細而全的 5G 通訊產業鏈

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由上圖,5G通訊行業產業鏈條主要包括以下五個重要環節:

(1)網路規劃設計(前期技術研究及網路建設規劃);(2)無線主裝置(核心網、基站天線、射頻器件、光器件/光模組、小基站等,無線配套、網路覆蓋與最佳化環節開始佈局);(3)傳輸裝置(無線裝置後需要有線傳輸連結,緊跟其後的包括光纖光纜、系統整合、IT 支援、增值服務等);(4)終端裝置(晶片及終端配套);(5)運營商。除了以上五個重要環節,還有(6)PCB/CCL 產業鏈(用於基站射頻、基帶處理單元、IDC 和核心網路由器等);(7)介質波導濾波器(基站射頻)。

行動通訊跨代演進路線

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5G 全產業鏈時鐘

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5G 關鍵指標定義

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運營商:話語權向中國傾斜

運營商市場集中度高,Vodafone 全球覆蓋範圍最廣,中國移動使用者數最多。5G 時代,Vodafone、中國移動等主流運營商強者恆強,中國運營商將擁有全球話語權。

根據GSMA Intelligence 的資料,2015~2016 年全球電信運營商移動業務收入前十名依次為

中國移動、Verizon、AT&T、Vodafone、軟銀、Deutsche Telekom、America Movil、NTT、Telefonica 和中國聯通,

前十大運營商移動業務收入佔前三十大運營商總收入的76。39%。

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▲2015~2016 年全球電信運營商移動業務收入前十名(單位:億英鎊)

Vodafone、Deutsche Telekom、America Movil 和Telefonica 是前十大運營商中區域覆蓋範圍較廣的四大運營商。其中,Vodafone 的經營範圍最廣,涉及歐洲、非洲、中東和亞太四大區域的26 個國家。Deutsche Telekom 主要覆蓋歐洲和北美兩大區域,America Movil 主要覆蓋歐洲和南美洲,Telefonica 主要覆蓋南美洲和歐洲。中國移動雖然主要覆蓋中國本土市場,但是擁有8。49 億移動使用者和300 多萬個基站,是全球移動使用者數和基站數最多的運營商。

國內運營商市場方面,2008 年中國電信業重組完成後,形成了移動、電信、聯通“三足鼎立”的市場格局。中國移動一直在行動網路上佔據優勢地位。2016 年,中國移動、中國電信和中國聯通的營業收入分別為7084 億元、3523 億元億和2742 億元,實現的資本開支分別為1873 億元、968 億元和721 億元。由此可見,無論是營業收入、還是資本開支,中國移動都超過了電信與聯通的總和。此外,中國移動的4G 基站和4G 使用者數分別佔據國內總市場份額的47%和63%,穩居行業第一。

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▲三大運營商4G 基站佔比

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▲三大運營商 4G 使用者佔比

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主裝置商:四足鼎立,中國廠商崛起

2016 年以諾基亞成功收購阿爾卡特朗訊為標誌,以

華為、愛立信、新諾基亞和中興通訊

為代表的全球通訊裝置商四足鼎立的格局初步形成。目前,前四大裝置商中,國內通訊裝置廠商的綜合實力不斷提升,在光網路市場,華為和中興的市場份額分別達到20%和12%;在接入網市場,華為和中興的市場份額分別達到28%和12%。

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▲全球通訊主裝置商光網路和接入網市場份額佔比

華為和中興通訊的營業收入增速基本與3G/4G 週期保持同步。華為自2013 年開始,營業收入躍居全行業第一,成為全球第一大通訊裝置商,並且持續保持領先的營業收入增速,不斷拉開與其他裝置商之間的差距。中興通訊營業收入雖然總量低於同行業,但是增速長期高於愛立信和諾基亞。在5G 跨代技術升級的背景下,中興通訊有望實現“彎道超車”,超越愛立信與新諾基亞。

