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光模块:5G和IDC双轮拉动需求
发布时间:2019-02-15 16:04:360  

最近,IMT-20205G)推进组发布《5G承载光模块》白皮书,阐述了5G承载光模块应用场景及发展现状、前传和中回传关键光模块技术方案、核心光电芯片产业化水平分析等内容,进一步推动了5G承载网建设进程。5G 承载网结构的变革带动光模块约3700万个的需求,市场空间约600亿。光模块不仅在5G通信中有关键作用,还是数据中心(IDC)的核心部件。近年来伴随数据流量的爆发和云计算的发展,数据中心建设进入景气周期,而数据中心架构的改变大幅拉动了40G100G光模块的需求。光模块的需求量在二者的双轮驱动下将有显著提升。

 

5G承载网变革拉动光模块600亿空间

光模块是光通信的核心部件,它主要完成光电转换和电光转换,把发送过来的电信号转换成光信号,通过光纤传输到达接收端后,再把光信号转换成电信号。光模块产品的应用包括数据宽带、电信通讯、数据中心、安防监控和智能电网等行业,其中电信通讯是两大重要市场之一。

为满足5G技术要求,移动运营商引入了“C-RAN”网络接入构架,进而带着承载网也发生了巨变。5GRAN接入网络将从4G/LTEBBU(基带处理单元)、RRU(射频拉远单元)两级结构,演进到:CU(集中单元)、DU(分布单元)和AAU(有源天线单元)三级结构。基于5GRAN架构的变化,承载网由三部分构成:前传(AAU-DU):传递无线侧网元设备RRUDU间的数据;中传(DU-CU):传递无线侧网元设备DUCU间的数据;回传(CU-核心网):传递无线侧网元设备CU和核心网网元间的数据。目前对5G承载网市场空间的预测均基于对以上三部分的预测。

5G承载网对光模块的需求主要来自前传、中传和回传、承载网核心环。

5G前传光模块总需求预测约250亿元。目前5G前传主流方案有光纤直连、无源WDM、有源WDM/OTN三种方案。中银国际证券预测,前传承载技术方案中光纤占领70%市场额,有源WDM/OTN占领20%的市场,无源WDM占领剩余的10%市场。目前4G基站设备的6G/10G光模块无法满足5G对应的传接需求,因此5G前传光模块速率25G为主。在前传,一个宏基站对应着3AAU,而每个AUU需要2个前传光模块。按照440万个基站来计算,前传共需要2640万个光模块,主要为25G光模块。目前25G SFP28 10km 灰光光模块价格约为1400/个。预测光模块价格在承载网大规模部署(2021年)逐年下降20%,价格约900/个。彩光光模块预测其价格为灰光光模块价格的1.5倍,则是1350/个。根据先前预测,70%前传使用光纤直连方案(灰光光模块),20%前传使用有源WDM/OTN(灰光光模块),10%前传使用后无源WDM(彩光光模块),测算得市场空间为249.48亿元。

5G中传和回传光模块总需求预测约227亿元。5G中传和回传对于承载网在带宽、组网灵活性、网络切片等方面需求基本一致,可采用统一的承载方案。中传带宽为25G,回传带宽为100G。根据中国电信模型,以一个大型城域网为例,接入环有8个节点,汇聚环有4个节点,核心环有4个节点。接入环:汇聚环:核心环的带宽8:4:1的比值,预测中传使用25G光模块,回传使用100G光模块,中传距离为10-40km,回传为40-80km,中传光模块个数等于宏基站数量的两倍为880万个,回传光模块个数等于宏基站数/接入环节点数*2,为110万个。

价格方面,先前得到25G SFP28 10km 彩光光模块的预测价格是900/个,彩光光模块的预测价格是1350/个。而100G 40km CFP2灰光光模块,市价大约1.95万元/个,同样预测光模块在价格在承载网大规模部署(2021年)逐年下降20%,则价格为1.25万元/个,彩光光模块约为灰光光模块价格的1.5倍,则价格为1.88万元/个。前传中灰光光模块和彩光光模块数量比值为9:1,认为中传、回传中中彩光和灰光的比值不变,因此中传光模块的平均价格=90%*25G灰光)+10%*25G彩光)=945/个,同理回传光模块的平均价格=90%*100G灰光)+10%*100G彩光)=1.31万元/个。因此,预计中传、后传光模块总需求约227亿元。

5G核心网光模块总需求预测约141亿元。根据中国电信5G承载模型,我们预测5G核心环带宽为200G,距离为80km左右。数量多方面,核心环光模块个数=宏基站数/接入环节点数/汇聚环节点数*2=440/8/6*2,约为18.3万个。光模块价格方面,200G 80km彩光光模块价格为12万元左右。根据同样部署价格按每年20%的减少速度进行预测,光模块价格为7.7万元/个。核心网光模块总需求约为18.3*7.7万元/=140.91亿元。

综上中银国际证券预测5G承载网将带来光模块总市场带来约620亿元的增长。

根据过往移动网络发展历程,承载网一般需要提前1-2年时间进行部署。基于计划2020年实现5G商用的目标,2018年底、2019年将迎来大规模5G承载网建设;2021-2022年为高速发展时期,对光模块需求的推动迅猛;2022年以后,承载网建设放缓,光模块增长趋缓。

IDC成光模块强劲新下游

过去光模块的下游主要是通信设备商和运营商,行业景气度要看运营商资本支出的脸色而近年来随着云计算的发展和数据流量的暴增,互联网巨头的数据中心建设开支逐年提高,成为光模块采购的主力下游之一。

根据思科 Global Cloud index 2016-2021 的报告,到 2021 年全球数据中心流量将从 2016 年的 6.8ZB 增长到 20.6ZB,增长三倍,数据流量的复合增长率为 25%。海外互联网巨头的云服务业务最近两年也在快速增长中,如亚马逊2015年一季报单独公布云服务业务数据起,季度复合增长率为18.97%,简单年化复合增长率达到75.88%;微软公云服务业务2018年三季度营收23.76亿美元,同比增长182%。软件上云、服务上云、数据上云等成为互联网巨头们的主营业务,且盈利模式渐渐清晰起来,有动力继续投资IDC。美国计算渗透率已达到60%,而我国云计算渗透率仅30%,国内市场也很广阔。IDC作为一种新基建,整个行业正处于上升期。

技术上,传统的数据中心前端网络划分为核心层、汇聚层和接入层,而低延时需求促使架构向两层转变,这提升了光模块需求。三层架构下IDC单机柜需配备840G模块和0.8100G模块,两层架构下单机柜需配备4010G模块和4100G模块或840G模块。两层架构将显著提升高速(40G100G)光模块的需求量。

中国产业信息网预计到2020年全球10G/40G/100G光模块收入将达到43.5亿美元。其中,40G100G的年复合增长率将分别达9.0%24.5%。根据ovum数据,100G产品未来会成为数据中心内部高速光模块主流产品,全球需求量2021年增长到接近1600万个,40G产品作为过渡将逐步被取代。

整体市场来看,数通与电信为两大主力下游,而数通领域高速光模块需求增长高于整体增长,数通光模块占比将逐步提升,未来可期。标的上,光迅科技和中际旭创值得关注,二者分别面向于电信市场和数通市场,将分别受益于5G 建设和IDC建设的推进。

 

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