全球及中国光通信、光器件市场全产业链规模前景分析预测及投资竞争战略可行性评估

最近三年是我国经济结构转型升级与新一轮信息技术突破爆发的重要历史交汇期，而通信业作为发展现代产业体系、提高产业核心竞争力、培育发展战略性新兴产业、加快经济结构战略性调整、全面提高经济社会信息化水平的重要载体，最近三年发展迅速。尤其是最近三年，在民粹主义与激进政治抬头、逆全球化风险上升、贸易保护主义不断升级的国际大背景下，我国政府积极拥抱以新技术、新产业和新模式为特点的数字经济，积极部署推进5G网络、数据中心、人工智能等新型基础设施建设，为我国产业变革指明了一条新的发展路径。数字经济的快速发展，正在为我国的光通信产业带来难以想象的空间，5G网络规模部署、G-PON网络全面铺开、大型数据中心加速建设以及广泛的5G新应用不断开启均为光通信企业带来了大规模发展机遇。

中金企信国际咨询公布的《2022-2028年光通信行业市场运行格局分析及投资战略可行性评估预测报告》

1、第五代移动通信技术快速发展，行业迎来5G网络建设新周期：

（1）5G技术特点及其应用场景：移动通信技术经历了从第一代移动通信技术（1G）到第五代移动通信技术（5G）的演变历史。其中，1G网络的正式投入使用始于20世纪80年代，该时期的网络为模拟信号，仅具备语音通信能力，传输速度仅2.4Kbps；2G网络起始于20世纪90年代，其特征是由模拟信号升级为数字信号，同时支持文本和语音通信，传输速度提升至64Kbps；3G网络出现于2003年，3G网络相比2G网络具有阶段性跨越，开始实现了互联网的接入并且传输速度达到Mbps级别，视频电话和大数据传输变得更加普遍，支持移动网络的平板电脑亦出现在这个时期；4G网络起始于2009年，传输速度是3G的10倍，该时期实现了智能手机、平板电脑等无线终端设备的普及，并孕育了直播、移动购物、移动社交等多种广阔的应用场景。

2019年是5G技术发展元年。5G是第五代移动通信技术的简称。与4G相比，5G在用户体验速率、连接设备数量、时延方面具备明显优势。在速率上，5G基站峰值速率和用户体验速率达到20Gbps和100Mbps，分别为4G的20倍、10倍；连接设备数量可达100万终端/平方公里，为4G的10倍；网络时延可由4G时代的100ms（毫秒）降低到1ms。下表为移动通信技术从1G到5G的演变情况：

作为最新一代信息通信技术，5G技术标准将同时沿着增强5G技术能力和支撑垂直行业应用两个方向持续演进。因此，5G的重要意义不仅仅在于本身是一种大宽带、低时延、广连接的新型网络基础设施，而且更是推动万物互联，实现经济社会数字化转型的重要驱动力量。

根据ITU（国际电信联盟）所描述的愿景，5G将主要面临eMBB（增强移动宽带）、mMTC（大规模物联网）和uRLLC（超高可靠与低时延通信）三大应用场景。其中，eMBB场景的标志特征是大宽带，对应的是人与人之间极致的通信体验以及3D/超高清视频等大流量移动宽带业务；而mMTC和uRLLC则是物联网的应用场景，其中mMTC要求广连接，满足物与物之间的通信需求，主要面向智慧城市、环境监测、智慧农业、森林防火等以传感和数据采集为目标的应用场景；uRLLC则对时延和可靠性具有极高的指标要求，主要面向车联网、工业控制、远程医疗等垂直行业的特殊应用需求。