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▲2009-2016 年全球通訊裝置商營業收入變化

電信主裝置商在技術更新換代時,跑馬圈地、搶佔陣地的爭奪往往最為激烈。在5G 時代,基於先天的市場優勢配合技術標準上的超前佈局,我國主裝置商在5G 的網路架構和空口技術、大規模多入多出技術(Massive MIMO)等方面,已形成了一定的領先優勢。

華為:

釋出了全球首個面向5G 商用場景的5G 核心網解決方案——SOC(Service OrientedCore)2。0;釋出了業界首款5G 承載分片路由器(Network Slicing Router),可提供50GE基站接入能力,同時無縫相容100GE。基於其創新的Flexible Ethernet 技術,來實現埠通道化物理隔離,為不同業務提供差異化的SLA 保障。

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▲華為Massive MIMO 基站產品

中興通訊:

釋出5G 全系列高低頻預商用基站產品,支援業界5G 主流頻段,採用MassiveMIMO、Beam Tracking、Beam Forming 等5G 關鍵技術,充分滿足5G 預商用部署的多樣化的場景和需求,工作頻寬大,單站資料吞吐量可達10Gbps;同時與英特爾公司合作,釋出了面向5G 的下一代IT 基帶產品(ITBBU)。IT BBU 是世界上第一個基於軟體定義架構和網路功能虛擬化(SDN/NFV)的5G 無線接入(RAN)解決方案。

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▲IT BBU

愛立信:

宣佈推出全新5G 平臺,包括5G 核心網、無線和傳輸產品組合,以及數字支撐系統、轉型服務和安全系統,幫助運營商現有網路平滑演進到下一代網路。並且,愛立信與德國電信和SK 電訊(SKT)完成了其所謂的全球首個洲際“5G”網路測試,有望為尚未標準化的5G 技術的增強全球漫遊掃清路障。

諾基亞:

2017 年推出了Air Scale Massive MIMO 自適應天線系統。2017 年MWC 上與中國移動聯合演示了Massive MIMO 3。5GHz 技術及產品,效能與當前所採用的2。6GHzMassive MIMO 相當;將於2017 年底推出其4。9G 技術,其4。9G 技術將提供顯著的容量提升,可實現每秒幾個Gigabits 的速度,從而為向5G 演進鋪平道路。

天線:大規模天線矩陣Massive MIMO 技術重構天線價值鏈

在蜂窩移動通訊系統中,天線是電路訊號與空間輻射電磁波的轉換器,向空間輻射或者接受電磁波,是移動通訊系統末梢的關鍵組成部分,對無線網路的整體效能有著直接的影響作用。

在4G 時代,一個標準的宏基站主要由基帶處理單元BBU(Base Band Unit)、射頻處理單元RRU(Remote Radio Unit)和天饋系統三個部分組成。4G 後期,天線已經演進出4T4R、8T8R 的MIMO 天線。5G 時代,基站天線將面臨兩大演變趨勢:

1. 5G 技術對天線的形態和效能提出了新的要求。相對於4G 技術,5G 的頻譜效率將提高5-10 倍,天線技術的提升是其關鍵技術之一。

基站天線屬於傳統天線業務,將透過超密集組網將現有站點提升10 倍以上,以此實現5G 通訊密集、異構、分離(DHS)式的通訊要求;MIMO 技術以大規模MIMO 為方向,透過增加天線數量提升通道容量,使頻譜利用率成倍提升,達到5G 的應用要求。

2. 從無源天線到有源天線系統,天線的功能趨向於小型化、密集化、定製化。

超密集組網技術需要增加基站數量,大規模天線技術需要增加基站攜帶的天線數量。

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▲4G-5G MIMO 技術演進

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▲4G-5G 基站區域的天線個數演進

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▲2015-2019 年國內基站天線市場規模

從天線的結構看,5G 射頻實現了從“RRU+天線”向有源天線AAU 的轉變。

在目前廣泛應用的分散式基站中,RRU 與BBU 分離並透過饋線與天線相連。Massive MIMO 技術將天線變成一體化有源天線AAU(Active Antenna Unit)。AAU 集成了RRU 與傳統天線的功能,數字介面獨立控制每個天線振子,構成主動式天線陣列。由於射頻單元不再需要饋線和RRU相連,而是直接用光纖連線BBU,此前令人困擾的饋電損耗趨於零。同時,有源天線的部署變得更加容易,可以安裝在諸如路燈、電線杆等場合,從而減少站點租賃和運營成本。

