配備相應(yīng)的雙工器，并由相應(yīng)的濾波器進(jìn)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(fā)熱性能有更高的要求。腔體濾波器由于其體積大，發(fā)熱多，難以在高密集型天線中廣泛使用，面臨較大的發(fā)展壓力。介質(zhì)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(zhì)內(nèi)，形成駐波震蕩，其幾何尺寸約為波導(dǎo)波長的一半，諧振發(fā)生在介質(zhì)材料內(nèi)部而非腔體，可以有效減少濾波器的體積。材料一般采用介電常數(shù)為60-80之間的陶瓷，實際應(yīng)用于無線通信中的介質(zhì)陶瓷濾波器尺寸在厘米級。5G時代使用的電磁波頻率將繼續(xù)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(xiàn)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(zhì)濾波器擁有體積小的優(yōu)勢，符合毫米波發(fā)展要求，有望在5G市場中占得先機。

綜上所述，中短期來看，腔體濾波器與介質(zhì)濾波器將共同存在，長期來看，陶瓷介質(zhì)濾波器會成為主流方案。由于介質(zhì)濾波器工藝尚不完全成熟，只有少數(shù)企業(yè)能夠提供經(jīng)過主設(shè)備廠商認(rèn)證的介質(zhì)濾波器。所以，小型腔體濾波器仍然會占據(jù)一定的市場，與介質(zhì)濾波器共存。但長期來看，由于介質(zhì)濾波器具有體積小、介電數(shù)高、損耗小特點，或?qū)⑷〈惑w濾波器成為主流。

基站濾波器市場空間測算

根據(jù)三大營運商（中國移動、中國電信、中國聯(lián)通）的年報，2017年全國基站約為389萬臺，預(yù)計5G時代，基站數(shù)是4G的1.5倍，達(dá)約580萬臺。2019年，5G基站將開啟規(guī)?；ㄔO(shè)，2020-2022年將是5G基站建設(shè)的高峰期，預(yù)期2026年完成建設(shè)，5G基站的規(guī)模建設(shè)將驅(qū)動濾波器的市場規(guī)模大幅增長。我們假設(shè)每個基站有3面天線，每面天線有64只濾波器，預(yù)計5G時代我國共需要15.8億只濾波器。根據(jù)市場數(shù)據(jù)，介質(zhì)濾波器2019年單價約為60元/只，假設(shè)隨著規(guī)模量產(chǎn)單價逐年下降10%，到2026年約為29元/只。結(jié)合濾波器所需數(shù)量和當(dāng)期單價，預(yù)期到2026年，建設(shè)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(chǎn)商為Andrew、Powerwave，國內(nèi)具備一定研發(fā)能力、產(chǎn)能規(guī)模較大的企業(yè)主要包括春興精工、大富科技和武漢凡谷等。進(jìn)入5G時代，新一輪基站建設(shè)熱潮即將來臨，濾波器需求也將迎來高峰，國內(nèi)優(yōu)質(zhì)濾波器廠商將有望利用自身優(yōu)勢實現(xiàn)較快的擴張和發(fā)展。

此外，陶瓷介質(zhì)濾波器由于陶瓷粉體配方制備難度大、介質(zhì)濾波器大規(guī)模調(diào)試要求更高，將導(dǎo)致行業(yè)壁壘升高，行業(yè)產(chǎn)能難以快速釋放，將導(dǎo)致行業(yè)競爭環(huán)境改善，景氣周期拉長，介質(zhì)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(chǎn)和大規(guī)模調(diào)試技術(shù)的國產(chǎn)企業(yè)或在5G時代更有競爭力，可關(guān)注相關(guān)企業(yè)在客戶認(rèn)證、訂單規(guī)模、以及產(chǎn)能提升方面的進(jìn)度。

8、核心網(wǎng)傳輸網(wǎng)組成

通信傳輸網(wǎng)絡(luò)主要以三大部分組成：接入網(wǎng)、承載網(wǎng)、核心網(wǎng)。接入網(wǎng)屬于手機數(shù)據(jù)的窗口，負(fù)責(zé)接受和輸出數(shù)據(jù)；承載網(wǎng)是負(fù)責(zé)傳輸數(shù)據(jù)；核心網(wǎng)是負(fù)責(zé)處理和管理數(shù)據(jù)的中樞網(wǎng)絡(luò)。其中，

●?核心網(wǎng)：核心網(wǎng)是負(fù)責(zé)處理和管理數(shù)據(jù)的中樞網(wǎng)絡(luò)。5G核心網(wǎng)主要采用的是SBA（ServiceBasedArchitecture）架構(gòu)，是基于“云”上的通信服務(wù)架構(gòu)。將核心網(wǎng)模塊化，軟件化以更簡便的方式應(yīng)對5G的三大場景

●?SDN/NFV：SDN和NFV將是5G核心網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)，兩者在網(wǎng)絡(luò)層面互不依賴，SDN更偏向硬件分離管理，NFV偏向部分傳統(tǒng)硬件功能的軟件化。