5G技术特点及其三大应用场景分析

为实现上述愿景，5G网络需要采用新的空中接口设计和新的网络架构。新的空中接口设计是指从手机端到基站的空中接口部分的物理层特性和高层协议。一方面，为达到无线通信网的广泛覆盖，无线网络须部署大量基站，因而空中接口所涉及的设备数量非常庞大；另一方面，由于无线电波极其不理想而多变的传播特性使得空中接口的技术难度大，因此在新的空中接口设计方面，5G中采用了全新的波形设计、多址接入、信道解码等物理层技术以及新的信令控制流程、新的频段和全频谱接入、大规模天线、高密度组网等新技术。新的网络架构是指基于网络功能虚拟化（NFV）/软件定义网络（SDN）向软件化、云化转型，用IT方式重构网络，实现网络切片（networkslicing），并提供多样化服务，以支持5G时代新业务的低时延和大连接的需要。网络切片是为了不同的应用、服务目的而在同一物理硬件资源上实现的多个虚拟网络。比如，为了支持自动驾驶所需要的业务，可以在网络边缘生成单独的高宽带、低时延、高可靠边缘网络切片。网络切片将控制平面和用户平面分离，每个网络切片都可以有自己的体系结构和特性，以满足特定用例的要求。

中金企信国际咨询公布的《2022-2028年光器件行业全产业结构深度分析及投资战略可行性评估预测报告》

（2）5G基站规模化部署加速，我国处于领跑地位：在现代移动通信系统中，手机（或别的用户终端设备）通过基站设备接入通信网络，进而通过承载网进入运营商的核心网，核心网的主要功能在于实现用户管理（呼叫的连续、计费、移动管理等），并且对数据进行分拣，实现承载连接，然后进入互联网，这样就构成了一个完整的通信网。

现代移动通信网络系统构成示意图分析

5G技术作为全球新一代信息技术的制高点，最近几年世界各国均在争相加快推进5G网络的规模部署。我国作为世界上人口最多的国家，拥有最广阔的移动通信市场，具备参与5G竞争的先天性优势。截至目前，相比其他国家，我国在5G基站建设和5G网络规模商用方面走在了世界前列。

中金企信国际咨询公布的《2022-2028年PON设备行业全景深度分析及投资战略可行性评估预测报告》

在5G基站建设方面，根据GSA（全球移动设备供应商协会）的统计，截至2020年底，全球已有59个国家和地区的140个运营商已开通基于3GPP标准的5G基站，全球5G基站部署总量已超过102万个。其中，我国5G基站数量为71.8万个，占全球5G基站建成总数的70%，处于领跑者位置。其他5G基站建设数量较多的国家主要有：韩国已部署12.1万个，美国已部署10万个，德国4.5万个，日本3.5万个。根据GSA的预计，到2021年底，全球5G基站的部署量和我国的部署数量预计均将实现翻番，分别达到210万个和150万个，中国仍将持续领跑5G基站建设。

在5G网络商用方面，2019年6月6日，我国工业和信息化部依法向四家基础电信运营商颁发了基础电信业务经营许可证，正式批准“第五代数字蜂窝移动通信业务”经营。2019年11月，中国移动、中国联通和中国电信三大运营商向移动用户纷纷推出了5G套餐，标志着我国正式进入了5G商用元年。

在5G手机用户方面，根据工业和信息化部的统计，截至2021年2月末，我国三家基础电信企业的移动电话用户总数达15.92亿户，其中5G手机终端连接数达2.6亿户，占移动电话用户的比例达到了16.3%。根据中国信息通信研究院的预测，2025年我国5G用户数量预计将达到8.16亿户，在总移动用户中的渗透率预计将达到48%左右。

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（3）5G基站的规模化部署为光通信产业带来了巨大的市场空间：根据中金企信预测，未来几年是5G基站建设的高峰期，全球移动运营商的资本开支将持续增长，2021年、2022年及2023年全球移动运营商用于5G部署的资本开支将分别达到760亿美元、800亿美元和880亿美元，2019~2023年五年间复合增长率将高达36.03%。