在5G 時代, Massive MIMO 技術將重構天線價值鏈。

在4G 時代,天線的單體價值量約為2000 元。到了5G 時代,由於Massive MIMO(大規模天線技術)和波束成形技術的應用,需要單面天線裡整合64 個、128 個甚至更多的天線振子,而5G 所用的高頻率訊號又需要更高效能的射頻器件,因此,承載天線振子的高頻PCB 及高頻覆銅板材料成為5G 天線價值鏈上最受益的環節。相比於3G、4G 傳統天線中並不需要高頻PCB 及高頻覆銅板材料,我們預計,5G PCB 在高頻材料和加工過程的附加值都會增大,射頻前端PCB 價格至少將超過3000 元/平方米,即是4G 的1。5 倍。我們預測5G 僅僅在射頻側,PCB 板及覆銅板的市場規模都將是4G 的數倍。

無源天線毛利率持續走低,5G 射頻生態變化較大。

3G~4G 是無源天線的時代,天線主要構成部件包括饋線接頭、天線振子、移相器、電機、天線罩和反射板等部件,天線材料主要以五金和塑膠為主,射頻器件主要包括(金屬腔體)濾波器、雙工器、合路器等。供應商方面,天線廠商主要包括通宇通訊、摩比發展、京信通訊和華為,射頻廠商為大富科技、武漢凡谷、春興精工等。在4G 周商用初期(2014 年),我國基站天線的市場規模就達到53。8 億元,同比增長192%,2015、2016 年市場保持穩定增長。

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▲2010-2016 年我國基站天線市場規模和增速

基站無源天線技術成熟,我國廠商在4G 商用初期已佔據主要市場份額。

在2014 年全球基站天線廠商發貨量排名中,我國五大廠商位列前十,合計發貨量已經超過全球總量的一半。同時,由於技術成熟,製造企業眾多,競爭也很激烈。京信通訊是國內基站天線龍頭,營業收入規模位列第一,但收入增速落後於通宇通訊和摩比發展。2014 年,通宇通訊和摩比發展營收增速分別達到146。40%和85。60%。

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▲2014 年全球基站天線廠商發貨量佔比

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▲2014 年我 國五大基站天線廠商發貨量和市場份額

移動終端射頻、濾波器:行業技術壁壘高

現代移動裝置的無線通訊模組主要包含射頻前端模組,射頻收發模組,以及基帶訊號處理器。其中,射頻前端負責射頻收發、頻率合成、功率放大,該模組主要包括:天線開關,雙工器,功率放大器,以及濾波器。其中濾波器作為對訊號有處理作用的器件和電路,可以使訊號中特定頻率成分透過篩選進入,並同時極大抑制其他頻率、無關訊號的干擾。

5G 網路高頻和高密度通訊將成為主流,所要求支援的無線頻段數量呈上升趨勢。

在2012年全球3G 標準協會3GPP 提出的LTE R11 版本中,蜂窩通訊系統需要支援的頻段增加到41 個。根據射頻器件巨頭skyworks 預測,到2020 年,5G 應用支援的頻段數量將實現翻番,新增50 個以上通訊頻段,全球2G/3G/4G/5G 網絡合計支援的頻段將達到91 個以上。理論上來講,單個頻段的射頻訊號處理需要2 個濾波器。由於多個濾波器會整合在濾波器組中,而濾波器器件與頻段數量之間的關係並非簡單線性比例關係。但頻段增多之後,濾波器設計的難度及濾波器數量大幅增加是確定的趨勢,相應的價值量和銷售數量都將倍增。

具體工藝方面,掌握LTCC工藝的射頻商或具有更好的投資回報率。LTCC低溫共燒陶瓷(LowTemperature Co-fired Ceramic LTCC)技術是1982 年開始發展起來的整合元件技術,已經成為無源整合的主流技術。由於體積小,LTCC 工藝或將適合5G 時代智慧終端裝置商對於器件小型化的要求。

