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1、5G 催生万亿市场

1.1 5G 性能优势明显

5G是第五代移动通信网络的简称。相比前几代移动通行网络,5G在用户体验速率、 连接数密度和时延方面具备明显的优势,如具备0.1~1Gbps的用户体验速率、每平方 公里一百万的连接数密度以及ms级的端到端时延等。

1.2 四大技术场景

根据IMT-2020(5G)推进组《5G概念白皮书》中的预计,5G主要有连续广域覆盖、 热点高容量、低功耗大连金艺彬接和低时延高可靠四个技术场景。其中连续广域覆盖和热点 高容量主要满足未来的移动互联网业务需求,低功耗大连接和低时延高可靠主要满足 未来物联网市场需求。

连续广域覆盖场景以保证用户的移动性和业务连续性为目标,随时随地(包括高 速移动等恶劣环境下)为用户提供无缝的高速业务体验。

热点高容量场景主要在局部热点区域,为用户提供极高的数据传输速率(1Gbps以 上的用户体验速率),满足网络极高的流量密度需求。

低功耗大连接场景主要以智慧城市、环境监测、智能农业、森林防火等以传感和 数据采集为目标的应用场景,该场景的特点是小数据包、低功耗、海量连接等。

低时延高可靠主要满足车联网、工业控制等垂直行业的特殊应用需求,特点是需 要为用户提供毫秒级的端到端时延和接近100%的业务可靠性保证。

1.3 AR/VR 大规模应用成为可能

眩晕感是制约AR/VR应用的主要瓶颈。当前消费者在体验VR过程中还时常有眩晕感, 眩晕一定程度上是因为时延,就是当VR体验者做出动作,整个系统从监测动作到将运 动反映到VR视野中会有一定的延迟滞后,此时观众就会感到晕。眩晕感的存在极大的 制约了AR/VR的大范围紫微斗数实验室应用。

5G可以解决眩晕感,有助于AR/VR的大规模应用。相比当前4G大约70ms的时延,5G 数据张均若传输的延迟将不超过1毫秒,可以有效解决数据时延带来的眩晕感。与此同时,5G 高带宽、高速率特性,可以有效解决VR内容的传输问题,推动其大规模应用。

1.4 自动驾驶或将来临

V2X是自动驾驶的关键。V2X无线通信是汽车制造商和无线生态系统针对汽车和道 路联网提出的新型通信技术。V2X利用网络和其他物体为汽车提供距离更长的非视距视大清贵妃传 图以及云计算能力,从而对光探测和测距等自动驾驶功能形成补充。

5G商用可以加速自动驾驶的到来。5G是V2X联网的基础,依靠5G的低时延、高可靠、 高速率、安全性等优势,可以有效提升对车联网信息及时准确采集、处理、传播、利 用、安全能力,有助于车与车、车与人、车与路的信息互通与高效协同。5G的商用可 以加速自动驾驶的到来。

1.5 物联网重新定义众多行业

5G的四大技术场景中,低功耗大连接和低时延高可靠场景主要面向物联网业务, 重点解决传统移动通信无法很好支持地物联网及垂直行业应用,如促进智能制造的推 广、推动远程医疗应用快速普及等。

促进智能制造的推广。智能制造闭环控制系统中,传感器(如压力、温度等)获取到的信息需要通过极低时延的网络,将数据传递到执行器件(如:机械臂、电子阀 门、加热器等),以完成高精度生产作业的控制,并且在整个过程需要网络极高可靠性, 来确保生产过程的安全高效。5G可以为用户提供毫秒级的端到端时延和接近100%的业 务可靠性保证,可以很好的促进智能制造的推广。

推动远程医疗应用快速普及。通过将5G技术引入医疗行业,将有效满足如远程医 疗过程中低时延、高清画质和高可靠高稳定等要求,推动远程医疗应用快速普及,实 现对患者(特别是边远地区患者)进行远距离诊断、治疗和咨询。中国通信院预计, 到2030年,我国远程医疗行业中5G相关投入(通信设备和通信服务)将达640亿元。

1.6 5G 催生万亿市场

5G不仅可以为我们带来AR/VR、自动驾驶和物联网等体验,也将给整个产业链创造 万亿规模的市场。根据中国信通院的估算,5G在2020、2025和2030年的直接产出分别 是4840亿元、3.3万亿和6.3万亿元,十年的年均复合增速为29%;期间的间接产出则分 别为1.2、6.3、10.6万亿元,年均复合增长率为24%。

