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2021年光通信行业全产业链发展结构分析及“十四五”投资战略研究预测

2021年光通信行业全产业链发展结构分析及“十四五”投资战略研究预测

 

(1)光通信产业链的整体概况:光通信是以光信号为信息载体的通信方式,其在电通信的基础上发展而来。相比于传统的电通信,光通信具有巨大传输带宽、极低传输损耗、较低成本和高保真等优势,光通信系统作为信息基础设施,在世界上得到了充分发展和大量应用。全球移动用户将突破72亿、移动互联网用户超过40亿,全球数据流量年复合平均增长率达25%以上,超过百万亿亿字节。作为信息网络的基础和战略性产业,光通信行业具有广阔的市场前景,是当前和未来国际产业技术竞争的制高点。

根据工信部发布的《中国光电子器件产业技术发展路线图(2018-2022年)》,光通信产业链主要包含光通信器件、光通信系统、光通信应用三部分。光通信器件是光传输网络中对光信号进行放大、转换和传输的各类功能器件,是光传输系统的重要组成部分。光通信器件根据工作时是否需要电源驱动,分为有源器件和无源器件。典型光有源器件包括激光器、光探测器、光放大器等。无源器件包括光连接器、光开关、波分复用器(CWDM/DWDM)、光滤波器等。一般来讲,有源器件主要负责信号变换和放大,无源器件主要负责信号的传输。

中金企信国际咨询公布的《2021-2027年中国光通信市场研究及投资建议预测报告

光通信元件产业链分析

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“十三五”以来,我国信息产业发展势头良好,产业体系不断完善,正日益成为我国创新发展的先导力量、驱动经济持续增长的新引擎、引领产业转型和融合创新的新动力。随着中国制造2025、互联网+等国家战略出台,大数据、云计算、物联网、智能移动终端等新一代信息技术迅猛发展,作为重要支撑的光电子元器件产业获得了前所未有的市场机遇,产业规模持续扩大。

(2)TO管帽在光通信领域的应用情况:TO管帽产品是光无源器件的一个重要分支,在光通信领域具有重要的应用价值。TO即晶体管外壳(Transistor Outline),是控制某种特殊导电电子外壳的国际行业标准名称。TO封装包含两个元件:管座和管帽。在光电子领域中,管座确保为封装元件提供电信号,管帽实现两大基本功能:一方面,TO管帽对传输和接收应用领域中的光学元件提供了持久可靠的保护,避免光学元件受到外界环境的干扰;另一方面,作为光学接口,TO管帽使光学信号的传输可靠性提高。

TO管帽可分为模塑TO管帽和焊接TO管帽,其中模塑TO管帽适用于传统的光学信号传输,其在对金属和玻璃进行密封处理时不使用任何其它材料,按照要求将玻璃直接熔融至金属框,并通过镀膜工艺使产品形成防反射镀膜、分光镀膜、过滤片等;焊接TO管帽则适用于包含特殊光学元件的各种精密应用。许多光学数据通信的应用必须以极高的精度传输或接收信号,在此过程中需要实现最佳的光效。焊接TO管帽由具有特殊光学性能的现成玻璃体构成,并使用专门的焊料玻璃将其永久性地焊接至金属框。之后,将管帽焊接至相应的管座可形成密封外壳,不仅为敏感元件提供长期保护,也实现了光学信号的精确传输。

TO管帽结构图

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光电子器件对外部环境的要求较高,湿度和某些化学物质都会对其造成损害。目前TO封装已被广泛应用于光电子器件封装。通过TO管帽可以向无线网络基站更快地传输数据,在数据中心中也具有较好的应用前景。

