5G行业及产业链分析报告.docx
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5G行业及产业链分析报告
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2017年9月
正文目录
图目录
表目录
1.5G演进趋势：
技术周期性更迭、互联网大流量与物联网广连接双轮驱动
1.1.移动通信发展进程：
十年一个周期
从20世纪80年代以来，全球无线通信以每10年一个周期的进度经历了从1G-4G的变迁。
1984年，基于模拟蜂窝技术的1G无线通信出现。
1990年开始，2G主流技术标准GSM和CDMAOne相继发布；2000年，国际电信联盟（ITU）将WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA以及WiMAX确定为3G的四大主流无线接口标准；2010年，TDD-LTE和FDD-LTE两种制式下的4G技术开始成熟并商用。
目前，5G技术正在标准制定和系列产品的开发应用中，预计2020年将开启全面商用。
图1：
移动通信跨代演进路线
图2：
5G研究进展
1.2.移动互联网、物联网（车联网）、VR/AR是5G发展的核心驱动力
受益于移动互联网流量爆发、物联网（车联网）、以及VR/AR技术应用对增强型移动宽带、海量连接、低延时高可靠通信技术的需求，5G时代通信行业基础设施投资力度有望加大，并深刻影响相关产业链的发展。
移动互联网领域，根据思科的预测，未来全球和我国移动互联网流量将迅猛增长，2015-2020年全球移动数据月流量年平均复合增长率将达到52.58%。
根据《中国移动互联网发展报告（2017）》预测，2016-2021年中国移动互联网人均月流量年平均复合增长率将达到52.81%。
图3：
全球移动数据月流量预测（EB/月）
图4：
中国移动互联网人均月流量预测（GB/月.人）
物联网方面，根据思科的预测，到2020年M2M（支持无线和有线系统与具备相同功能的其他设备进行通信的应用，如可穿戴设备）连接在移动联网设备中所占的比例，将从2015年的7.7%上升到26.4%。
据Gartner预测，到2020年五分之一的车辆将拥有某种形式的无线网络连接，相当于使用该服务的互联汽车超过2.5亿辆。
图5：
M2M在移动联网设备中的占比
图6：
全球车联网市场规模
VR/AR方面，根据思科预测，2021年VR/AR流量将增长20倍，56%的平板电视将会是4K高清画质，安装的4K电视数量将达到6.63亿台（2016年仅为8500万台），2016-2020年年平均复合增长率达到50.81%。
1.3.中国移动通信：
2G跟随、3G突破、4G同步、5G引领
1G-4G我国移动通信建设进度落后于欧美日韩，基本表现出“2G跟随、3G突破和4G同步”的特征。
1993年，我国首个GSM建成开通，正式进入2G时代；2000年，由中国大唐电信主导推出的TD-SCDMA标准被ITU确立为3G主流制式，2009年初工信部正式颁发3G牌照，我国进入3G周期；2013年底工信部正式颁发4G牌照，我国进入4G周期。
3G周期里SW通信指数未跑赢沪深300，但股价走势呈现出投资初期浮动上涨，投资后期缓慢回落的特点。
4G周期里SW通信指数明显跑赢沪深300，主要是因为互联网业务创新、流量暴增促使更大规模的通信网络投资。
图7：
SW通信、沪深300在3G-4G周期里指数变化对比
5G时代，我国实现局部技术领先全球，一方面得益于我国主导推出的TDD通信制式有望成为5G主流制式，另一方面我国运营商和设备商联合开展5G核心技术研发，实现了较早的试点布局。
表1：
5G产业政策
2.5G对产业链及行业格局的潜在影响
5G是真正意义上的移动融合网络，具有两大特点：
第一，5G是由多项差异化技术所构成的系统级解决方案。
未来，用户对于差异化、多场景化的通信需求将有所增加，这对4G这种以单一技术（高速率）为基础的移动网络将是很大的挑战。