5G商用初期,运营商将开展大规模网络建设。在这一阶段,设备制造商将是5G的 主要受益者。5G商用中期,换机潮预计将来临,来自用户的终端设备支出和电信服务 支出有望获得快速增长。这一阶段,终端设备厂家及其产业链受益明显。进入5G商用 中后期,随着5G终端和网络的持续渗透,与5G相关的信息服务业将迎来爆发式增长。 这一阶段,互联网企业将笑傲整个5G产业链。

中国信通院预计,2020年,网络设备和终端设备收入合计约4500亿元,占直接经 济总产出的94%;2025年,终端设备和电信服务支出分别为1.4万亿和0.7万亿元,占到 直接经济总产出的64%;2030年,互联网信息服务收入达到2.6万亿元,占直接经济总 产出的42%。



2、5G 离我们多远?

从移动通信技术发展历程来看,每一代移动通信技术从起步、成熟到被下一代技 术代替的周期基本为十年。

5G最终的商用时间取决于三个因素,5G国际标准的制定、各国的推进计划、各运 营商的商用规划。其中,5G国际标准由3GPP组织负责制定,ITU最终敲定,根据目前的 规划,5G最终标准计划于2020年确定;各国的推进计划由各国的相关机构根据ITU的5G 标准推进时间来确定,时间点各不相同;运营商的商用规划依自身情况确定,韩国运 营商动作最快,2019年1月正式商用,美国、英国、中国运营商则紧随其后。

2.1 初步标准2019 年确定,2020 年发布最终标准

ITU:5G最终标准将于2020年10月定稿。国际电信联盟(ITU)是主管信息通信技 术事务的联合国机构,负责分配和管理全球无线电频谱与卫星轨道资源,制定全球电 信标准。2012年,ITU开启5G标准研究。根据其发布的5G推进时间表,5G初步技术标准 将于2019年6月敲定,最终标准预计在2020年10月的ITU第36次会议中最终确定。

3GPP:第一阶段NSA和SA标准已经冻结,5G最终标准预朱安婕计于2020年3月完成。3GPP 标准化按Release计划的制定。其中R8~R9为LTE标准,R10~R11为LTE-A标准,R13为LTE-Pro标准,R15为5G标准。R15主要满足5G三大应用场景中的eMBB和URLLC游戏名字,天王星,四级成绩,R16则 满足全部的5G三大场景。根据3GPP的5G标准推进时间表,R15预计将于2019年6月冻结,R16将于2020年3月完成提交给ITU并最终确定。

2.2 各国商业化进展:韩美先行,中日欧紧随其后

根据目前各国发布的5G商业化进展,5G将于2019年正式进入商业化阶段。其中, 韩国最早,该国三大运营商在2018年12月1日同步在韩部分地区推出5G商用服务;美国 紧随其后,2018年12月21日,AT&T在全美12个城市率先推出移动5G服务;中国位列5G 商用第一阵营,中国移动预计2019年6月开始5G商用;日本和欧盟则预计将于2019年下 半年开启5G商用。


3、5G 产业链分析

通信网络由接入网、承载网和核心网构成。接入网中基站是核心,主要任务是完 成通信数据的收发;承载网位于接入网和交换机之间的,用于传送各种语音和数据业 务的网络,通常以光纤作为传输媒介;核心网主要作用是对承载网传送过来的数据进 行管理、将传送过来的数据连接到不同的网络上。

5G产业链分析。5G网络的投资主要是对接入网中的基站、承载网、核心网中的机房/数据中心的建设。另外,5G到来后也会给智能终端的射频模块带来明显变化,相关 产业链也将受益。因此,我们主要从终端射频前端、基站、承载网、核心网中的机房/ 数据中心角度分析5G产业链的投资机会。

4、基站端:天线、PCB 量价齐升,小基站需求迎来爆发

4.1 基站天线:新技术、新架构驱动天线价值提升

大规模阵列天线(Massive MIMO)是提升频谱效率的关键技术。受限于站址和频 谱资源,为了满足超高的用户体验速率需求以及物联网应用情景中的多用户接入能力, 除了需要尽可能多的低频段资源外,还要大幅提升系统频谱效率。大规模天线阵列是 其中最主要的关键技术之一。Massive MIMO技术通过在基站端安装几百根天线,从而 实现几百个天线同时发数据,以达到提升频谱效率和系统容量。