核心網(wǎng)最初是一個非常簡單的架構(gòu)，也就是將電話或者電腦里兩頭連接起來，進(jìn)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(shù)量不斷擴大，令數(shù)據(jù)傳輸和處理量不斷加大，數(shù)據(jù)網(wǎng)變得更加復(fù)雜。核心網(wǎng)含括的硬件也開始變多，網(wǎng)絡(luò)范圍擴大，核心網(wǎng)開始分層（圖3）。

核心網(wǎng)的發(fā)展過程

需要從互聯(lián)網(wǎng)起點說起，一根網(wǎng)線將兩臺電腦鏈接在一起形成了最初的網(wǎng)絡(luò)。但是隨著傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)需要越來越長，有流失數(shù)據(jù)的風(fēng)險，所以網(wǎng)絡(luò)就加入了“中繼器”?？墒侵欣^器接口有限，但用戶越來越多，所以逐漸出現(xiàn)了“集線器”（HUB），一種“多口中繼器”。但是問題又來了，用戶多了，數(shù)據(jù)接口自然也多了，不同接口可能會發(fā)生沖突，產(chǎn)生“沖突域”。為了將數(shù)據(jù)流進(jìn)行控制和避免沖突，核心網(wǎng)便引入了“交換機”（Switch）。

隨著網(wǎng)絡(luò)的距離不斷拉長，用戶不斷增長，布線越來越多，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也隨之變得復(fù)雜，網(wǎng)元（NetElement）開始出現(xiàn)。逐漸“路由器”（Router），無線AC/AP，網(wǎng)絡(luò)流量控制，和防火墻也加了進(jìn)來。核心網(wǎng)的硬件設(shè)備開始變得越來越多，網(wǎng)絡(luò)從技術(shù)層面開始分層。（圖3）

2G到5G核心網(wǎng)的變化

從2G到4G，在核心網(wǎng)技術(shù)和架構(gòu)上出現(xiàn)了巨大的變化。2G的核心網(wǎng)絡(luò)是非常簡單的，主設(shè)備就是MSC（MobileSwitchingCenter），移動交換中心。2.5G在2G只能打電話和發(fā)短信的基礎(chǔ)上，增加了GPRS數(shù)據(jù)（上網(wǎng)）功能。于是，核心網(wǎng)出現(xiàn)重大變化，開始有了PS(PacketSwitch)，分組交換，分組包交換。

2G-2.5G的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中均有一個設(shè)備叫做基站控制器（BaseStationController）它是基站收發(fā)臺和移動交換中心之間的連接點，其主要功能是進(jìn)行無線信道管理、實施呼叫和通信鏈路的建立和拆除，并為控制區(qū)內(nèi)移動臺的過區(qū)切換等，BSC就是一個交換機。

但是2G和2.5G的核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(shè)備非常麻煩。

3G開始出現(xiàn)了分布式基站和IP化，網(wǎng)線、光纖開始大量投入使用，設(shè)備的外部接口和內(nèi)部通訊，都開始圍繞IP地址和端口號進(jìn)行。

其次，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)承載和控制分離。同時，出現(xiàn)了一個關(guān)鍵網(wǎng)元-無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RadioNetworkController，RNC）。RNC可靠性和可預(yù)測的性能比BSC更出色，以執(zhí)行一整套復(fù)雜且要求苛刻的協(xié)議處理任務(wù)，我們可將RNC視為全新的交換機。

第三，3G較前期核心網(wǎng)的重大改變是“分離”概念的出現(xiàn)，具體說就是網(wǎng)元設(shè)備的功能開始細(xì)化，不再是一個設(shè)備集成多個功能，而是拆分開，各司其事，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)承載和控制分離。

4GLTE（LongTermEvolution）主要是為了進(jìn)一步滿足終端客戶多樣化的需求，而在3G基礎(chǔ)上研究出更加快捷的傳輸網(wǎng)絡(luò)。其中，SAE（SystemArchitectureEvolution）則是研究核心網(wǎng)的長期演進(jìn)，它定義了一個全I(xiàn)P的分組核心網(wǎng)EPC（EvolvedPacketCore），該系統(tǒng)的特點為僅有分組域而無電路域、基于全I(xiàn)P結(jié)構(gòu)、控制與承載分離且網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)扁平化，其中主要包含MME、SGW、PGW、PCRF等網(wǎng)元。

4G網(wǎng)絡(luò)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(jìn)行控制，連接SGW（ServingGateway）承載功能。

其次，4G較3G網(wǎng)絡(luò)速度大幅提升，IMS（IPMultimediaSubsystem）開始出現(xiàn)了，取代傳統(tǒng)MSC，提供更強大的多媒體服務(wù)（語音、圖片短信、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(wǎng)設(shè)備被更先進(jìn)的V4處理平臺取代（V4平臺就像電腦一樣，設(shè)備從以前的大機柜，變得更加節(jié)省空間和高效能的X86服務(wù)器）。