举例来说，物联网应用属于控制类业务，对于时延的要求更为苛刻，要求时延低于毫秒量级，才能确保业务的可靠与安全性，这是4G技术难以支撑的。
而5G是将创新的多个核心技术（包括了大规模天线阵列、超密集组网、新型多址以及全频谱接入等）有效结合与应用，达到对连续广域覆盖、热点高容量、低功耗大连接等场景通信要求。
第二，5G技术的关键能力指标更为丰富，包括了用户体验速率、连接数密度、端到端时延、峰值速率和移动性等。
据NGMNA称，5G技术的关键能力之一是能为大规模移动用户提供在热点区域1Gbps的数据的传输速率。
据IMT2020数据显示，5G比4G具备更高的性能，体现在用户体验速率、时延、流量密度、移动性以及峰值速率上。
而对于3G、4G等前代通信技术而言，通信速率是唯一的作为判断技术能力的指标。
表2：
5G关键指标定义
2.1.5G网络的软硬件均需升级
5G时代，通信网络的软硬件都需适配升级，涉及的关键技术主要包括大规模天线技术、非正交传输、毫米波技术、D2D、超密集组网技术、先进编码调制技术、SDN/NFV等。
2.1.1.射频、滤波器：
全球移动终端射频器件市场将迎来稳健增长
现代移动设备的无线通信模块主要包含射频前端模块，射频收发模块，以及基带信号处理器。
其中，射频前端负责射频收发、频率合成、功率放大，该模块主要包括：
天线开关，双工器，功率放大器，以及滤波器。
其中滤波器作为对信号有处理作用的器件和电路，可以使信号中特定频率成分通过筛选进入，并同时极大抑制其他频率、无关信号的干扰。
5G网络高频和高密度通信将成为主流，所要求支持的无线频段数量呈上升趋势。
在2012年全球3G标准协会3GPP提出的LTER11版本中，蜂窝通讯系统需要支持的频段增加到41个。
根据射频器件巨头skyworks预测，到2020年，5G应用支持的频段数量将实现翻番，新增50个以上通信频段，全球2G/3G/4G/5G网络合计支持的频段将达到91个以上。
理论上来讲，单个频段的射频信号处理需要2个滤波器。
由于多个滤波器会集成在滤波器组中，
而滤波器器件与频段数量之间的关系并非简单线性比例关系。
但频段增多之后，滤波器设计的难度及滤波器数量大幅增加是确定的趋势，相应的价值量和销售数量都将倍增。
具体工艺方面，掌握LTCC工艺的射频商或具有更好的投资回报率。
LTCC低温共烧陶瓷（LowTemperatureCo-firedCeramicLTCC）技术是1982年开始发展起来的整合组件技术，已经成为无源集成的主流技术。
由于体积小，LTCC工艺或将适合5G时代智能终端设备商对于器件小型化的要求。
受4G渗透率不断提升且尚未饱和、5G时代来临带来射频器件单机数量和价值量的增加双重因素的影响，全球射频市场规模有望增长。
根据StrategyAnalytics预测，5G商用手机销售将始于2020年，其销量在2025年将超过3亿部。
根据MobileExpertLLC的研究指出，2016年在智能手机市场基本饱和，增长乏力的情况下，射频前端模块的增长率仍达到了17%。
而在射频前端模块中，射频滤波器模块将是发展最快的模块。
随着5G网络的普及，全球移动终端射频器件市场将迎来稳健增长。
据美国高通公司预测，移动终端射频前端模块在2015-2020年间的复合增速在13%以上，到2020年市场规模将超过180亿美元。
其中，滤波器是射频前端模块增长最快的细分方向，滤波器市场将由现在的50亿美元的市场规模增长至2020年的130亿美元。
图8：
2008-2017年中国射频元件市场规模
2.1.2.天线：
大规模天线矩阵MassiveMIMO
在蜂窝移动通信系统中，天线是电路信号与空间辐射电磁波的转换器，向空间辐射或者接受电磁波，是移动通信系统末梢的关键组成部分，对无线网络的整体性能有着直接的影响作用。
5G时代，基站天线或有两大演变的趋势：
1.5G技术对天线的形态和性能提出了新的要求。
相对于4G技术，5G的频谱效率将提高5-10倍，天线技术的提升是其关键技术之一。