2019-2023年全球运营商5G资本开支数据分析

数据统计：中金企信国际咨询

2019年作为5G商用元年，我国三大运营商在5G上的资本开支为411.65亿元，2020年该数据为1,803亿元，同比增长338%。5G基站建设投资规模大，主要与需建设的5G基站数量多以及5G设备单价高直接相关。（1）在基站数量方面，我国三大运营商获得的3.5GHz和4.9GHz频段的频率，与4G时代的1.8GHz相比，会使得所需要的基站量增加一倍以上。尤其是进入5G独立组网阶段后，5G所采用的高频频段导致基站覆盖面积远小于4G，从而使得5G基站网络的建设密度必须远大于4G，需要建设的基站数量大幅增加。此外，5G更强的外延性能也意味5G网络除覆盖到移动互联网场景外，还会进一步延伸至工厂、汽车等其他行业的应用场景之中，因此5G基站数量预计将进一步增加；（2）从大带宽、低时延等特点来看，5G设备的性能相比4G设备大大提升，更强的设备性能也意味着更高的设备成本。以典型的5G宏基站为例，采用大规模天线技术，设备通道数从4G的8通道增加到64通道，软硬件处理复杂度大幅增加，对数字和射频器件的数量和性能规格要求也大幅提升，因此5G设备成本预计将约为4G设备的2～3倍。

综上，全球及国内5G网络的规模化部署将直接带来对无线承载网设备及光通信器件的大规模需求，利好我国光通信产业的赶超发展。

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2、千兆光网（G-PON）与5G网络同步推进，“双千兆”网络协同发展：千兆光网全称“千兆无源光网络”（Gigabit-CapablePassiveOpticalNetworks），英文简称G-PON，是基于ITU-TG.984.x标准的最新一代宽带无源光综合接入标准。千兆光网具备为单个用户提供1,000Mbps接入带宽的能力，具有高带宽、高效率、大覆盖范围、用户接口丰富等众多优点。

千兆光网与5G网络被称之为“双千兆”网络，能够分别向单个用户提供固定和移动网络千兆接入能力，具有超大带宽、超低时延、先进可靠等特征，二者互补互促，是新型基础设施的重要组成和承载底座。其中，千兆光网具有在室内和复杂环境下传输带宽大、抗干扰性强、微秒级连接的优势，而5G网络具有灵活性高、移动增强、大连接的优势。

工业和信息化部2021年3月25日发布了《“双千兆”网络协同发展行动计划（2021-2023年）》（以下简称“双千兆行动计划”），计划在国内适度超前部署“双千兆”网络，同步提升骨干传输、数据中心互联和5G承载等网络各环节的承载能力。2021年03月25日国务院发布的《关于落实<政府工作报告>重点工作分工的意见》中亦要求加大5G网络和千兆光网建设力度，丰富应用场景。

双千兆行动计划拟通过“千兆城市建设行动”、“承载能力增强行动”和“产业链强链补链行动”，用三年时间基本建成全面覆盖城市地区和有条件乡镇的“双千兆”网络基础设施，实现固定和移动网络普遍具备“千兆到户”能力。

具体来看，千兆城市建设行动要求到2021年底，我国千兆光网应具备覆盖2亿户家庭的能力，10G-PON（万兆无源光网络，传输速率达到10Gbps的无源光网络）及以上端口的规模超过500万个，千兆宽带用户突破1,000万户；5G网络基本实现县级以上区域、部分重点乡镇覆盖，新增5G基站超过60万个；建成20个以上千兆城市。到2023年底，千兆光网应具备覆盖4亿户家庭的能力，10G-PON及以上端口规模超过1,000万个，千兆宽带用户突破3,000万户；5G网络基本实现乡镇级以上区域和重点行政村覆盖；建成100个千兆城市，实现城市家庭千兆光网覆盖率超过80%，每万人拥有5G基站数超过12个，同时打造100个千兆行业虚拟专网标杆工程。

在承载能力增强行动方面，主要需要提升骨干传输网络承载能力。推动基础电信企业持续扩容骨干传输网络，按需部署骨干网200/400Gbps超高速、超大容量传输系统，提升骨干传输网络综合承载能力；优化数据中心互联（DCI）能力，推动基础电信企业面向数据中心高速互联的需求，开展400Gbps光传输系统的部署应用，鼓励开展数据中心直联网络、定向网络直联等的建设；协同推进5G承载网络建设，推动基础电信企业开展5G前传和中回传网络中大容量、高速率、低成本光传输系统建设，提升综合业务接入和网络切片资源的智能化运营能力。