第四點，網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV，NetworkFunctionVirtualization）。由于4G時代客戶對多媒體通信的服務(wù)需求日益多樣化，底層網(wǎng)絡(luò)的體積不斷膨脹，網(wǎng)絡(luò)壓力增加，網(wǎng)絡(luò)收斂時間也越來越長。其次，通過傳統(tǒng)核心網(wǎng)設(shè)備來建立4G核心網(wǎng)有分層多，部件多，網(wǎng)絡(luò)維護(hù)越來越困難，經(jīng)營成本不斷攀升等弊?。▓D6）。所以，新的4G操作平臺基于英特爾X86的服務(wù)器架構(gòu)上設(shè)計，再通過X86的服務(wù)器實現(xiàn)業(yè)務(wù)功能節(jié)點的軟件化。這樣可以將各個節(jié)點的控制合在一個設(shè)備進(jìn)行處理，最終達(dá)到控制層面的硬件合一，統(tǒng)一升級和統(tǒng)一管理。（圖7）這樣的好處就是節(jié)省了眾多硬件的分布，以及網(wǎng)絡(luò)升級起來也更簡便。

5G核心網(wǎng)主要采用的是SBA（ServiceBasedArchitecture）架構(gòu)，是基于“云”上的通信服務(wù)架構(gòu)。將核心網(wǎng)模塊化，軟件化以更簡便的方式應(yīng)對5G的三大場景包括eMBB（增強型移動寬帶），即上網(wǎng)通信；mMTC（海量物聯(lián)網(wǎng)通信），即物聯(lián)網(wǎng)；uRLLC（低時延、高可靠通信），即無人駕駛和工業(yè)自動化。

模塊化的重要性在于可以將核心網(wǎng)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(yīng)的場景，這個在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)里是做不到的。這種推倒傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)定義，重新設(shè)計和集中式軟件管理網(wǎng)絡(luò)硬件的方式就是5G的關(guān)鍵技術(shù)SDN(SoftwareDefinedNetwork)軟件定義網(wǎng)絡(luò)。其次，虛擬化就是采用網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV，NetworkFunctionVirtualization）將節(jié)點的功能軟件化管理。

SDN和NFV是解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)問題的下一代核心技術(shù)，尤其是5G網(wǎng)絡(luò)投入商用之后,操作平臺將從4G的V4平臺逐步實現(xiàn)“虛擬化平臺”。未來5G核心網(wǎng)就無需再使用昂貴的專屬硬件設(shè)備，只要采用一般通用的X86服務(wù)器、IP路由器、和以太網(wǎng)交換機組成，核心網(wǎng)成本大幅降低。

9、SDN/NFV5G時代即將到來，SDN和NFV將是5G核心網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)，用于解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計架構(gòu)中的局限，達(dá)到更高效管理和節(jié)約成本的效果。SDN和NFV在網(wǎng)絡(luò)層面互不依賴，SDN是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和控制設(shè)備分離，實現(xiàn)控制面集中管理，將網(wǎng)絡(luò)變?yōu)榭?a target="_blank">編程的開放式，提高運營效率。NFV是通過X86服務(wù)器將各個節(jié)點硬件進(jìn)行虛擬化處理，變?yōu)檐浖?，從而提高?shù)據(jù)中心的靈活性，加快部署和升級效率。SDN更偏向硬件分離管理，NFV偏向部分傳統(tǒng)硬件功能的軟件化。所以，SDN是重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，NFV是改變網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的表現(xiàn)形態(tài)。

SDN，即軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SoftwareDefinedNetwork）,其設(shè)計理念是將網(wǎng)絡(luò)的控制平面和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面進(jìn)行分離，將網(wǎng)絡(luò)管理權(quán)限交由控制層的“控制器”負(fù)責(zé)，從而通過控制器中的軟件平臺實現(xiàn)對底層硬件的控制和編程，令資源靈活調(diào)配。SDN的重要組成部分來自兩個方面：控制面（ControlLayer）和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)面（DataLayer）。SDN網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備僅負(fù)責(zé)單純的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，而控制面則通過獨立的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。這樣集中管理的方式，能大幅提升網(wǎng)絡(luò)資源的分配效率。（圖表10）

具體看，SDN的核心技術(shù)主要集中在三個方面。一是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和控制分離，前面已經(jīng)說過；二是控制邏輯集中；三是網(wǎng)絡(luò)能力開放?？刂七壿嫾兄饕窃跀?shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)于控制分離之后，推動控制面向集中化管理發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)能力開放主要是集中管理后，采用規(guī)范化的北向接口為上策應(yīng)用提供按需分配的網(wǎng)絡(luò)資源機服務(wù)，進(jìn)而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)能力開放。網(wǎng)絡(luò)能力開放化可以令網(wǎng)絡(luò)可編程，使得網(wǎng)絡(luò)功能向服務(wù)化發(fā)展。