新技术、新架构驱动天线价值提升。相比于传统的TDD网络的天线基本是2天线、4 天线或8天线,Massive MIMO在基站安装的天线可以达到128、256根或更多,更多的天 线也意味着5G天线模块更高的价值。此外,5G基站架构的升级——天线和RRU一体化为AAU,将使5G基站天线价值得到进一步的提升。

4.2 PCB:5G 时代量价齐升

4G宏基站天线系统、RRU和BBU三大模块PCB总价值量约为5492元。截止2018年,中 国大陆4G基站总量约为372万站,其中2018年新增约为44万站,假设2014-2018年中国 大陆4G基站建设量占比全球约为45%-60%(各年份不同,前期占比高,后期低,因中国4G进展快于全球平均,渗透率高于全球平均,非中国大陆地区后续4G基站建设力度和 时间跨度将超过中国),则全球各年份4G基站假设用PCB市场空间约为50-90亿元。对应CCL单一年份的全球市场空间约在10-20亿元之间。

5G宏基站PCB价值量是4G(4692元)的3.2倍。5G宏基站内PCB价值量约为15104元/ 站,室分站PCB价值量约是宏站的30%-40%,约5286元/站。可以看出,5G宏基站PCB价 值gogoanime量是4G(4692元)的3.2倍,提升空间比较大。考虑5G建设进度,假设2018-2022年 宏基站和室分站布设节奏,可以得出单一年份5G基站建设对PCB带来的增量市场空间(假设单站PCB&CCL价值量每年下降6%)。可以看出,2022-2023高峰年度,5G基站建设 带来的PCB单年度需求约为210-240亿元(其中中国大陆约占50%-60%),相比于4G时代 的80亿元,是接近3倍的提升。对应CCL(大部分均为高频高速CCL)市场空间约为80亿 元(其中中国大陆约占50%-60%),对应4G时代的25亿元是接近3倍的提升。

4.3 小基站:超密集组网下需求有望爆发

超密集组网是5G的核心技术。高频段是未来5G网络的主要频段,网络覆盖性能较 弱,因此需要提高网络密度,以实现5G网络的高流量密度、高峰值速率性能。为了满 足热点高容量场景的高流量密度、高峰值速率和用户体验速率的性能指标要求,小基 站将于宏基站组成超密集组网架构。

宏基站负责低速率钟二郎吃鬼、高移动性类业务的传输,微基站主要承载高带宽业务。以上 由宏基站负责覆盖以及微基站间资源协同管理,微基站负责容量的方式,实现接入网 根据业务发展需求以及分布特性灵活部署微基站,从而实现宏基站+微基站模式下控制 与承载的分离。通过控制与承载的分离,5G超密集组网可以实现覆盖和容量的单独优 化设计,解决密集组网环境下频繁切换问题,提升用户体验,提升资源zxvi利用率。

在5G建网的初期阶段,基站的建设主要以宏基站为主,再用小基站作为补充,加 大、加深覆盖区域。在实现5G基础广泛覆盖后,随着5G网络的深入不部署,小基站的 需求将进一步扩大。中商产业研究院预计,5G宏基站将从5G建设初期2019年的98万个 增长到5G商用中期2025年的1180万个。毫米波高频段的小站覆盖范围是10-20m,应用 于热点区域或更高容量业务场景,其数量保守估计将是宏站的2倍。

4.4 重点公司梳理

5G时代,Massive MIMO技术、基站架构的升级、基站的建设直接提升了天线、PCB 等产业链环节的价值。此外超密组网技术的引入,使小基站数量在5G时代有望显著增 长,国内小基站供应商预计将在未来几年明显受益。产业链受益标的方面主要有,天 线的通宇通讯、京信通信等;布局PA易升宝的武汉光谷、大富科技等;PCB相关上市公司如, 深南电路、东山精密、沪电股份等;光模块企业中际旭创、光迅科技等;布局小姐姐的男朋友基站 的京信通信、邦讯科技等。


5、终端:5G 引发手机射频前端变革

5G对手机射频模块的变革在于:(1)5G增加的新频段直接提升了射频器件的需求; (2)毫米波的引入使适用于高频的BAW滤波器需求明显增加;(3)MIMO技术升级带来 了天线及相关器件需求;(4)5G的高频通信使射频制作工艺从目前的GaAs升级到了GaN。Yole预计,受益5G,射频前端市场规模有望从2016年101.1亿美元增长到2022年的227.8 亿美元,6年复合增速14.5%。其中,滤波器6年复合增速达到了21%。