要持续扩大千兆光网的覆盖范围，推动基础电信企业在城市及重点乡镇进行10G-PON光线路终端（OLT）设备规模部署，持续开展OLT上联组网优化和老旧小区、工业园区等光纤到户薄弱区域光分配网（ODN）改造升级，促进全光接入网进一步向用户端延伸。按需开展支持千兆业务的家庭和企业网关（光猫）设备升级，通过推进家庭内部布线改造、千兆无线局域网组网优化以及引导用户接入终端升级等，提供端到端千兆业务体验。

在产业链强链补链行动方面，除鼓励终端设备企业加快5G终端研发外，还要推动支持高速无线局域网技术的家庭网关、企业网关、无线路由器等设备研发和推广应用，加快具备灵活多接入能力的手机、电脑、4K/8K超高清设备等终端集成，进一步降低终端成本，提升终端性能和安全度，激发信息消费潜力。

要加快产业短板突破，鼓励光纤光缆、芯片器件、网络设备等企业针对5G芯片、高速PON芯片、高速无线局域网芯片、高速光模块、高性能器件等薄弱环节，加强技术攻关，提升制造能力和工艺水平。打造产业聚集区，依托现有国内产业优势区域，打造形成“双千兆”网络战略性产业聚集区，形成规模合力。

到2023年底，关键核心技术取得突破，自主研发能力大幅增强。根据工业和信息化部的统计，截至2021年2月末，我国固定互联网宽带接入用户总数达4.92亿户，其中光纤接入（FTTH/O）用户4.63亿户，占固定互联网宽带接入用户总数的94%；100Mbp及以上接入速率的固定互联网宽带接入用户达4.5亿户，占总用户数的90.4%，占比较2020年末提高0.5个百分点；千兆宽带服务推广加快，1000Mbps及以上接入速率的固定互联网宽带接入用户达803万户，比2020年末净增163万户。

根据中金企信预测，全球PON设备的市场将从2017年的58亿美元左右增长到2023年的76亿美元，中国市场将稳步保持，预计到2023年，中国市场容量约38亿美元。

3、数字经济的飞速发展叠加新冠疫情的深刻影响，数据中心建设正当时：在新一代信息技术时代，数据已发展成为与劳动力、技术和资本同等重要的生产要素，以互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合为特征的数字经济势不可挡。

按照中国信通院的定义，数字经济既包括数字产业化又包括产业数字化。数字产业化是指数据技术创新和数字产品生产，主要包括电子信息制造业、信息通信业、互联网行业和软件服务业等直接相关行业的增加值；产业数字化是指非数字产业部门使用数字技术和数字产品带来的产出增加和效率提升。据中国信通院披露统计，我国数字经济规模从2002年的1.22万亿元增长到2018年的31.29万亿元，年复合增长率达22.47%，对应数字经济占GDP的比重从2002年的10.04%提升至2018年的34.76%。

数字经济的飞速发展离不开海量的数据支撑，数据中心建设因此尤为重要。2020年3月4日，中国中央政治局常委会会议强调要加快5G网络和数据中心等新型基础设施建设进度，数据中心被列入与5G网络等同等重要的“新基建”范畴。

数据中心通常是指可实现数字信息的集中计算处理、传输交换以及存储管理的物理空间。根据工信部相关部门统计，2016-2019年我国大陆的数据中心机架数量分别为124万个、166万个、210万个和227万个，持续增长。截至2020年底，我国大陆的数据中心机架数量已超过300万个，数据中心总数量则超过7万个，约占全球数据中心总量的1/4。

除了5G、人工智能等技术对数据中心建设的促进作用外，COVID-19疫情的蔓延与发展加快了人类社会对大规模数据中心的依赖程度。尤其在COVID-19疫情的蔓延与影响下，全世界的商业、教育和社会活动发生着深刻的变化，在线工具进一步渗透到人类生活的各个方面，包括云协作、虚拟商务活动、高清视频娱乐、远程购物、远程教育等虚拟场景进一步发展。新冠肺炎疫情在给经济社会带来重大负面冲击的同时，也加快了各领域数字化转型的进程，使5G+多种新兴技术得以更快地融合到千行百业之中。疫情激发了对5G的应用需求。疫情期间宅经济迅速发展，5G+高清视频、5G+远程医疗、5G+智慧防控等应用也极大地提高了防控效率。疫情激发了公众对更大容量、更快速度信息通信的需求，让5G的应用场景变得更加清晰可行。

