5G帶動(dòng)光纖光纜千億市場(chǎng)空間

1、5G帶動(dòng)光纖光纜千億市場(chǎng)空間近期的交流中，市場(chǎng)一直在尋求5G最受益方向。我們認(rèn)為要關(guān)注需求彈性，看內(nèi)部供給情況以及技術(shù)替代等多個(gè)維度?？紤]到5G整體的技術(shù)變革，我們對(duì)5G接入網(wǎng)C-RAN進(jìn)行了系統(tǒng)性研究。發(fā)現(xiàn)采用C-RAN架構(gòu)將導(dǎo)致光纖光纜用量暴增。5G業(yè)務(wù)應(yīng)用需求多樣化，對(duì)系統(tǒng)指標(biāo)要求遠(yuǎn)超4G,受限于有限的頻譜資源，只能通過(guò)架構(gòu)調(diào)整來(lái)提升系統(tǒng)能力。從系統(tǒng)架構(gòu)調(diào)整測(cè)算，5G對(duì)光纖光纜的需求會(huì)是4G的16倍(參見(jiàn)圖1)?？紤]到光纖資源復(fù)用情況，我們認(rèn)為5G對(duì)于光纖光纜的需求未來(lái)三年至少為4G的34倍，約6億芯公里。以中國(guó)移動(dòng)為例，2016全年光纖光纜的需求為1.7億芯公里，其中FTTH約占40%

2、,4G無(wú)線(xiàn)接入側(cè)大約占20%?？祵庮A(yù)測(cè)到5G時(shí)所需要的光纖量會(huì)比FTTX所需光纖多26倍。未來(lái)三年僅5G帶來(lái)的光纖光纜需求將創(chuàng)造千億市場(chǎng)空間，我們依然堅(jiān)定看好光纖光纜持續(xù)高景氣。我們區(qū)別于市場(chǎng)的觀(guān)點(diǎn)：(1)市場(chǎng)對(duì)于5G架構(gòu)變化的整體情況認(rèn)識(shí)不足。市場(chǎng)已經(jīng)意識(shí)到5G架構(gòu)會(huì)與4G有所不同，但這種架構(gòu)調(diào)整的必要性、以及設(shè)備增量在哪部分還未有清晰認(rèn)識(shí)。我們認(rèn)為，5G的業(yè)務(wù)流量爆發(fā)是源頭，頻譜資源受限是直接因素。前傳架構(gòu)不得不調(diào)整，對(duì)光通信整體需求帶動(dòng)超預(yù)期。(2)市場(chǎng)對(duì)于光通信作為5G承載方案的絕對(duì)重要性認(rèn)識(shí)不足。市場(chǎng)意識(shí)到5G對(duì)于基站以及天線(xiàn)的大量需求，容易忽視光通信在5G時(shí)代依然是絕對(duì)重要的一部分

3、。同樣，對(duì)于光纖光纜行業(yè)來(lái)說(shuō)，5G的需求帶動(dòng)將會(huì)超過(guò)FTTH帶來(lái)的需求增量。(3)市場(chǎng)對(duì)于5G新架構(gòu)帶動(dòng)光纖光纜需求如何量化未有認(rèn)識(shí)。測(cè)算5G光纖光纜的需求要考慮到幾個(gè)指標(biāo)：基站數(shù)量、大小站比例、集中部署和分布式的比例、以及傳輸距離等指標(biāo)，此外前傳帶動(dòng)中傳和回傳的需求增加、現(xiàn)有光纖復(fù)用情況等，我們綜合測(cè)算出5G帶動(dòng)光纖光纜需求在6億芯公里左右，至少為4G的34倍。1 .應(yīng)對(duì)5G流量爆發(fā),前傳新架構(gòu)C-RAN應(yīng)運(yùn)而生1.1 流量爆發(fā)增長(zhǎng)，頻段資源受限，5G急需新架構(gòu)1.1.1 5G為什么需要提升100倍速率？5G不僅是人與人的通信系統(tǒng)，更是實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)的高速公路。主要的三類(lèi)典型應(yīng)用場(chǎng)景主要包括：

4、增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶（eMBB）、大規(guī)模機(jī)器通信（mMTC）以及高可靠低時(shí)延通信（uRLLC）。（1）增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶（eMBB）:用戶(hù)平均速率可達(dá)1G/秒，峰值速率可達(dá)20G/秒，應(yīng)用場(chǎng)景包括無(wú)處不在的AR/VR、人工智能應(yīng)用、4K/8K高清視頻等，對(duì)網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)速率提升有硬性要求。（2）大規(guī)模機(jī)器通信（mMTC）:真正意義上實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)，每平方公里可接入100萬(wàn)的連接點(diǎn)，到2025年實(shí)現(xiàn)1000億的聯(lián)接，包括100億人的聯(lián)接以及900億物的聯(lián)接。此類(lèi)聯(lián)接如公用事業(yè)相關(guān)的水表、電表、路燈、井蓋等，每個(gè)連接點(diǎn)雖然只需要幾K流量，但是連接數(shù)量巨大，是城市大腦的運(yùn)行基礎(chǔ)。（3）高可靠低時(shí)延通信（uRLLC）:

