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丁丁一进一出动态图报道2019年丁丁一进一出动态图5G基站、光模块、天线及5G物联网带动经济发展前景分析[图]_丁丁一进一出动态图官网资讯

2019年09月03日 13:19:49字号:T|T

    据调查预测,假设2020年5G开始正式商用,预计当年将带动约4840亿元的直接产出,2025年、2030年将分别增长到3.3万亿、6.3万亿元,十年间的年均复合增长率为29%。在间接产出方面,2020年、2025年和2030年,5G将分别带动1.2万亿、6.3万亿和10.6万亿元,年均复合增长率为24%。

2020-2030年5G直接和间接经济产出预测

数据来源:公开资料整理

    5G产业链分为五大部分,建设前期的网络规划,中期的基站系统包括无线、射频、大量的小基站,以及网络架构均有一定的变化;后期的网络运营维护和网络优化以及应用期的终端、物联网、VR等。

    5G相比于4G在时延、带宽、连接数量方面均有较大的提升,5G技术在多个层面进行了升级,新一代的通信技术升级将带来产业链上大量的投资机会。其中最重要的几项如大规模MIMO、基于滤波器组的多载波技术、全双工技术等、新型多址技术、毫米波通信、超密集组网、网络切片等。

    5G的总投资规模约为4G的1.5倍,建设周期我们测算大约5~7年。从各细分行业综合看,又以PCB、无线侧射频器件(滤波器、振子等)、主设备、核心网设备与传输设备、小基站等弹性最大,业绩爆发的确定性也更高。

5G投资预测

项目
依据
5G投资
规模
4G投资
规模
增长率
要点
总投资
工信部预测
11500
7450
54%
无线网络建设期5年,传
输网先行1年建设,建设
期3年
网络规划
约为总投资的2%左右,考虑到5G的架构更复杂,预计小幅增长。
1300
1200
8%
产业链最先受益,弹性较
基站天线
450万(不考虑宏基站和室分比例)*3(基站有3个扇区)*2000
元*(2~3)(综合考虑到天线数量增加8倍,天线的单体价值量
下滑)=市场空间600~900(亿元)
540-810
166
307%
大厂挤压小厂的份额,重
点关注与主设备的合作
程度
基站PA
频段数量新增到50以上,理论上每个频段要配置2个滤波器,
频段的数量增长将带来滤波器数量的成倍增加。
400
85
371%
弹性大,不确定性高,主
要为海外厂商
光模块
假设未来5G宏基站数量为320万个与4G基站数量接近,每个基
站3扇区,每个扇区需要4个100G光模块计算,大约有300-400
亿元市场空间。
300-400
180
94%
弹性大,重点关注市场份
额占相关厂商的营收比
基站PCB
由于5G采用大规模天线技术,支持信道aⅴ视频在线播放观看,4G的PCB单价每
平米价格为2000元,4G的天线为3跟而5G的天线将为8~16根,
PCB的层数和面积将会大大增加,预计5G的单价将为4G的1.5
倍,面积将为4G的2倍
345
115
200%
弹性大,最确定性品种
基站设备
5G全国共需要基站数量约为450万,以单价11.1万计算,5G投
资中仅基站主设备的投资规模约5000亿元
5000
2800
79%
弹性大,确定性强,关注
建设周期与业绩释放周
核心网设
核心网或将采用独立组网方式,核心网设备将支持切片和云化,
设备总价值量提升超50%以上
300
200
50%
弹性大,确定性强
传输网设
据运营商预计4G传输网投资规模约2000亿,5G将采用网络切
片技术,将分为硬件设备和软件定制化解决方案,预计增长30%
2600
2000
30%
弹性大,提前1年开启建
设周期
光纤光缆
基于C-RAN部署方式,RRU到BBU及其到汇聚点的前传、回传网
络将采用光纤连接。宏站450*2km*144*50%=6.48亿芯公里;小
站720*0.5km*144*0.5=2.59亿芯公里。总价9.07亿芯公里*50(单
价)=454亿
450
152
196%
重点追踪行业的产能和
价格情况
工程建设
4G的配套和工程建设约1350亿元,考虑到基站数量增多以及网
络结构更复杂等因素,预计工程建设和配套的增加30%
1800
1350
33%
弹性较小
小基站
预计小站单价为8000~10000元,小站数量为宏站数量1.5~2倍
540-900
40
10倍
弹性大,不确定强,建设
周期晚