产业链相关公司有望受益射频前端变革。信维通信、麦捷科技、天通股份积极布 局SAW滤波器;紫光展锐、汉天下、中铺微电子进入PA领域;天线方面则有欣慰通信、 立讯精密和硕贝德;此外,国内电感龙头顺络电子也有望受益5G带来的射频变革。

5.1 射频前端:手机通讯的核心器件

手机射频模块是手机内部负责高频无线电波的接收、发射和处理的模块,它由天 线、射肉番少女频前端和射频芯片三部分组成。天线主要负责射频信号和电磁信号之间的相互 转换;射频芯片主要负责射频信号和基带信号之间的相互转换;射频前端负责将接收 和发射的射频信号进行放大和滤波。目前手机射频芯片多乐朗乐读与基带芯片集成在主芯片内, 天线则设计为单独的模块,射频前端因制作材料的不同难以与芯片集成,且射频前端 器件种类较多,因此会分成多个不同功能的射频前端模块。

天线开关、滤波器、双工器、PA、低噪音放大器是组成射频前端的主要部件。其 中天线开关负责不同射频通道之间的转换;滤波器负责射频信号的滤波;双工器负责FDD系统的双工切换和接收发射通道的射频信号滤波;PA负责发射通道的射频信号放大; LNA负责接收通道的射频信号放大。

5.2 新频段催生新的射频器件需求

Sub-6GHz和毫米波频段组成5G标准频谱。3GPP在2017年12月RAN#78会议上,正式冻结并发布了5G标准。5G NR的频率范围分别定义为爸爸不要射不同的FR:FR1与FR2。频率范围FR1 即通常所讲的5G Sub-6GHz(6GHz以下)频段,频率范围FR2则是5G毫米波频段。各国 也针对上述标准确定了本国的5G频段。由于各国5G频段并不相同,同时5G手机需要兼 容2G、3G、4G,未来5G所支持的频段数量预计会在50个以上,明显高于4G的41个。

新频段催生新射频器件需求。新增一个频段需要增加相应频段的滤波器、天线开 关、PA等射频前端器件,以支持信号在该频段的顺利发射与接收。5G增加新的频段, 直接带来射频前端里滤波器、功率放大器、天线开关以及电容电阻电感的单机需求。 因此,未来5G所支持频段的上升将驱动射频前端需求的显著上升。

BAW 滤 波 器 需 求 大 增 。5G 采 用 的 新 频 率 范 围 在FR1(450MHz-6000MHz) 和FR2(24.25GHz-52.6GHz),适用于高频的BAW滤波器(2.1GHz以上)预计将取代原先的SAW滤波器(适用于2.1GHz以下)。

5.3 MIMO 技术提升天线需求,高频通信引发工艺变革

MIMO技术提升天线及相关器件需求。MIMO技术在发射端和接收端采用多根发射天 线和接收天线,通过空分复用提升速率和容量。目前44MIMO要求在手机端采用4根天 线进行接收,而每根天线均需要一整套的射频前端模块,射频前端后舍男生不得不爱器件的数量将成倍 增加。未来5G时代的手机可能集成8根、16根甚至更多的天线,射频前端器件的数目会 更加庞大。

高频通信引发射频制作工艺变革。毫米波是5G时代的核心技术,高频通信的出现 将对手机射频前端器件的性能和制作工艺提出更高的要求。预计PA和LNA主流的制作材 料将从目前的GaAs升级到GaN等高频特性更好的材料。

5.4 滤波器市场增量最大,相关企业有望受益

射频前端市场进入快速成长期,滤波器市场增量最大。Yole预计,受益5G,未来 几年射频前端市场有望从2016年101.1亿美元增长到2022年的227.8亿美元,6年复合增 速14.5%。其中,滤波器变动最大,其市场规模将从2016年的52.08亿美元增长到2022年的163亿美元;天线调谐器预计从2016年的0.36亿美元增周鹏无敌化学长到2.72亿美元;射频开关 预计从10.26亿美元增长到20.14亿美元;PA/LNA预计从2016年的38.48亿美元增长到2022年的41.87亿美元。 伊达政宗全歼友军

美日企业主导射频产业,国内企业市场份额规模偏小。目前射频产业主要由美国 和日本企业主导。从射频前端来看,Murata、TDK、Taiyo Yuden和Skyworks是SAW滤波 器主要玩家;Avago和Qorvo则基本垄断了全球BAW滤波器市场;Skyworks、Qorvo和Murata基本瓜分了全球PA市场。国内企业方面,信维通信、麦捷科技、天通股份积极 布局SAW滤波器;紫光展锐、汉天下、中铺微电子进入PA领域;天线方面则有信维通信、 立讯精密和硕贝德;此外,国内电感龙头顺络电子也有望受益5G带来的射频变革。