NFV，即網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NetworkFunctionVirtualization）,是通過使用X86服務(wù)器和虛擬化技術(shù)將傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)硬件進(jìn)行軟件化處理，以替換各個節(jié)點上昂貴的通信硬件。這是將各個節(jié)點上實體設(shè)備軟件化的一個過程，這些實體硬件設(shè)備有路由器(Router)、防火墻、負(fù)載均衡器（LoadBalancer）等將其虛擬化。將網(wǎng)絡(luò)功能從專用設(shè)備遷移到通用X86服務(wù)器上運行的虛擬機中。這顛覆了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，能加速網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的部署效率和降低購置硬件費用。

SDN和NFV的協(xié)同效應(yīng)

SDN主要是集中在OSI模型中的2-3層，NFV主要集中在應(yīng)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制化服務(wù)，則需要NFV的虛擬化技術(shù)(virtualRouter、virtualCPE、virtualLoadBalancer)才能達(dá)成；NFV的虛擬化應(yīng)用服務(wù)(VirtualNetworkFunction，VNF)之間連接的建立與快速部署，需要SDN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)支持才能達(dá)到。

SDN和NFV的應(yīng)用

應(yīng)用層面，SDN/NFV產(chǎn)業(yè)用戶包括電信運營商、互聯(lián)網(wǎng)公司、政府和企業(yè)網(wǎng)、學(xué)校。這些用戶的目標(biāo)均是節(jié)約網(wǎng)絡(luò)維護(hù)成本和投入成本、或者提高云端數(shù)據(jù)橫向遷移效率、網(wǎng)絡(luò)流量靈活調(diào)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(biāo)2020年時間75%的網(wǎng)元設(shè)備軟件化。百度利用SDN技術(shù)將上萬臺線上運行的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備批量自動化監(jiān)控和流量調(diào)度。當(dāng)前中國電信、中國聯(lián)通、和中國移動三大運營商均準(zhǔn)備用SDN/NFV技術(shù)在IP骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)、傳輸網(wǎng)絡(luò)等場景開展了一系列測試和小規(guī)模部署。目前中國移動四大數(shù)據(jù)中心都采用了SDN+NFV的架構(gòu)。中國電信計劃2020-2025年實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)云化，通過SDN/NFV實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可編程。

根據(jù)IDC預(yù)測，預(yù)測全球軟件定義網(wǎng)絡(luò)市場包括物理基礎(chǔ)設(shè)施、虛擬化/控制軟件、控制軟件、SDNSDNSDN應(yīng)用（包括網(wǎng)絡(luò)和安全服務(wù)）以及專業(yè)，2014年到2020年之間的復(fù)合增長率（CAGR）為53.9%，2020年市場規(guī)模達(dá)到125億美元。

10、光纖光纜

光纖，完整名稱叫做光導(dǎo)纖維，是一種由玻璃或塑料制成的纖維，可作為光傳導(dǎo)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(tǒng)，就是利用光纖來傳輸攜帶信息的光波，以達(dá)到通信的目的。

光纜是以一根或多根光纖或光纖束制成符合化學(xué)、機械和環(huán)境特性的結(jié)構(gòu)。不論何種結(jié)構(gòu)形式的光纜，基本上都是由纜芯、加強元件和護(hù)層三部分組成。

光纖產(chǎn)業(yè)鏈歸總為光纖預(yù)制棒-光纖-光纜，光纖預(yù)制棒拉絲制成光纖，光纖加上保護(hù)套制成光纜。其中，光纖預(yù)制棒是以鍺礦石和多晶硅為原料，加入氫氣、氦氣等，制成的高純度石英玻璃棒，在產(chǎn)業(yè)鏈利潤占比高達(dá)70%，是光纖制造的核心。

纖預(yù)制棒方面，數(shù)據(jù)顯示2017年全球光纖光纜光棒產(chǎn)量約為1.6萬噸；全球產(chǎn)量占比中85%的市場由中國、日本、美國占據(jù)，其中中國、美國、日本產(chǎn)量占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(shù)據(jù)顯示全球安裝的光纜需求總量達(dá)到了5.42億芯公里，中國占比58%達(dá)3.14億芯公里。此外，2018年1-12月全國光纜產(chǎn)量為3.17億芯千米，累計下降3.5%。由于此前中國多家光纖生產(chǎn)企業(yè)擴大產(chǎn)能，導(dǎo)致2018年全球預(yù)制棒產(chǎn)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(jié)束?；仡?018年，中國光纖光纜市場牽制全球增長，中國市場在持續(xù)了四年的兩位數(shù)增長后，2018年全球光纜需求增長率同比下降至4%。相關(guān)機構(gòu)CRU認(rèn)為，造成這一現(xiàn)象的主要因素源于2018年全球最大光纜客戶中國移動的2018上半年集采量低于招標(biāo)時擬采購量，而下半年未進(jìn)行招標(biāo)，其年集采量的不足是造成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(wǎng)絡(luò)建設(shè)工作的推進(jìn)，法國光纜需求增長了33%，使其成為繼中國、美國、印度之后的第四大市場；印度政府資助的BharatNet項目持續(xù)推進(jìn)，光纜需求創(chuàng)歷史新高。相較于國內(nèi)光纜市場供給略大于需求的狀態(tài)，海外市場給予國內(nèi)光纖光纜企業(yè)新的發(fā)展機遇。