数据来源:公开资料整理

5G产业链图

数据来源:公开资料整理

    一、基站

    5G的码率要远高于4G,根据香农定理,码率的提升带来信噪比的大幅提升,在维持基站功率变动不大的情况下,只有增加基站的密度才能解决。目前5G频谱3.5Ghz左右,4G的频谱在2.1-2.6Ghz,可以采用大规模天线的波束成形技术弥补频段提高带来的信号空间传播损耗增加,同时考虑到我国目前城市4G的组网密度已经很高的情况下,从连续覆盖的角度看,我们预计未来5G宏基站的密度将是4G的1.4倍左右。

    5G的覆盖将采用宏基站和大量小微基站想配合的组网形式,小基站特指小型一体化基站,主要区别于宏基站。小基站主要作用是“补盲”,主要是由于4G\5G技术工作在高频的频段,传统的基站覆盖盲点部分由小基站解决。在高频率高带宽的4G时代,小基站大大提升整体系统容量进而成为重要网络组成部分,在5G时代大量的小微基站有助于提升带宽和连接密度,预计未来小基站数目将超过大大超过宏基站的数目。小基站对于新进入者壁垒较大,主要是由于小基站的技术比较复杂,且基带处理单元(BBU)容易损坏,对维护的要求高,大全网色情的直播往往更具有优势。

    5G无线网建设周期为5年到7年,牌照发放后两三年为建设高峰期。据工信部统计截止到2017年底,全国4G基站数量为389万个,若考虑连续覆盖5G的密度为4G设备的1.5倍,5G全国共需要基站数量约为500万,以单价10万计算,5G投资中仅基站主设备的投资规模约5000亿元,相比于4G的基站主设备投资规模提升约40%。考虑到频谱、覆盖范围、成本等综合考量,假设5G的基站数量是4G的1.4倍达到450万个(不考虑小基站),小基站数量为宏基站数量的1.5~2倍,达675~900万个。

    二、光模块

    5G建设还将带来光模块市场的新的增长点,光模块主要应用于数据中心中,目前正经历从40G向100G升级的过程。而5G的接入网由BBU、RRU两级架构拆分为CU、DU和AAU三级架构,原有BBU的非实时部分拆分CU,而原4G的BBU剩余部分与部分物理层功能结合在一起结合成为AAU,原RRU剩余部分组成DU结构。此外,5G将需要建设2倍于宏基站的小基站,而每个小基站上下行网络将采用25G光模块。总之,5G网络的建设将直接推动光模块用量的提升。

5G承载组网架构

数据来源:公开资料整理

    除光模块数量的增长,5G组网中对光模块的速率提出进一步的要求。传统4G的6G/10G前传光模块已经无法满足5G前传的需求,需要更换速率更快的25G光模块,未来25G光模块的需求将大大提升;此外,与前传网络的传输速率提升相对于,承载网络也面临整体的升级。考虑到收敛比,我们假设回传网络中宏基站个数与接入层设备数为1:1,接入层与汇聚层的设备比例为8:1,汇聚层与核心层设备数量的比例为4:1。在回传网络的接入层将主要使用25G/100G,汇聚层采用100G/200G,核心层采用200G/400G光模块为主。

    5G的大规模建设将带来每年千万量级的光模块数量需求,但是值得提出的是高端光模块中芯片成本占比高达70%,然而国外厂商在高端光芯片领域的市场份额达到90%。提升核心光芯片技术是未来丁丁一进一出动态图厂商参与全球光模块市场竞争关键,也是国产自主可控的重要组成部分。

2019-2025年5G基站预测(万个)