4G 滲透率不斷提升且尚未飽和,5G 時代來臨帶來射頻器件單機數量和價值量的增加,全球射頻市場規模有望增長。根據Strategy Analytics 預測,5G 商用手機銷售將始於2020 年,其銷量在2025 年將超過3 億部。根據Mobile Expert LLC 的研究指出,2016 年在智慧手機市場基本飽和,增長乏力的情況下,射頻前端模組的增長率仍達到了17%。而在射頻前端模組中,射頻濾波器模組將是發展最快的模組。隨著5G 網路的普及,全球移動終端射頻器件市場將迎來穩健增長。

據美國高通公司預測,移動終端射頻前端模組在2015-2020 年間的複合增速在13%以上,到2020 年市場規模將超過180 億美元。

其中,濾波器是射頻前端模組增長最快的細分方向,濾波器市場將由現在的50 億美元的市場規模增長至2020 年的130億美元。

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▲2008-2017 年中國射頻元件市場規模

終端側(5G手機):射頻(含濾波器)

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2016年手機射頻前端(包含天線開關、濾波器、雙工器、PA功率放大器、LNA低噪聲放大器)市場規模為101億美元,預計到2022年將達到227 億美元,複合年增長率為14%。其中濾波器是重點,在2022年可達到163億美元級別(佔比最大)。

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光模組/光器件:高速光模組將成為5G 網路的必需

光模組由光器件、功能電路和光介面等組成。光模組的作用就是光電轉換,傳送端把電訊號轉換成光訊號,透過光纖傳送後,接收端再把光訊號轉換成電訊號。

光模組的分類方法大致有六類:

按速率劃分:

622Mb/s、1。25Gb/s、2。5Gb/s、10Gb/s、40Gb/s、100Gb/s 等

按功能劃分:

發射模組,接收模組,收發合一模組(transceiver)

按封裝劃分:

1×9/ 2×9/SFF/GBIC/SFP/XFP/300pin 等

按使用條件劃分:

熱插拔 (GBIC/SFP/XFP) 帶插針 (1×9/2×9/SFF)

按應用劃分:

SDH/SONET, Ethernet, Fiber Channel, CWDM, DWDM 等

按工作模式劃分:

連續和突發(OLT:Optic Line Terminal,光線路終端;ONU :OpticNetwork Unit,光網路單元)

光模組的速率一直是市場關注的焦點。目前推動光模組速率升級的因素主要來自幾個方面:一方面,“寬頻中國”戰略要求實現百兆光纖入戶,從接入層提升了光介面壓力,由下至上各級光介面逐級承壓,推動了對高速率光模組需求;隨著5G 的部署,運營商需要部署更寬的頻寬實現大流量資料的應用,如遠端醫療、VR、4K 影片等,因此行動網路各層面必須擁有更高的速率,這也推動了光模組的升級換代。

除了運營商網路對光模組需求巨大,雲計算資料中心的加速建設提振了對100G 高速光模組的需求。《Cisco 全球雲計算指數白皮書》報告中預測,到2020 年,99%的網際網路流量與資料中心相關,而資料中心內部的網路流量佔到了高達70%的比例。從流量模型來看,傳統資料中心以南北向(客戶機與伺服器之間的互動)為主,而云資料中心則以東西向(內部伺服器之間交換)為主。技術角度,資料中心內部網路透過引入“Leaf-Spine”(葉脊)網路架構,提升資料中心內部的資料傳輸速率。2016 年,100G 光模組在資料中心實現規模商用,未來有望成為主流應用模式。市場角度,美國Top5 網際網路服務商2016 年資本開支總和約為420 億美金,與中國運營商市場資本開支體量接近。我們認為,全球資料中心網路新建及改造帶來的100G 光模組需求將規模放量,高速光模組市場將保持高景氣。根據Light Counting預測,到2019 年資料中心光模組銷量將超過5000 萬隻,市場規模有望在2021 年達到49億美元。