5.5 重点公司梳理

5G的到来不仅使手机射频前端模块需求量大增,滤波器预计也将从SAW过渡到BAW, 此外5G的高频通信也使射频制作工艺从目前的GaAs升级到了GaN受到了较大变革,相关产业链将明显受益,如布局滤波器和天线的信维通信、麦捷科技、电感企业顺络电子、GaN企业三安光电等。

6、核心网&承载网:通信设备、光模块和光纤需求最大

6.1 系统设备商:5G 建设的直接受益方

全球5G建设给通信设备厂商带来新的发展机会。在5G规模商用前期,运营商将开 展大规模网络建设,其中,设备投资占比最大。中国信通院预计,到2020年仅国内市 场,电信运营商在5G网络设备商的投资将超过2200亿元,全球市场更是数倍于此的投 资,5G建设将给系统设备商带来新的发展机会。

中国设备厂商已从竞争中胜出,市场份额逐步扩大。凭借集成创新、低成本等优 势,以华为、中兴等国内企业在全球的市场份额逐步扩大,目前已经成为全球领先的 网络通信设备供应商。根据IHS在2017年的预测数据,华为以28%的市场率成为通信设 备市场最大的赢家,爱立信和诺基亚分裂二三位,国内企业中兴通信则以13%的市占率 名列第四。

6.2 光模块:5G 网络建设带动需求显著增长

光模块主要用于实现电-光和光-电信号的转换。光模块由光发射组件(含激光器)、 光接收组件(含光探测器)、驱动电路和光、电接口等组成,主要用于实现电-光和光- 电信号的转换。在发送端,电信号经驱动芯片处理后驱动激光器(LD),发射出调制光 信号,通过光功率自动控制电路,输出功率稳定的光信号。在接收端,光信号输入模 块后由光探测器(PD)转换为电信号,经前置放大器后输出相应速率的电信号。

光模块是5G网络建设的关键。5G承载网络一般分为城域接入层、城域汇聚层、城 域核心层/省内干线,实现5G业务的前传和中回传功能,其中各层设备之间主要通过光 纤实现信号传输,光模块是其中实现光电信号转换的关键。

5G网络建设带动光模块需求的爆发。假设每个宏基站1个DU连接3个AAU,每个DU用 三对光模块,每个AAU使用1对光模块,预计一个宏基站将使用8个光模块。在5G建设高 峰期预计每年需要建设1000万以上的宏基站,因此仅基站前传部分每年就需要上亿个 光模块,加上中传、城域网和骨干网部分,预计未来5G网络的建设将带动光模块需求 的爆发。

低端光模块已实现国产替代,高端仍密爱被日美垄断。从全球市占率来看,国内光模 块企业实力仍较为薄弱,全球光模块市场前十大厂商中只有光迅科技(市占率5.6%), 市占率也只有5.6%,其余基本为日美企业。从产品上来看,国内企我为主角播撒智商业还是以10Gb/s及 以下的低端市场为主,25Gb/s以上市场基本被海外公司把持,进口替代空间大。

6.3 光纤:密集组网下需求弹性大

光纤通信是利用光纤来传输信息的通信系统。光纤是由中心的纤芯与纤芯外面的 包层构成的玻璃纤维。光纤具有极低的衰耗系数,再加上适当的光发送和接收设备、 光放大器、前向纠错与RZ编码调制技术等,可使其中继距离达数千公里以上,而传统 电缆只能传送1.5km,微波50km,根本无法与之相比拟。光纤通信系统,就是利用光纤 来传输携带信动动爆息的光波,以达到通信的目的。

密集组网下光纤需求弹性大。5G承载网络由前传、中传、回传三部分组成。5G业 务存在大带宽、低时延的需求,光传送网提供的大带宽、低时延、一跳直达的承载能 力,具备天然优势。由于5G时代频段高、覆盖能力较大差,比1.8GHz频段差14dB,因 此前传部分还要同时部署宏基站和小基站。各基站间都需要光纤相连,因此对光纤需求将明显增大。Fiber BB Association预计5G光纤用量是4G的16倍,即使考虑我国4G 基站密度高,基站数不会增加那么多,但预计光纤用量仍将在4G的2倍以上。

6.4 重点公司梳理

通信设备相关公司包括中兴通讯、烽火通信等;光模块企业光迅科技、中际旭创 等;光纤受益公司包括亨通光电、烽火通信等