数据来源:公开资料整理

2019-2025年小基站个数预测

数据来源:公开资料整理

2019-2025年光模块单价预测

数据来源:公开资料整理

2019-2025年市场空间预测(亿元)

数据来源:公开资料整理

2019-2025年5G光模块市场空间预测

数据来源:公开资料整理

    三、无线产业链格局

    1、滤波器

    射频器件是移动通信基站和天馈系统核心部件之一。基站设备主要包含3个部分:BBU(基站处理单元)、RRU(射频处理单元)、天馈系统,RRU主要功能是将BBU中的信号进行数模转换之后,对其进行调制解调,然后将这些信号进行功率放大,最终经由滤波器元件传送至天馈系统进行发射。射频前端模块由功率放大器(PA)、滤波器、双工器、射频开关、低噪声放大器、接收机/发射机等组成。其中功率放大器负责发射通道的射频信号放大;滤波器负责发射及接收信号的滤波;

    天线滤波器需求迎来数倍增长。到2020年,频段数量新增到50以上,理论上每个频段要配置2个滤波器,频段的数量增长将带来滤波器数量的成倍增加。

    预计,5G时代更高密度的宏基站和小基站将是推动RFPA市场规模成长最主要的动力来源。2016年全球RFPA市场规模约为15亿美元,到2022年时,市场规模将达到25亿美元,复合年增率(CAGR)为9.8%。传统的4G天线中,FDD采用2T2R天线需要4个基站滤波器,而TDD采用4T4R8通道天线,对应8G滤波器,在未来的5G天线方案中,将以64通道方案为主,通道数量数倍增长意味着滤波器的需求数倍增加。

    小型金属同轴腔体滤波器和陶瓷介质滤波器在未来一段时间内会同时并存。目前,中兴和诺基亚以小型金属腔体滤波器为主,华为和爱立信以陶瓷介质滤波器为主。金属腔体滤波器在部分指标上优于陶瓷介质滤波器,这主要是金属材料的性质所决定的,但是金属腔体滤波器的体积是陶瓷的4-5倍,重量比陶瓷介质滤波器的重。因此,在5G商用前期可能会更倾向小型金属腔体滤波器方案,后续过渡到陶瓷介质滤波器方案,两种方案会在一段时间内并存。

金属同轴腔体滤波器和陶瓷介质滤波器对比

滤波器种类
工作原理
优点
缺点
应用场景
金属同轴腔体滤波
电磁波在同轴腔体滤
波器中振荡
结构稳定、功率容量大,技术
工艺成熟
体积较大,
较重
3G/4G
陶瓷介质
滤波器
电磁波在介质材料内
部振荡
高Q值,低损耗,更小的尺寸,
更轻的重量,优良的温度稳定
工艺复杂
5G

数据来源:公开资料整理

    陶瓷介质滤波器对各项参数指标有较高的要求,制作工艺也较为复杂,制作流程包括原料合成、喷雾造粒、压制成型、烧结、研磨、金属化、制电极、调试、总测、QC检验、包装入库等环节。其中的原料合成、烧结、金属化、调试是制作的关键环节。于是对于陶瓷介质滤波器厂商来说,应具备如下条件:1、设计滤波器的能力,2、拥有陶瓷粉体配方,3、烧结的工艺(低温共烧陶瓷和超低温烧结陶瓷技术),4、金属化的自动化,5、调试的自动化。因此,陶瓷介质滤波器厂商具有较高的技术壁垒。

    陶瓷介质滤波器具有较高的技术壁垒,目前同业竞争压力较小,新进厂商的带来威胁也较小。目前,部分原生产金属腔体滤波器的厂商也在积极布局,未来介质滤波器的竞争压力不容忽视。目前介质滤波器的生产者大多都拥有粉体配方,来自上游的压力较小。当前介质滤波器的产量不算高,所以对于下游的议价能力略强,但长期来看,议价能力还是掌握在下游的设备商手中。