5、將更多的垂直行業(yè)聯(lián)接到5G,實(shí)現(xiàn)全行業(yè)數(shù)字信息化，例如車(chē)聯(lián)網(wǎng)、智能制造、智能電網(wǎng)等，此類(lèi)聯(lián)接涉及到公共交通安全、精準(zhǔn)工業(yè)制造領(lǐng)域，對(duì)于時(shí)延的要求極為敏感，需要端到端通信時(shí)延降低10倍到1ms。1.1.2 無(wú)法獲取更多頻率資源，5G的系統(tǒng)架構(gòu)會(huì)有什么變化？流量爆發(fā)、空口資源不足，只要頻率夠用就能解決。但無(wú)線(xiàn)的頻譜資源恰恰是有限的，從全球頻譜劃分情況來(lái)看，優(yōu)質(zhì)的中低頻段都已被2G、3G、4G劃分完畢，5G只能從中高頻段獲取有限的頻段資源。因此，架構(gòu)需要這么調(diào)：（1）基站數(shù)量至少是4G時(shí)期的2倍，光纖直連密度提升為了滿(mǎn)足5G實(shí)現(xiàn)用戶(hù)平均速率和峰值速率的10倍提升，需要為5G獲取800MHz1GHz的

6、空閑頻譜資源。高頻段的頻譜資源豐富，但是覆蓋距離效果就遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于中低頻段，導(dǎo)致基站數(shù)量大幅提升，保守估算至少是4G的兩倍，為了大量的補(bǔ)盲和室內(nèi)覆蓋，小微基站占比將會(huì)從4G的30%提升到45%以上(2)站址進(jìn)一步集中，從3、4個(gè)站到幾十個(gè)站，遠(yuǎn)端站光纖直連最遠(yuǎn)可達(dá)20km由于基站數(shù)量激增，站址成本越來(lái)越貴，5G基站的基帶單元BBU將更多的采用集中部署方式，共用機(jī)房和電源資源，從4G時(shí)期34個(gè)站的集中部署，到5G時(shí)期2、30,甚至更多的集中布放。基建和運(yùn)維的資本開(kāi)支占比在5G時(shí)期預(yù)計(jì)下滑1020%,ICT投資占比提升1020%。同時(shí)，通過(guò)集中部署可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)側(cè)云化、空口資源按需分配，實(shí)現(xiàn)端到端網(wǎng)絡(luò)切

7、片功能。(3)移動(dòng)邊緣計(jì)算需要BBU切分，新增CU-DU中傳光纖連接為了滿(mǎn)足高帶寬、低時(shí)延的業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景，例如車(chē)聯(lián)網(wǎng)、智能家居、4K視頻業(yè)務(wù)等，同時(shí)縮短通信時(shí)延，需要將核心網(wǎng)部分功能下沉，BBU架構(gòu)拆分為CU-DUo將移動(dòng)接入網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)深度融合，并將云計(jì)算和云存儲(chǔ)下沉到邊緣數(shù)據(jù)中心，加速內(nèi)容分發(fā)和下載。5G時(shí)代傳統(tǒng)的傳輸站點(diǎn)機(jī)房將逐漸被邊緣數(shù)據(jù)中心取代。總體來(lái)說(shuō)，5G應(yīng)用需求驅(qū)動(dòng)流量大爆發(fā)，需要系統(tǒng)能力提升；由于頻譜資源有限，必須通過(guò)系統(tǒng)架構(gòu)調(diào)整，調(diào)整的新架構(gòu)進(jìn)一步將帶動(dòng)光纖光纜、光模塊等需求大爆發(fā)。1.2 5G全新前傳網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)C-RAN是什么？5G前傳網(wǎng)絡(luò)C-RAN:將基站的基帶處理單元

8、BBU進(jìn)行拆分，分為CU和DU兩部分(見(jiàn)圖3)。CU承載核心網(wǎng)的部分功能，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)邊緣計(jì)算。DU負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)功能。CU和DU堆疊布放，形成資源池，提升資源利用率、降低能耗、提升網(wǎng)絡(luò)性能。(1)基站集中布放程度進(jìn)一步提高，從原先一個(gè)機(jī)房接入3、4個(gè)基站，到接入幾十個(gè)基立遠(yuǎn)端的RRU拉遠(yuǎn)可達(dá)20km。(2)此外CU和DU的拆分，多出一段中傳部分，需要布放光纖組成環(huán)網(wǎng)匯聚或者直連。(見(jiàn)圖4)2. 5G的C-RAN架構(gòu)對(duì)于光纖光纜的需求測(cè)算市場(chǎng)開(kāi)始逐步關(guān)注5G的C-RAN架構(gòu)，但對(duì)于光纖光纜的需求量化是缺失的，此篇報(bào)告中我們根據(jù)幾種不同架構(gòu)進(jìn)行量化。但實(shí)際的組網(wǎng)架構(gòu)將會(huì)依據(jù)不同城市建設(shè)、道路管網(wǎng)等情況有所

