通信设备推动光模块增长你知道了吗

　　行业资讯：
　　5G提速，光模块迎来新的增长极。400G相关模块的商用开始，能够充分解决实际应用中光纤资源不足的问题，随着工信部正式发放5G牌照，光通信市场引发市场热切关注。行业知名专业韦乐平表示，＂5G的竞争，就是光通信基础设施的竞争。＂5G之争风起云涌，在当下5G时代，光通信产品扮演了重要的角色。
　　据LightCounting数据指出，2024年全球光模块市场将达到160亿美元，以太网光模块市场占比将从2016年的45%增长到2024年的64%。随着5G商用，前传模块将大规模上量;目前在数据中心市场，100G光模块市场份额最大，400G在今年开始上量。
　　目前华为在行业会议上也提到，在全球范围内已经获得50多个5G商用合同，5G基站发货量超过20万个，这也标志着2019年5G光模块市场将有巨大的提升。值得一提的是，5G前传光模块的巨大市场潜力将会被激发，各路厂家纷纷觊觎这块＂肥肉＂。
　　一、5G产业概况
　　在推动5G发展上，中国企业积极主动，不仅打破了国际通信行业巨头在专利标准方面的垄断，还有望成为＂领头羊＂。在技术方面，根据联合国世界知识产权组织数据，2017年中国企业的专利申请量同比增长13.4%，而华为和中兴通讯已连续5年成为全球最大的两家专利申请者。在5G领域，华为约拥有所有专利的10%，中兴通讯专利全球超过1700件。
　　在全球多家咨询机构和市场调研机构看来，目前美国以及中国、韩国等亚洲国家站在第一梯队，中国优势尤其明显。德勤认为，中国自2015年以来花费在5G领域的投资已经比美国多出240亿美元，已建成支持5G通信的基站数为35万座，而美国同期不到3万座。未来5年中国5G产业总体市场投资将超万亿美元，美国想要跟上节奏，必须花费中国投资的2.67倍。
　　高通预测，到2035年，5G将在全球创造12.3万亿美元的经济产出，预计2020年至2035年间，5G拉动全球经济增长贡献将达到约3万亿美元，与当前印度国内生产总值相当。德勤近日发布的报告则指出，由于5G带来＂未开发经济潜力的时代＂，率先采用5G通信的国家将获得＂不成比例的收益＂。
　　图1:5G全产业链图谱
　　如图2显示，在5G项目投资时间轴上，2016年开始整个5G的布局已经展开，率先表现出来上涨的将会是光纤光缆制造和光通信传输，2018-2019年是光模块展现效益的开始阶段，而5G其他产业链板块将在2020年-2023年总体布局完成，所以2019年将成为5G大兴之年，行业龙头逐渐展现。
　　图2:5G投资时间轴
　　中国通信院预计2020年5G直接经济产出将达到5050亿元人民币，间接经济产出将达到12475亿元;并在未来10年的发展中，5G带来的经济效益与经济带动将持续增长，至2030年5G直接经济产出预计达到63564亿元，而间接经济产出将超过10万亿元。
　　图3：全国5G直接经济产出
　　图4：全国5G间接经济产出
　　全球5G的布局给设备制造商带来的经济效益率先体现出来，2019-2021年将是快速增长时间段。2020-2021年年增长率接近一倍，2022年年增长率59.8%，2023年开始增长基本平缓，到2030年预计设备制造经济产出超过2万亿元。
　　图5:5G设备制造商经济产出与增长率
　　二、光模块
　　光模块(optical module)由光电子器件、功能电路和光接口等组成，光电子器件包括发射和接收两部分。简单的说，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，主要分为:GBIC、SFP、SFP+、XFP、SFF、CFP等，光接口类型包括SC和LC等。不过现在常用的是SFP、SFP+、XFP，而不是GBIC。原因在于GBIC体积大，并且容易坏。而＂＂现在常用的SFP则体积小，并且便宜。类型:单模光模块适用于长距离传输;多模光模块适用于短距离传输。作用:光模块用于交换机与设备之间传输的载体，相比收发器更具效率性、安全性。
　　图6：光器件的应用示意图
　　三、5G预商用，光模块收益可期，率先翘首
　　5G基站中对光模块的需求将远远大于4G网络，5G基站的提前放量将是个利好。宏基站建设数量在2019年开始激增，2021年将建成170万个，小基站将突破400万个，如下图8。5G 光模块市场＂量价齐升＂：根据 3GPP 有关前传带宽测算 CPRI 的带宽计算方式为：2(I/Q)*采样频率*量化比特数*通道数*载波数。信道带宽在 100MHz，通道数为 64 时，CPRI 带宽达到了 324.4G。传统 LTE 前传网络中 CPRI 接口难以支持未来 5G 无线需求。CU/DU 架构下， DU 到 RRU 带宽=2(I/Q)*OFDM 有效采样点数*OFDM 符号数*下行量化位宽*载波数，约为 20Gbps， 25G 模块有望规模部署，考虑到 25G 光模块需 25G 芯片，单价相较 6G/10G 光模块或有较大提升。从量上来看，考虑到 5G 在 3.5GHZ 附近左右规模部署，频率较 4G 显著提升，单基站覆盖范围减小，基站数有望大幅增长，驱动光模块需求大幅增长。
　　5G 基站总光模块市场空间测算：考虑到小基站前传所需光模块数为 2-4 个，取其平均数 3 作为测算个数。考虑到建设过程， 光模块价格逐渐下降，根据 4G 时期的网络建设节奏和规律，对每年宏站和小基站建设数进行了大致的划分。根据中国移动的预测，50 美元和 30 美元分别是 5G 基站所用 25G 光模块第一和第二阶段可以接受的价格，结合目前 25G 光模块 300 美元的价格，10G 光模块 100 美元的价格，据此对每年 25G/10G光模块的价格进行了大致的预测。根据测算， 5G 光模块市场空间为 55.12 亿美元。
　　随着各类互联网应用和云计算的高速发展，根据Cisco的预测，未来3-5年，全球的IP流量将保持不低于24%的复合增长率，尤其是亚太和中东、非洲地区，增长速度更高。IP流量的增长势必会推动传输承载设备的扩容，而作为其中重要的收发器件，光模块必然会直接受益。
　　＂光进铜退＂——光纤光缆规模速增
　　5G的到来会带动数据流量爆发性增长和全球范围内数据中心建设浪潮，基于铜线的＂电互联＂传输系统存在了多种弊端。一方面基于 CMOS 的电子元件带宽逐渐达到上限，电信号的传输速率受其信号损耗和码间干扰影响严重，交换机容量也因此受限。另一方面，＂电互联＂方案开销大、功耗高，成本较高。
　　我国是光纤制造生产大国，光纤的内部结构是在预制棒中形成的，光纤预制棒是制造光纤的核心原材料。我国的光纤预制棒占到全球产量的40%左右，且需求量巨大。基于光纤和光器件的＂光互联＂方案在带宽、容量、开销和功耗方面都展现出了一定优势，＂光进铜退＂的光互联方案改造正在全球数据中心进行，驱使数据中心市场成为光器件新市场。数据中心市场近年来成为光器件市场增长的核心驱动力，这一方面源于数据中心新建及内部光互联带来的新增需求。