    2、基站PCB

    5G使用高频段,天线和射频板材对于介质传输损耗、导热要求极高,因此带来了对高频板材的需求。5G传输速率大幅提升,带来了对高速板的需求。5G使用MasiveMIMO技术,天线单元通过高频高速PCB集成,这也为单基站带来了新的增量。

    AAU中的射频元件,如:滤波器、双工器、PA等都将集成于PCB。AAU中天线的天线振子也将集成在PCB板上,PCB为2层或4层高频板。

    5G宏基站BBU部分PCB与4G基站相比在尺寸、数量方面变化不大。但5G传输速率大幅提升,对BBU的信息处理能力要求更高,带来了对高速板的需求。一方面是在覆铜板中用高速材料替代传统的FR-4。由此带来PCB单价的提升。另一方面是层数从4G时代的18~20层提升至5G时代的20~30层。

    5G基站BBU由一块背板和两块单板(主控板和基带板)组成。背板是层数多、尺寸大,制造工艺复杂,价值量高。单板包括主控板和基带板。

丁丁一进一出动态图5G宏基站PCB市场规模测算

数据来源:公开资料整理

    3、天线

    在移动通信系统中,天线是电路信号与电磁波的转换器,基站天线同时完成信号的发射和接收工作,是移动通信系统的关键组成部分。从2G到4G,移动基站天线经历了全向天线、定向单极化天线、定向双极化天线、电调单极化天线、电调双极化天线、双频电调双极化到多频双极化天线,以及MIMO天线、有源天线等过程。随着5G传输速率要求的提升,未来天线将采用大规模MOMI天线形式。

    我国天线经历了从2001年前的主要靠进口,后进入国产替代,到未来引领天线发展的逐步提升的过程。2001年以前,国外厂商通过主设备与天线打包垄断了国内的市场,国外的基站天线价格在2001年高达1万元。随着丁丁一进一出动态图三大运营商拆包集中采购,国产天线占比提升。但从全球市场上看,行业仍处于寡头垄断时期。据统计,截止2009年,仅Kathrein和Andrew两家市场占比79%,其专利壁垒严重阻碍了丁丁一进一出动态图天线品牌进入国际市场。打破专利壁垒后,国产天线占比持续提升,截止到2017年华为天线已经成为全球第一大天线生产商。

    预计全球Sub3GHz基站天线需求数量逐渐下滑但仍有较大体量,2018-2020年Sub3GHz基站天线全球每年需求量在450万副左右,其中丁丁一进一出动态图的需求约为150万套。随着随着2020年5G正式商用,未来天线将朝着多频、有源等复杂天线方向发展,单天线平均价格有较大提升(但按端口单价大幅下降),目前4G天线价格为2500元/副,预计未来5G天线的价格将上涨至3500元/套。预计到2020年全国5G天线需求量将达到250万套左右,我国2020年天线市场空间预计将达到87.5亿元。预计5G天线市场有望迎来量价齐升。

    天线有源化是未来天线发展趋势,意味着天线的下游客户将由运营商转变为基站设备商。华为天线是最大的赢家,华为是全球基站设备龙头厂商,同时华为天线也是全球基站天线龙头,华为天线主要通过东山精密、弗兰德、华龙等代工满足华为自身的需求,京信通信、摩比发展、通宇通讯与其他主设备厂商合作向运营商提供5G天线。

主要天线厂商与主设备商合作情况一览

天线厂商
主要合作设备商
合作情况
华为
华为
自产自销
京信通信
诺基亚、爱立信
主要客户为诺基亚和爱立信
美国康普
诺基亚
主要市场为北美地区
摩比发展
中兴、诺基亚、爱立信
主要为中兴通讯
通宇通讯
中兴、诺基亚、爱立信
2018年顺利开拓三家设备商、在手订单2000万元
Kathrein-Werke
爱立信
主要为爱立信