光纖光纜行業(yè)的下游客戶主要為三大運營商、政府及部分互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)。其中，中國移動、中國電信、中國聯(lián)通三大運營商光纖光纜需求量占國內(nèi)總需求的80%左右，運營商網(wǎng)絡(luò)建設(shè)對光纖光纜行業(yè)形成重大影響。此前，中國移動公布了2019年普通光纜產(chǎn)品集中采購的招標(biāo)結(jié)果，烽火、通鼎、中天、亨通等13家廠商入圍，分享中國移動1.05億芯公里光纜訂單。在產(chǎn)能擴大的背景下，集采價格下降約40%。由于前些年中國移動集采數(shù)量大，價格合適，2019年集采情況直接反映出光纖光纜行業(yè)的供求狀況。由于4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進(jìn)入尾聲，但5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)規(guī)模還處在初始起步階段。根據(jù)Forrester的估計，到2025年，企業(yè)客戶和消費者才能看到50%的全球覆蓋率。有國內(nèi)的專家也指出，由于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(yuǎn)遠(yuǎn)慢于3G、4G，覆蓋可能需要5-10年。未來，5G將會與4G網(wǎng)絡(luò)長期共存，在城市采用5G，農(nóng)村依舊使用4G覆蓋。

未來光纖需求量分成基礎(chǔ)行業(yè)周期與5G時代預(yù)期兩個部分。業(yè)界權(quán)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(xiàn)5G的商用，5G時代所需基站數(shù)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(wǎng)，需要應(yīng)用大量的光纖光纜，對光網(wǎng)絡(luò)提出了更大的需求和更高的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)CRU報告，預(yù)計至2021年全球及中國光纜需求量將分別達(dá)到6.17億芯公里和3.55億芯公里，且CRU預(yù)計2020年中國5G全面商用計劃的啟動將有助于拉動光纖光纜的需求。但在目前光纖光纜市場供略大于求的狀況下，短期5G建設(shè)對于光纖光纜的需求影響并不大，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(shù)，預(yù)計市場供求情況將繼續(xù)維持至少兩年的時間，國內(nèi)市場在光纜價格方面同樣面臨一定的挑戰(zhàn)，雖海外市場擁有一定的發(fā)展機遇，但鑒于國內(nèi)光纖光纜生產(chǎn)企業(yè)價格優(yōu)勢不明顯，海外市場的拓展仍有難度?？傮w而言，具有“棒纖一體化”能力的公司將有利于在行業(yè)中生存。

11、芯片

雖然IoT物聯(lián)網(wǎng)的規(guī)劃遠(yuǎn)景龐大，但目前來看5G通訊的主要應(yīng)用場景依然是手機。5G大規(guī)模應(yīng)用在手機終端，作為5G技術(shù)的核心，芯片是智能手機終端的關(guān)鍵。智能手機芯片，不僅要進(jìn)行計算，還要進(jìn)行專門的處理，例如GPU進(jìn)行圖像處理，NPU進(jìn)行AI處理。

手機內(nèi)的芯片主要包括射頻芯片、基帶芯片和核心應(yīng)用處理器。射頻芯片負(fù)責(zé)無線通信，應(yīng)用處理器就是傳統(tǒng)意義的CPU和GPU，基帶芯片負(fù)責(zé)對無線通信的收發(fā)信號進(jìn)行數(shù)字信號處理，在整個系統(tǒng)中的位置介于前兩者之間。其中射頻芯片主要的廠商是Skyworks、Qorvo等；基帶芯片，最關(guān)鍵的廠商包括高通、聯(lián)發(fā)科、三星、海思和展訊；核心應(yīng)用處理器，是最常見的CPU和GPU，比如高通的驍龍系列，這一領(lǐng)域目前依然沒有廠商能夠撼動高通的地位。

射頻芯片指的就是將無線電信號通信轉(zhuǎn)換成一定的無線電信號波形，并通過天線諧振發(fā)送出去的一個電子元器件。射頻芯片架構(gòu)包括接收通道和發(fā)射通道兩大部分。進(jìn)入5G時代，射頻芯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(wěn)定性、發(fā)射功率等重要性能指標(biāo)，直接影響終端用戶體驗。目前市場份額來看，射頻芯片主要被歐美廠商把控。比如射頻芯片中的BAW濾波器市場，主要被Avago和Qorvo掌握，幾乎占據(jù)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占領(lǐng)市場。5G時代，射頻前端的價值將大幅提升，根據(jù)Gartner的數(shù)據(jù)，高端機型上，5G相對于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(dá)173%。