据中金企信统计，2020年我国累计移动互联网接入流量消费达1,656亿GB，同比2019年增长35.7%，全年移动互联网月户均流量达10.35GB，同比2019年增长32%。企业方面，COVID-19亦直接推动着企业加速向以云为中心的数字基础架构和应用服务的转换。企业上云后，不仅可以实现成本下降和效率提升，商业数据的稳定性和安全性也将呈现几十倍的提高。据国务院发展研究中心预测，2019-2023年我国政府和大型企业的上云率将从38%提升到61%。

数据中心是光通信产业的重要应用市场之一。数据中心的核心设备为服务器及网络交换设备，国家级别的数据中心建设亦将同5G基站建设、千兆无源光网建设一样，催生出大规模的光通信设备及电子器件的市场需求。

在数据中心市场，2020年数据通信市场规模在云计算、机器学习、人工智能等推动下继续增长，需求仍以100G光收发模块为主，200G和400G产品应用数量和比例增加。据Omdia预测，2020至2024年全球数据中心资本开支年复合增速将达15.7%。数据中心内光收发模块将向400G演进，至2025年全球数据中心400G光模块规模将达45亿美元，未来数据中心光模块将向800G及更高速率和光电共同封装（CPO）等演进。

4、5G技术发展成熟还将带来更多应用场景对光芯片及光器件的市场需求：与4G产业生态仅限于移动通信领域不同，5G产业生态还需要促进移动通信产业与传统产业的深度融合。随着5G独立组网的全球化规模部署以及建成后的5G网络万物互联特征对更多在线式应用的带动，人类社会预计将快速步入智能化社会，全球范围内预计将开始新一轮更大规模基础设施的升级与更长期的资本开支。5G网络的低时延、广连接和大宽带标准一旦完全实现，5G+工业互联网、5G+车联网、智慧城市、智慧医疗、大数据中心等应用场景的爆发，不难预见都将带来对光芯片和光器件的另一巨大市场需求。未来几年不仅仅是5G应用的创新进程，而且还是光通信产业链厂商积蓄实力、加速转型成长的重要窗口期。

5、行业未来发展趋势：

（1）向低成本、高集成、小型化的光子集成技术方向发展：光电子器件处于光通信产业链的上游，光电子器件的先进性、可靠性和经济性会直接影响到光网络设备乃至整个网络系统的技术水平和市场竞争力。随着网络技术的升级以及市场需求的不断扩展，光电子器件生产厂商对低成本、低能耗、高度集成的生产线需求将日益强烈，光子集成技术将很可能成为光电子器件行业的未来主要发展方向。

光子集成技术与电子集成技术类似，是指对光调制器、探测器、激光器、放大器等光器件的物理结构进行整合，预计能够从基础材料、人工投入、生产步骤等多维度降低厂商生产成本，减少产品失效概率，并提高产品集成度，满足产品升级需求。

首先，在传统的生产模式下，传输系统需要配置功能各异的独立光器件，且不同器件单独封装，由此造成了用料多、耗时长、成本高等诸多问题。但在光子集成技术条件下，厂商可以将几个或者数个光学器件集中于单片载体，从而可以较大程度地缩小器件尺寸、减少封装次数、节省物料、降低功耗，进而降低系统成本；

其次，传统传输系统不同功能光器件之间需要大量的高精度光纤连接，以实现不同波长光信号的耦合。随着耦合次数的增加，信息失效节点增加，加之外界温度、载体稳定性、设备震动等因素影响，光纤藕合节点失效概率放大，严重影响通讯系统信息传输的准确性。未来，光子集成技术将帮助光器件在物理结构上大幅减少光纤耦合需求，可有效提升信息传输系统的可靠性；