数据来源:公开资料整理

    四、5G物联网

    物联网作为5G的三大应用场景之一,随着5G牌照的发放,大规模建设临近,万物互联的时代即将开启。据研究机构MachinaResearch等机构预测,全球物联网市场规模将从2017年的1950亿美元增长到2022年的7728亿美元,年均增长率31.8%,其中丁丁一进一出动态图市场规模会从2017年的195亿美元增长到2022年的1546亿美元,年均增长率51.3%,高于全球平均增长率。并且预计到2022年,丁丁一进一出动态图市场规模在全球占比将达到20%,仅次于美国的22%占比。

2018-2022年全球及丁丁一进一出动态图物联网市场规模及预测

数据来源:公开资料整理

    目前各大无线模组厂主要研发生产蜂窝类无线模组(2G、3G、4G)和低功耗广域网(LPWA)无线模组,比如NB-IoT、eMTC和LoRa。其中2G无线模组大概20元一个,3G模组大概100元一个,4G模组大概200元一个,NB-IoT模组大概80元一个。目前2G模组占据大部分市场份额,随着3G/4G模组的价格降低,2G模组渗透率会逐渐下降。蜂窝数据类无线模组单价的降低是由市场规模扩大引起的,其中2G模组已接近历史地位,因为我们预计后续逐年单价降低5%;3G模组由于发展较为稳定,预计后续单价逐年降低10%;4G模组还属于新产品器件,毛利较高,后期市场扩张销量增加会较大促进价格下降,预计2018-2020价格下降10%,2021-2022由于5G模块开始上市,价格会较大幅度下降,达到15%。因此我们预测全球蜂窝数据类无线模组市场规模将由2017年的68亿元增长到2022年的200多亿元,年均增长率为24.5%。

    LPWA类无线模组是目前物联网发展的主力军,其优势明显,低功耗长寿命,并且2018年各大运营商NB-IoT组网逐渐完成,NB-IoT的渗透率会进一步提高,LPWA模组属于新产品,参考4G模组价格规律,预计2018-2020年价格会有10%的下降空间,2021-2022年会有15%下降。预测2018年和2019年LPWA模组会迎来大爆发增长期,之后会稳定增长,全球LPWA模组市场份额会从2017年的180亿元增长到2022年的991亿元,年均增长率40.7%。

2018-2022年全球LPWA类无线模组市场规模预测

数据来源:公开资料整理

    车联网行业市场空间广阔,进入加速发展阶段,或将成为5G最大应用。国家大力扶持车联网行业发展,发布刺激政策推动车联网发展。2018年底我国汽车保有量高达3.4亿量,比2017年增加2285万辆,增长10.51%,这为车联网的发展打下扎实的基础。截至2018年6月,共出台相关政策10余项。2017年智能网联汽车领域共完成融资超400亿元,全球车联网规模约为525亿美元,预计到2022年增加至1629亿美元,年复合增长率(CAGR)为25.4%。丁丁一进一出动态图车联网市场规模将从2017年的114亿美元增长到2020年的530亿美元,CAGR为36.0%,高于全球平均增长速度。预测,2020年,全球联网汽车的市场保有量将达3.8亿量,全球联网汽车销售增至9400万辆,2020年,车联网用户渗透率将高达30%以上,成为物联网中最强劲的市场。

2017-2022年全球、丁丁一进一出动态图车联网市场规模统计及预测

数据来源:公开资料整理

    5G使得车联网大量的信息传输得以实现。车联网本质上是车和车、人和车、车与路之间的通讯,而这之间的数据传输量巨大。根据调查数据显示,未来无人驾驶每分钟将消耗0.75GB数据量,每天将产生4000GB的数据,而5G技术能以超过每秒10GB的传输速度和106的/km²的连接密度,延迟能降至10毫秒以内,能提供1-5ms端到端时延和高至10Gbps峰值速率,这大大满足未来车联网环境的车辆与人、交通基础设施之间的通信需求。今年三大运营商在各大城市进行5G规模试验为试商用做准备。同时,2018年底,工信部向三大运营商发布了5G系统中的低频段试验频率使用许可,积极推动产业发展。

    相关报告:智研咨询发布的《2019-2025年丁丁一进一出动态图第五代移动通信技术(5G)行业市场全景调查及投资方向研究报告》

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