基帶芯片是用來合成即將發(fā)射的基帶信號，或?qū)邮盏降幕鶐盘栠M(jìn)行解碼，發(fā)射時，把音頻信號編譯成用來發(fā)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(fù)責(zé)地址信息(手機號、網(wǎng)站地址)、文字信息(短訊文字、網(wǎng)站文字)、圖片信息的編譯?；鶐酒?G技術(shù)的核心支撐，實現(xiàn)了信號從發(fā)射編譯到接收解碼的全過程。據(jù)波士頓的調(diào)查公司StrategyAnalytics判斷，全球移動基帶處理芯片的增長將一直延續(xù)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。在基帶芯片領(lǐng)域按技術(shù)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基帶芯片基本自用；第二梯隊包括展訊、聯(lián)發(fā)科；第三梯隊包括大唐聯(lián)芯等。根據(jù)HIS的數(shù)據(jù)，每次通訊標(biāo)準(zhǔn)的革新都將為全球基帶產(chǎn)業(yè)帶來50億美元的新增市場，預(yù)計5G時代也將帶來50億以上的基帶芯片新增市場。目前基帶芯片市場，高通一直保持50%以上的市占率，短期地位難以撼動。

主要5G芯片生產(chǎn)廠商基本情況：

高通：2月19日，高通對外發(fā)布了第二款5G調(diào)制解調(diào)器X55，將在2019年年底開始供貨。驍龍X55打通2G到5G，單芯片即可支持2G、3G、4G、5G網(wǎng)絡(luò)，而且將4G連接能力提升到了LTECat.22，并支持八載波聚合、256-QAM，最高下行速度2.5Gbps。驍龍X55的新突破是實現(xiàn)了7Gbps下載速率，此前的紀(jì)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(yè)化供貨。

英特爾：英特爾于2018年11月發(fā)布5G基帶芯片XMM8160。XMM8160將為智能手機、PC和寬頻接入閘道器提供5G聯(lián)機，聯(lián)機速度高達(dá)6Gbps。據(jù)悉，第一批使用XMM81605G基頻芯片的設(shè)備將在2020年上半年上市。

三星：2018年8月推出5G基帶芯片ExynosModem5100，該芯片制程較優(yōu)，符合3gpp的5G標(biāo)準(zhǔn)R15規(guī)范，量產(chǎn)時間較早，相對完善。三星Exynos5100采用10nmLPP工藝，是業(yè)內(nèi)首款完全兼容3GPPRelease15規(guī)范，即最新5GNR新空口協(xié)議的基帶產(chǎn)品。Exynos5100在毫米波頻段環(huán)境下最高可達(dá)6Gbps的數(shù)據(jù)傳輸。

華為：2019年1月24日，華為發(fā)布巴龍5000，5G多模終端芯片。巴龍5000優(yōu)越性能主要表現(xiàn)在四個方面：能夠在單芯片內(nèi)實現(xiàn)2G、3G、4G和5G多種網(wǎng)絡(luò)制式，有效降低時延和功耗。率先實現(xiàn)業(yè)界標(biāo)桿的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(wǎng))和NSA組網(wǎng)方式，是全球首個支持V2X(vehicletoeverything)的多模芯片，可以提供低延時、高可靠的車聯(lián)網(wǎng)方案。全球首款5G基站核心芯片——華為天罡也同期發(fā)布。華為5G天罡芯片的發(fā)布及應(yīng)用，可為AAU帶來極具革命性的提升。既實現(xiàn)基站部署輕便化，設(shè)備尺寸縮小率超50%；而重量減輕23%，且功耗節(jié)省21%，安裝時間比標(biāo)準(zhǔn)的4G基站節(jié)省一半。

聯(lián)發(fā)科：聯(lián)發(fā)科HelioM70采用臺積電7nm工藝制造，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(shè)計，再結(jié)合電源管理整體規(guī)劃可以大大降低功耗。目前，聯(lián)發(fā)科正在和諾基亞、中國移動、華為、日本NTTDocomo等行業(yè)巨頭合作，推進(jìn)5G標(biāo)準(zhǔn)和商用。

紫光展銳：春藤510可同時支持SA(獨立組網(wǎng))和NSA(非獨立組網(wǎng))組網(wǎng)方式，充分滿足5G發(fā)展階段中的不同通信及組網(wǎng)需求。在5G的主要應(yīng)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(wǎng)絡(luò)游戲等大流量應(yīng)用提供支持。春藤510架構(gòu)靈活，可支持智能手機、家用CPE、MiFi及物聯(lián)網(wǎng)終端在內(nèi)的多種產(chǎn)品形態(tài)，廣泛應(yīng)用于不同場景。