目前市场上主流的5G天线有基站天线和大规模天线矩阵MassiveMIMO。
基站天线属于传统天线业务，将通过超密集组网将现有站点提升10倍以上，以此实现5G通信密集、异构、分离（DHS）式的通信要求；MIMO技术以大规模MIMO为方向，通过增加天线数量提升信道容量，使频谱利用率成倍提升，达到5G的应用要求。
2.从无源天线到有源天线系统，天线的功能趋向于小型化、密集化、定制化。
超密集组网技术需要增加基站数量，大规模天线技术需要增加基站携带的天线数量。
图9：
4G-5GMIMO技术演进
图10：
4G-5G基站区域的天线个数演进
图11：
2015-2019年国内基站天线市场规模
2.1.3.光模块：
高速光模块将成为5G网络的必需
光模块由光器件、功能电路和光接口等组成。
光模块的作用就是光电转换，发送端把电信号转换成光信号，通过光纤传送后，接收端再把光信号转换成电信号。
光模块的分类方法大致有六类：
按速率划分：
622Mb/s、1.25Gb/s、2.5Gb/s、10Gb/s、40Gb/s、100Gb/s等
按功能划分：
发射模块，接收模块，收发合一模块（transceiver）
按封装划分：
1×9/2×9/SFF/GBIC/SFP/XFP/300pin等
按使用条件划分：
热插拔（GBIC/SFP/XFP）带插针（1×9/2×9/SFF）
按应用划分：
SDH/SONET,Ethernet,FiberChannel,CWDM,DWDM等
按工作模式划分：
连续和突发（OLT：
OpticLineTerminal，光线路终端；ONU：
OpticNetworkUnit,光网络单元）
光模块的速率一直是市场关注的焦点。
目前推动光模块速率升级的因素主要来自几个方面：
一方面，“宽带中国”战略要求实现百兆光纤入户，从接入层提升了光接口压力，由下至上各级光接口逐级承压，推动了对高速率光模块需求；随着5G的部署，运营商需要部署更宽的带宽实现大流量数据的应用，如远程医疗、VR、4K视频等，因此移动网络各层面必须拥有更高的速率，这也推动了光模块的升级换代。
除了运营商网络对光模块需求巨大，云计算数据中心的加速建设提振了对100G高速光模块的需求。
《Cisco全球云计算指数白皮书》报告中预测，到2020年，99%的互联网流量与数据中心相关，而数据中心内部的网络流量占到了高达70%的比例。
从流量模型来看，传统数据中心以南北向（客户机与服务器之间的交互）为主，而云数据中心则以东西向（内部服务器之间交换）为主。
技术角度，数据中心内部网络通过引入“Leaf-Spine”（叶脊）网络架构，提升数据中心内部的数据传输速率。
2016年，100G光模块在数据中心实现规模商用，未来有望成为主流应用模式。
市场角度，美国Top5互联网服务商2016年资本开支总和约为
420亿美金，与中国运营商市场资本开支体量接近。
我们认为，全球数据中心网络新建及改造带来的100G光模块需求将规模放量，高速光模块市场将保持高景气。
根据LightCounting预测，到2019年数据中心光模块销量将超过5000万只，市场规模有望在2021年达到49亿美元。
图12：
全球10G/40G/100G光模块细分销售收入预测（亿美元）
2.1.4.小基站：
5G时代基站形态演进的大趋势
小基站是一种从产品形态、发射功率、覆盖范围等方面，都相比传统宏基站小得多（一般质量在2-10kg之类）的基站设备，同时也可以看作是低功率的无线接入点，既可使用许可频率，也可融合WIFI使用非许可频率接入技术。
小基站的功率一般在50mw-5w，覆盖范围在10-200米。
相比之下，宏基站的覆盖范围可以达到数公里。
就当前而言，市场上对于小基站的概念归类分为：
按照基站功率（一般功率越大，覆盖范围越大）可分为微基站（MicroCell）、皮基站（Pic
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