中金企信国际咨询公布的《2021-2027年中国TO管帽行业市场研究及深度专项调查投资预测报告

(3)滤光片在光通信器件中的应用情况:光纤接入网技术可根据光配线网中是否含有电子器件及电子电源,分为有源光纤网络(Active Optical Network,AON)和无源光纤网络(Passive Optical Network,PON)。无源光纤网络是一种点对多点(P2MP)的接入技术,信号由光分路器分路并直接分配至每个用户,其结构简单、易于建设和扩容,具有高带宽、业务覆盖范围广、易维护等多方面的优势,是光纤接入网的首选技术。当将具有多个不同波长的光信号作为通信波长时,需要无源光纤网络光器件中的滤光片将不同波长的光信号调谐到正确的上下行光通道上,并且对其他光通道有足够的隔离度,进而实现单纤双向传输。因此滤光片在无源光纤网络中起到了至关重要的作用,是构成光电模块的主要器件。

随着科技的进步及生活水平的提高,人们对于网络的需求由过去简单的语音通话、多媒体网页浏览发展至直播互动、高清视频播放等,固定网络技术也经历了从64Kbps窄带时

代、10Mbps宽带时代、30~200Mbps超宽带时代以及100~500Mbps超百兆时代的发展过程。其中100~500Mbps超百兆时代主要利用的就是EPON(Ethernet Passive Optical Network,即以太网无源光网络)及GPON(Gigabit-Capable Passive Optical Networks,即千兆无源光网络)技术。

EPON标准出台较早,其主要基于以太网进行无源光纤传输,中国电信和中国联通在早期建设的光纤主要以EPON为主。相比EPON,GPON技术具有高带宽、更大分光比、更高光功率衰耗等特点,并且可允许运营商根据各自的市场潜力和特定的管制环境,有针对性地提供其客户所需要提供的特定业务。因此,随着GPON技术标准和产业链完善,目前我国运营商在新建接入网中选择GPON方式部署。

近年来,在国家不断推进“宽带中国”战略、大力开展光纤宽带建设和“提速降费”的同时,以8k/VR/AR为代表的高清视频业务和以CloudVR为代表的IPTV等大流量、大宽带业务也在普及和持续发展。作为目前主流宽带接入技术,EPON和GPON无法满足未来用户的需求,宽带发展将进入以10GPON技术为代表的千兆超宽时代。

固定网络发展5个代际分析

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2019年政府工作报告中明确提出开展城市千兆宽带入户示范,同年国务院常务会议提出在300个以上城市部署千兆宽带接入网络,推动固定和移动宽带迈入千兆时代。2019年,中国电信PON设备集采总规模达12亿元,其中10GPON新建端口量占比高达97%,相比前次PON设备集采占比提高42%,已成为光接入网建设的主流。

我国目前光纤宽带发展水平已处于全球较领先的位置,为宽带能力持续提升和推动千兆网络发展奠定了网络基础。随着相关技术和产业进一步成熟,千兆宽带将广泛应用于Cloud VR、智慧家庭、游戏、社交网络、云桌面、平安城市、企业上云、在线教育、远程医疗和智能制造等诸多场景中。同时,以10GPON光纤技术为基础的千兆宽带与5G技术在多项业务领域具有重合性,通过充分集合光纤网络的海量带宽、无线网络的移动性,也将有助于5G应用快速落地发展。

除无源光纤网络光器件(EPON/GPON/10GPON)滤光片外,公司也积极拓展其他光器件领域产品布局。如WDM光器件利用波分复用技术,在单根光纤中传输几十甚至上百个波长,有效地扩展了光纤通信传输容量。特别是稀疏波分复用(CWDM)光模块已经在数据中心和5G基站建设等领域具有较为广泛的应用,CWDM滤光片由于具有环境稳定性较好、插入损耗低、易于封装、光学性能较好等特点,已成为CWDM光模块中重要的组成部件之一。CWDM滤光片的镀膜层数已达到百层以上,膜系结构复杂,镀膜及检测技术难度高,需要具备精密、超精密的光学加工技术。截至本招股说明书签署日,公司已突破窄带滤光片制作工艺,具备量产CWDM滤光片的能力。