不同于4G芯片，5G芯片不僅僅用于手機，它將是物聯(lián)網(wǎng)時代的標(biāo)配技術(shù)，在無人駕駛、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能家居、零售、物流、醫(yī)療、可穿戴等領(lǐng)域都將大有用途。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)預(yù)測，2035年5G將帶來十萬億美元的經(jīng)濟效益。高端5G芯片技術(shù)領(lǐng)域，高通(QCOM.O)依舊占引領(lǐng)地位，高通已公布授權(quán)費為多模5G手機價格的3.25%，英特爾(INTC.O)受益于蘋果手機的支持有望搶占更多的市場份額，華為雖在技術(shù)的全面性等方面具有優(yōu)勢，但在高頻和微波等芯片方面，仍與高通存在差距。而聯(lián)發(fā)科(2454.TW)、紫光展銳等5G芯片針對的市場仍以中低端為主。目前，5G芯片領(lǐng)域美國仍占據(jù)主導(dǎo)優(yōu)勢，但同時中國芯片制造商也在尋求更大的發(fā)展。

12、光模塊

隨著5G網(wǎng)絡(luò)的推進(jìn)，AR、VR、視頻、數(shù)據(jù)通信、物聯(lián)網(wǎng)等的快速發(fā)展，對網(wǎng)絡(luò)帶寬提出了更高的要求。網(wǎng)絡(luò)提速擴容有三種主要方式：1)新建光纜線路、2)采用波分復(fù)用(WDM)技術(shù)增加光信號路數(shù)、3)提高光信號速率。隨著激光器技術(shù)成熟、成本逐漸下降，采用更高速率激光器的變得可行，另外在一定傳輸距離上增加激光器的成本低于增加光纖光纜的成本，波分復(fù)用下沉至城域網(wǎng)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(xiàn)有線路上低速光模塊升級為更高速率的需求。

簡介

光模塊是用于交換機與設(shè)備之間傳輸?shù)妮d體，是光纖通信系統(tǒng)中的核心器件。光模塊的主要功能是在光通信網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)光電信號的轉(zhuǎn)換，主要包括光信號發(fā)射端和接收端兩大部分。光端機，光纖收發(fā)器，交換機，光網(wǎng)卡，光纖路由器，光纖高速球機，基站，直放站等。一般傳輸設(shè)備的光口板都配置對應(yīng)的光模塊。

發(fā)射端的主要作用是將電信號轉(zhuǎn)化為光信號，接收端則將光信號轉(zhuǎn)換成為電信號。同時，發(fā)射端與接收端均需與傳輸介質(zhì)——光纖對準(zhǔn)耦合，才能實現(xiàn)光電信號的收發(fā)、轉(zhuǎn)換，這就要求發(fā)射端、接收端以特殊工藝分別封裝成TOSA(TransmitterOpticalSubAssembly,光發(fā)射組件)和ROSA(ReceiverOpticalSubAssembly，光接收模塊)。一般ROSA中封裝有分光器、光電二極管(將光壓裝換成電壓)和跨阻放大器(放大電壓信號)，TOSA中封裝有激光驅(qū)動器、激光器和復(fù)用器。

TOSA、ROSA和電芯片是光模塊中成本比重最高的三個部分，分別占35%、23%和18%。TOSA、ROSA中的技術(shù)壁壘主要在于兩方面：光芯片和封裝技術(shù)。

TOSA和ROSA中的光芯片是光模塊的核心元件，成本占比接近50%，且有提升趨勢。光芯片分為有源光芯片和無源光芯片。有源光芯片包括發(fā)射端的激光器芯片和接收端的探測器芯片。其中，激光器芯片價值占比大，技術(shù)壁壘高，是光模塊核心中的核心。

激光器芯片主要分為EML、VCSEL、DFB三種類型。其中VSCEL(垂直腔面發(fā)射激光器，基于坤化鎵)是面發(fā)射型激光，主要用于500米內(nèi)短距離傳輸。而EML、DFB均為邊發(fā)射型(基于磷化銦)，兩者區(qū)別在于EML為外調(diào)制光(由外電路控制激光的通斷)，而DFB為直接調(diào)制(直接控制激光的開關(guān))。EML主要用于遠(yuǎn)距離高速率傳送，DFB主要用于接入網(wǎng)、傳輸網(wǎng)、無線基站和數(shù)據(jù)中心等中長距離傳輸。

雖然近幾年隨著國內(nèi)光通信產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，國內(nèi)設(shè)備廠商依靠器件封裝優(yōu)勢在全球份額世界領(lǐng)先。但目前在技術(shù)門檻較高的高端光芯片領(lǐng)域依然落后于國際領(lǐng)先水平，仍由國外廠商主導(dǎo)。高端光通信芯片與器件國產(chǎn)化率不足10%，25Gb/s及以上高速率光芯片國產(chǎn)化率更是僅3%左右。目前國內(nèi)僅擁有10Gb/s速率及以下的激光器、探測器、調(diào)制器芯片的量產(chǎn)能力，10Gb/s速率及以下的國產(chǎn)化率約50%。VCSEL、DFB、EML等高速率芯片仍然嚴(yán)重依賴進(jìn)口，主要由美國、日本廠商主導(dǎo)。電芯片更是完全依賴進(jìn)口。