9、不同，此次僅在理想狀況下進(jìn)行預(yù)測(cè)，作為參考。2.1 前傳網(wǎng)絡(luò)的幾種組網(wǎng)方案(1)光纖直連方案：RRU和DU之間通過(guò)光纖直連，無(wú)需光傳輸設(shè)備，時(shí)延最低，成本低；劣勢(shì)是需要大量光纖資源和管道敷設(shè)資源。在光纖光纜充足區(qū)域首選方案。(見(jiàn)圖5)(2)無(wú)源彩光方案：將多路波長(zhǎng)復(fù)用到一根光纖傳輸，可以節(jié)省光纖資源，無(wú)源設(shè)備不需加電，維護(hù)簡(jiǎn)單。劣勢(shì)是需要將灰光模塊替換為昂貴的彩光模塊，對(duì)項(xiàng)目交付人員資質(zhì)要求較高。在光纖資源匱乏區(qū)域備選方案之一。(見(jiàn)圖6)(3)WDM/OTN方案：采用WDM/OTN實(shí)現(xiàn)多個(gè)站點(diǎn)多路前傳信號(hào)的復(fù)用和透明傳輸，將成熟的傳輸回傳方案應(yīng)用于前傳網(wǎng)絡(luò)。劣勢(shì)是波分傳輸設(shè)備成本高，每個(gè)機(jī)房需

10、配置一套局端OTN,每個(gè)站點(diǎn)配置一套客戶(hù)端OTN。適用于光纖資源不足區(qū)域。(見(jiàn)圖7)2.2前傳網(wǎng)絡(luò)的對(duì)光纖光纜需求量化分析考慮到前傳網(wǎng)絡(luò)光纖直連仍是目前主流和首選的方案，重點(diǎn)針對(duì)光纖直連進(jìn)一步量化需求，針對(duì)集中部署和分布式部署的兩種方案，得出光纖光纜的需求約在6億芯公里，至少是4G用量的3倍。2.2.1DU和CU集中部署，前傳網(wǎng)絡(luò)用光纖直連在光纖資源充足區(qū)域，DU和CU集中放置在中心機(jī)房，RRU到中心機(jī)房通過(guò)光纖和DU直連，見(jiàn)圖8。和4G的對(duì)比見(jiàn)表2:(1)首先5G的總基站數(shù)量保守估計(jì)是4G的兩倍。(2)宏基站和小基站的比例將從7:3變?yōu)?:6,原因是5G頻段高，基站密度大，需要大量的小基站進(jìn)

11、行補(bǔ)盲和室內(nèi)覆蓋。(3)宏基站的扇區(qū)增加。傳統(tǒng)4G的宏基站以3扇區(qū)的配置最為常見(jiàn)，即一個(gè)基站帶3個(gè)RRU,到5G時(shí)期扇區(qū)配置會(huì)增加，出現(xiàn)大量6扇區(qū)甚至更多扇區(qū)的配置。我們保守預(yù)估一個(gè)基站平均帶4.5個(gè)RRU。(4)4G時(shí)期，RRU和BBU的平均拉遠(yuǎn)距離在1km2km。至U5G時(shí)期，RRU和DU之間的距離最遠(yuǎn)可達(dá)到20km。(5)與4G相比，5G時(shí)期的集中部署比例更大，一個(gè)是建網(wǎng)成本逐年增加，此外5G的無(wú)線(xiàn)云化以及移動(dòng)邊緣計(jì)算的系統(tǒng)需求，對(duì)于集中部署的要求更大。集中部署的比例從50%提升到70%。(6)前傳接入的增加也對(duì)DU-CU間的傳輸帶寬需求增加。由于4G時(shí)BBU并沒(méi)有拆分為DU和CU,這一

12、部分是純?cè)隽俊?.2.2DU和CU分開(kāi)部署，前傳網(wǎng)絡(luò)用光纖直連在光纖資源不充足區(qū)域，DU和CU分開(kāi)部署，DU和RRU就近部署，RRU到DU機(jī)房通過(guò)光纖直連，這種部署方案前傳光纖用量較少。DU到CU之間通過(guò)環(huán)網(wǎng)匯聚聯(lián)接。參見(jiàn)圖9。和4G的設(shè)備對(duì)比見(jiàn)表3:(1)4G時(shí)期，RRU和BBU的就近部署平均距離在0.5km左右。至U5G時(shí)期,就近部署距離約為1kmo(2)分開(kāi)部署方案在5G時(shí)期的比例從50%下降到30%,僅在光纖資源不足區(qū)域考慮分開(kāi)部署?？傮w來(lái)說(shuō)，前傳網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)RRU和DU之間首選的連接方式還是光纖直連，但從運(yùn)營(yíng)商角度，綜合考慮到光纖復(fù)用、城市管網(wǎng)敷設(shè)條件、成本控制等情況以后，我們初步測(cè)算由5G前傳網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)變化帶來(lái)光纖的增量大約在6億芯公里,約是4G的34倍。在過(guò)去的12年里，光纖用量第一位是光纖接入網(wǎng)FTTH,約占60%以上，其余是無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，約占20%o而到了5G時(shí)代，光纖用量最多將來(lái)自前傳網(wǎng)絡(luò)