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(4)光通信市场前景分析光网络的升级换代,其内在的驱动力是各类通信服务的日益增长对带宽、速度等方面的要求。目前正在大力发展的5G网络,对下一代通信解决方案的期望包括更快的速度、更短的时延和更短的响应时间,5G设计用于支持各种不同的应用程序,这些应用程序包括增强的移动宽带、海量物联网和超可靠、低时延的机器通信。新的应用程序要求低时延,将推动光通信网络架构的重大变化。这些新的5G需求将为光纤通信和光网络系统创造新的市场机会。为了满足5G对网络质量的严苛要求,光网络的各个方面都需要进行更新换代。灵活光网络的提出、相干技术的发展、光器件集成度的提升以及在增大光纤传输容量方面的努力,均促进了光网络在速度、容量和响应时间等方面的进步。

近年来,我国已将5G纳入国家战略,将5G视为实施国家创新战略的重点之一。在2016年发布的《“十三五”规划纲要》就已明确提出“积极推进第五代移动通信(5G)和超宽带关键技术研究,启动5G商用。”2016年发布的《信息通信行业发展规划(2016-2020年)》也指出“支持开展5G关键技术和产品研发,构建5G试商用网络”。2017年,政府报告首次提出加快第五代移动通信等技术研发和转化,做大做强产业集群。

2018年,中央经济工作会议提出加快5G商用步伐,加强人工智能、工业互联网、物联网等新型基础设施建设。2020年以来,新基建政策在多个会议中被提出,其具体内容如下表所示。新基建政策主要涉及5G在内的七大领域,极大促进了5G在内的新兴产业的发展。此外,2020年3月,工信部发布了《工业和信息化部关于推动5G加快发展的通知》,文件明确指出“加快5G网络建设进度、加强5G技术和标准研发”,有利于推动5G的技术进一步发展。

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随着新基建等政策的不断推进,我国5G技术的应用正在得到推广,5G基站正在不断建设。据工信部数据显示,2020年我国新建5G基站超60万个,全部已开通5G基站超过71.8万个,其中中国电信和中国联通共建共享5G基站超33万个,5G网络已覆盖全国地级以上城市及重点县市。5G基站建设规模的持续增长将给能够实现光电信号转换的光器件带来巨大的市场需求。

除了5G基站建设,IDC(数据中心)也是光模块的主要使用领域。近年来,在人工智能、云计算、大数据、区块链、物联网等信息技术快速发展的背景下,数据中心作为各行各业信息化发展的关键基础设施,其市场需求不断增长,发展较为快速。目前,我国数据中心的市场规模从2011年的170.80亿元增长至2019年的1,562.50亿元,年均复合增长率高达31.88%,呈现出高速增长的发展趋势。未来,随着5G技术应用不断推广、云计算业务的扩张和边缘计算的崛起都将推动数据流量激增。此外,在工业互联网、人工智能、AR/VR等新兴产业带领下,数据流量也将呈爆发式增长,从而给我国数据中心带来广阔的市场前景。

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2020年3月4日中央政治局常务委员会会议上提出要加快5G网络、数据中心等新型基础设施建设进度。2020年5月22日第十三届全国人民代表大会第三次会议上,发改委明确,2020年将出台推动新型基础设施建设的相关政策文件,推进5G、物联网、车联网、工业互联网、人工智能、一体化大数据中心等新型基础设施投资。随着新基建政策的推进,我国数据中心将迎来较大的发展机遇,其建设还将持续推进。

伴随着新基建政策的推进,5G基站、数据中心和光纤接入网等下游应用领域将不断发展,从而带动光模块的市场需求增长。根据YOLE的数据,2019年全球光模块的市场规模达77亿美元,随着数据流量的不断增长,各运营商和运维商对数据传输速率需求的不断提升,对相关设备进行升级势在必行,高性能光模块的需求随之显著增长,预计到2025年光模块的市场规模将达177亿美元,年均复合增长率高达14.88%。下游市场的快速发展将继续拉动光通信器件的需求。

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