而在另一個核心技術(shù)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(nèi)置制冷，散熱困難，難以用于大電流下的高功率輸出，故而難以用于長距離傳輸。目前最主要的用途還在于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(jié)構(gòu)及實現(xiàn)功能通常比較復(fù)雜，可以內(nèi)置制冷器、熱沉、陶瓷基塊、芯片、熱敏電阻、背光監(jiān)控，并且可以支持所有以上部件的鍵合引線，殼體面積大，散熱好，可以用于各種速率及80km長距離傳輸。

COB封裝即板上芯片封裝，將激光芯片粘附在PCB基板上，可以做到小型化、輕型化、高可靠、低成本。傳統(tǒng)的單路10Gb/s或25Gb/s速率的光模塊采用SFP封裝將電芯片和TO封裝的光收發(fā)組件焊接到PCB板上組成光模塊。而100Gb/s光模塊，在采用25Gb/s芯片時，需要4組組件，若采用SFP封裝，將需要4倍空間。COB封裝可以將TIA/LA芯片、激光陣列和接收器陣列集成封裝在一個小空間內(nèi)，以實現(xiàn)小型化。技術(shù)難點在于對光芯片貼片的定位精度(影響光耦合效果)和打線質(zhì)量(影響信號質(zhì)量、誤碼率)。BOX封裝屬于蝶形封裝，用于多通道并行封裝。

25G及以下速率光模塊多采用單通道TO或蝶形封裝，有標(biāo)準(zhǔn)的制程和自動化設(shè)備，技術(shù)壁壘低，競爭在于規(guī)模和成本。國內(nèi)企業(yè)多生產(chǎn)該速率范圍內(nèi)的光模塊產(chǎn)品。但對于40G及以上速率的高速光模塊，受激光器速率限制(多為25G)，主要通過多通道并行實現(xiàn)，如40G由4*10G實現(xiàn)，而100G則由4*25G實現(xiàn)。高速光模塊的封裝對1)并行光學(xué)設(shè)計;2)高速率電磁干擾；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(jīng)面臨瓶頸，未來到400G、800G，并行光學(xué)設(shè)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(wǎng)絡(luò)帶寬需求，目前4G網(wǎng)絡(luò)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(shù)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(shù)量。前者由光模塊芯片決定，后者由封裝技術(shù)決定。

在光模塊的發(fā)展歷史上看從10G到40G主要通過提升通道數(shù)，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(jīng)面臨瓶頸，到400G、800G，為實現(xiàn)多通道的并行光學(xué)設(shè)計會越來越重要。

5G承載網(wǎng)對光模塊傳輸速率的要求

4G時代前傳BBU與RRU接口采用統(tǒng)一的通用公共無線電接口CPRI標(biāo)準(zhǔn)，無法滿足5G大帶寬的應(yīng)用場景。當(dāng)前來看，下一代移動通信網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟的帶寬評估結(jié)果顯示5G低頻單站峰值帶寬達(dá)5Gbps量級，而高頻單站峰值帶寬達(dá)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(biāo)準(zhǔn)(用于DU與AAU之間的連接標(biāo)準(zhǔn))下前傳帶寬需求可以控制在25G，但相應(yīng)要求將部分BBU功能前移到AAU(需信號采樣、壓縮)，導(dǎo)致AAU重量、功耗增加，因此若100G光模塊成本若能下降，業(yè)界或?qū)A向于100G方案，從而降低AAU重量及功耗。目前業(yè)界尚在25G和100G方案之間搖擺。但早期部署大概率將采用25Gbps產(chǎn)品。在距離上80%的光模塊將在1.4km以內(nèi)，20%在10km。

5G承載網(wǎng)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(shù)至少在500萬座。我們以500萬座5G宏基站數(shù)量計算，對25G前傳網(wǎng)光模塊

我們假設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時期分為3期，2019-2020年為建設(shè)初期，每年建設(shè)45萬座，2021-2023年為中期每年建設(shè)75萬座，2024-2025年建設(shè)后期每年建設(shè)90萬。

以45萬基站數(shù)量，CRAN部署測算，DU數(shù)量9萬，接入環(huán)數(shù)量3萬，5000個匯聚層節(jié)點，1250個匯聚環(huán)，156個核心節(jié)點。

● 前傳網(wǎng)(AAU到DU)以5G單站3個AAU計算，單站光模塊需求6個?？傂枨?70萬只，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(wǎng)絡(luò)建設(shè)新增需求90萬只。因5G前傳組網(wǎng)方案存在光纖直驅(qū)、有源OTN等方案，我們簡單假設(shè)前傳建設(shè)中白光光模塊和彩光光模塊數(shù)量需求為1:1，則10G白光光模塊和彩光光模新增需求均穩(wěn)45萬只。

● 接入層18萬只(9萬只DU*2)，型號將以25GLR(售價約1700元)為主和部分100GCWDM4(彩光)。中傳回傳全部采用彩光模塊。

● 匯聚層7萬只(匯聚節(jié)點5000個*2+3萬接入環(huán)*2)，傳輸距離上在40-80km，將以100G彩光光模塊為主。

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