最后，光子集成技术产品可更高效满足网络系统升级对光器件升级的需求，因高度集成特性，厂商无需对每种功能器件单个升级，可通过一次性作业完成光子集成器件整体升级，在扩大信号传输量的同时降低技术人员配置成本及单位成本。

（2）光通信产业将沿着“超高速率、超大容量、超长距离”的方向持续打造信息高速公路：伴随着网络的迅速普及、宽带业务需求的快速上升以及互联网行业的快速发展，包括企业、个人、政府在内的各行各业对信息的需求呈现爆炸式增长，并且每年增长速度的增幅都在40%~60%。对于现在的光纤通信系统而言，超高速、超大容量、超长距离传输成为必然的发展趋势。光纤通信的传输速率也从原来的40Gbit/s、100Gbit/s向400Gbit/s飞跃，甚至达到了1Tbit/s，容量从10Mbit/s到几十Tbit/s，跨距可以实现从200km到5,000km的提升。

未来几年，在千兆光网和5G网络的带动下，光通信产业将沿着“超高速率、超大容量、超长距离”的方向持续打造信息高速公路。对于光通信器件而言，未来将持续向更高速率的方向发展；数据中心光模块发展趋势仍然是高速率和高密度，2020年业界已经开始进行800Gbps技术研究，板载光学成为行业讨论热点。

（3）硅光子技术将是光电子器件的重要发展方向：硅光子技术利用标准硅实现计算机和其它电子设备之间的光信息发送和接收。与晶体管主要所依赖的普通硅材料不同，硅光子技术采用的基础材料其实是玻璃。由于对玻璃而言，光可以认为是完全透明的，不会发生干扰现象，因此理论上可以通过在玻璃中集成光波导通路来进行信号的传输，这种方式很适合计算机内部和多核之间的大规模通信。硅光子技术最大的优势在于拥有非常高的传输速率，可使处理器内核间的数据传输速度比目前快上100倍甚至更多。

随着大数据、云计算技术不断向前推进，数据中心光模块的需求大幅增长。硅光因为具备集成化、硅基大规模制造、易于降成本的优势，其趋势也得到了业内光模块公司的一致认可。近年来，100G光模块便成为了数据中心的主流选用配置，400G也将实现更大批量出货。而硅光有望在400G等高速率光模块上取得突破，在实现规模商用化后能大幅降低成本。

作为新一代通信技术，硅光子技术的核心理念是“以光代电”，这也是其颠覆性所在。目前，集成电路的发展沿着摩尔定律已趋于极限，硅光子技术是超越摩尔研究领域的发展方向之一。因此，在众多国际巨头们的大力推动之下，相关技术发展成熟已是指日可待，在未来的通信中必然会扮演更重要的角色。未来，在单芯片上混载光路与电路的硅光子技术有望实现全面突破，为集成光电子器件的广泛应用带来更大契机。

（4）国内光通信和光器件产业将面临重要的发展机遇期：未来数年，随着移动互联网、网络视频、云计算、物联网等业务的蓬勃发展，网络数据流量持续爆发式增长，驱动高速大容量光传输网络、大型数据中心与无线网络市场快速发展。在光传输网络方，光纤网络将继续以提高传输速率和增加密集波分复用的方式扩大容量，提高光纤接入渗透率。同时，光纤网络还将继续向用户端延伸，最终实现光纤到桌面、光纤到服务器，直至板卡光互连、芯片光互连；在大型数据中心方面，数据中心将继续向大型化和模块化方向发展，内部光互连传输向更高速率演进；在无线网络市场方面，5G标准和技术的逐步成熟及应用将带来光通信承载网的新增需求。

由此，在数据中心应用、下一代PON规模部署、5G无线通信网络建设需求以及5G新应用场景的开发与成熟等因素驱动下，全球光器件市场规模预计将持续增长。根据预测，国内光器件市场将迎来新的增长周期，预计未来五年国内光器件市场（含光芯片、光器件、光模块）年复合增长率11.29%，2022年市场规模可达70亿美元。