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▲全球10G/40G/100G 光模組細分銷售收入預測(億美元)

小基站: 5G 時代基站形態演進的大趨勢

小基站是一種從產品形態、發射功率、覆蓋範圍等方面,都相比傳統宏基站小得多(一般質量在2-10kg 之類)的基站裝置,同時也可以看作是低功率的無線接入點,既可使用許可頻率,也可融合WIFI 使用非許可頻率接入技術。小基站的功率一般在50mw-5w,覆蓋範圍在10-200 米。相比之下,宏基站的覆蓋範圍可以達到數公里。

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就當前而言,市場上對於小基站的概念歸類分為:

按照基站功率(一般功率越大,覆蓋範圍越大)可分為微基站(Micro Cell)、皮基站(PicoCell)、納基站(Nano Cell)、飛基站(Femto Cell)等。一般來講,選擇使用哪種功率的基站取決於覆蓋範圍的需求。例如:微基站由於體積小的優勢就被常應用在人口密集,並且大基站無法觸及的末梢通訊區域。

按照裝置形態進行分類,主要分為一體化基站和分散式基站,這裡面的主要區別是,通常情況下,一體化基站包括三部分:基帶處理單元(BBU)+射頻處理單元(RRU)+天饋系統,而分散式基站通常就指小型RRU,需要連線BBU 才能使用。

根據IHS 最新資料顯示,2016 年,室內小型基站數量首次超過了室外小型基站數量。據IHS預測,2016 年至2021 年,全球小型基站市場將以8。4%的CAGR 增長,達到22 億美元。但是,儘管室外小型基站的出貨量比室內小型基站的出貨量要少得多,但由於每個單位的價格更高,室外小型基站市場規模依然將高過室內市場。與此同時,越來越多的運營商希望透過小型基站加大網路密度、填補覆蓋無線訊號盲區,尤其是城市地區。為了滿足不斷飆升的移動資料需求,5G 網路的無縫覆蓋和深度覆蓋或將更加依賴小型化基站的部署。

光纖光纜:行業競爭加劇,一體化生產能力構建核心優勢

光纖光纜產業鏈呈現金字塔式的行業格局,越來越多的廠商謀求一體化的光棒、光纖和光纜生產能力,我國光纖光纜市場整體集中度較高,行業巨頭之間競爭較激烈。

3G/4G 投入期拉動光纖光纜產量大幅增長。以我國4G 建設為例,2013 年我國光纖光纜產量增速為7。26%,2016 年則上升至23。17%。

中國廠商對全球光纖光纜產量的貢獻大。截至2016 年末,中國光纖光纜產量佔全球產量的54。89%。中國光纖光纜產量增速高於全球,2010-2016 年全球光纖,光纜產量年平均複合增長率為10。51%,中國光纖光纜產量年平均複合增長率為17。19%。

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▲2010-2016 年全球及中國光纖光纜產量和增速變化

光纖光纜產業鏈從上游到下游依次包括光纖預製棒、光纖和光纜。根據CRU 統計,全球主要光纖預製棒生產廠商約為20 家,其中中國廠家主要有8 家,包括長飛光纖、亨通、中天科技、富通和烽火通訊等。全球光纖廠家約有56 家,中國廠家佔比近50%。全球光纜廠家超過200 家,中國廠家佔比超過50%。

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▲全球光纖光纜產業鏈競爭格局

目前,越來越多的廠商具備一體化的光棒、光纖和光纜生產能力。我國光纖光纜市場整體集中度較高,行業巨頭之間存在一定的競爭。

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▲2015-2016 年國內光棒、光纖和光纜市場份額

營收方面,武漢長飛、亨通光電、中天科技排名行業前三。自2015 年起,中天科技營收超過亨通光電成為國內同行業第一, 2013-2016 年營業收入年平均複合增長率達到46。08%,為同行業最高。中天科技高營收和高增長主要受益於其廣泛的業務範圍,除佔收入來源27%左右的光通訊及網路外,同時經營商品貿易、電力傳輸、新能源材料和光伏發電等業務。