5G之网络篇：5G网络，新经济商业模式的基础设施.pdf

Table_Yemei0 行业研究 深度报告 2020 年 4 月 8 日 Table_Title1 5G 之 网络 篇 5G 网络 ， 新经济商业模式的基础 设施 Table_summary1 5G 网络是新经济新商业模式的基础设施 。 1G 到 4G 的传统网络以用户体验为核心， 5G 网络逐步过渡迈向以万物互联为核心。 5G 作为支撑经济社会数字化、网络化、智能化转型的关键新型基础设施 ，有助于 培育新的经济增长点。 5G 网络投资 或 达到 1.2 万亿 元， 带给 基站、传输网、核心网等产业链 确定性的投资机会。 5G 基站 投资占比呈现明显上升趋势 。 为了满足 5G 高频段、高速率、大容量的业务需求， 5G 基站 具备新架构、新设计、新频段、新天线四大特征。 宏基站是5G 覆盖的中坚力量，小基站 成为 深度覆盖和容量吸收的重要补充。 随着 5G 总投资规模和 基站 投资占比的提升， 基站总投资或达到 6000 亿元， 基站设备及中上游供应链将充分受益。 5G 传输网资本 开支进入新上升周期 。 5G 多样化的业务应用 对传输 提出新的 技术 要求， 差异化的 5G 传输 网络切片 服务以适应 5G 的业务变化。 5G 传输总投资或达到 2800 亿元， 5G 需求带动传输设备市场持续增长， 无线 接入网新架构带来光纤和光模块的新需求， 5G 光纤需求或带来光纤光缆行业的边际改善 。 5G 核心网市场进一步呈现寡头格局 。 5G 核心网从面向通用化服务到面向垂直行业个性化、定制化服务转变 。 5G 核心网 投资或达到 400 亿元，核心网 新特性带来新机遇，网络切片提供灵活的网络资源配置方式，边缘计算为垂直行业提供满足超大流量、超低时延的基础计算资源， NFV 和 SDN 软件化架构实现 5G 基础设施资源的充分共享 。 建议 围绕 5G 网络产品、设备供应商 、 运营商 积极布局 。 从 5G 网络 产品 构成来看，围绕基站、传输网、核心网三大主线均已进入产能驱动阶段，可积极布局。 从 5G 设备 供应商来看， 依靠 5G 技术全球领先优势，华为、中兴 及其 中上游供应链 企业 可积极布局。 从运营商来看， 5G 网络投资 巨大， 运营成本 较高，将给三大运营商 带来 较大的资金压力 ， 同时 中国广电参与 5G 建设的可行性 也 越来越高，有必要关注运营商行业变化带来的融资需求。 风险提示 。 我国信息产业上游依然比较薄弱，核心半导体制造、软件受制于人，国际贸易争端的加剧，可能影响 5G 新基建的整体进程。 5G 网络产业链细分领域，其行业周期、供应链价值量和全球竞争力存在差异，在对 5G 网络行业机会保持乐观的同时，仍要注意细分领域的不确定性因素。 Table_Author1 胡国栋 行业 研究员 ： 0755-83169269 ： huguodongcmbchina 相关研究报告 科技行业之 5G 行业篇 5G，引领信息领域创新发展的核心引擎 2019.12.16 敬请参阅尾页之免责声明 1/3 目 录 1 5G 网络是新经济新商业模式的基础设施 . 1 1.1 新商业需求推动 5G 网络重构 . 1 1.2 5G 网络新基建投资规模破 万亿 . 3 1.3 5G 网络产业链投资路径 . 4 2 5G 基站投资占比呈现明显上升趋势 . 5 2.1 5G 基站全球市场规模超万 亿 . 5 2.2 5G 基站上游供应链将充分受益 . 8 2.3 5G 小基站有望成为网络覆盖的重要补充 . 9 3 5G 传输网资本开支进入新上升周期 . 10 3.1 5G 带动传输设备市场新增长 . 11 3.2 5G 需求带来光纤光缆行业边际改善 . 15 4 5G 核心网市场进一步呈现寡头格局 . 16 4.1 5G 核心网架构变化带来高技术壁垒 . 17 4.2 5G 核心网新特性带来新机遇 . 18 5布局建议及核心风险点 . 21 敬请参阅尾页之免责声明 Table_Yemei1 行业研究 深度报告 2/3 图 目录 图 1： 5G 网络组网结构 . 1 图 2：三大场景对 5G 网络的要求 . 2 图 3：垂直行业对 5G 网络切片的需求 . 2 图 4： 4G 与 5G 网络投资规模对比 . 3 图 5：中国运营商 5G 宏基站部署预测 . 4 图 6：中国运营商资本开支预测 . 4 图 7： 5G 网络产业链图谱 . 5 图 8：无线接入网组网结构图 . 6 图 9：中国 5G 基站设备市场规模预测 . 6 图 10：全球基站设备厂商市场份额 . 6 图 11：通信设备商研发投入增长趋势 . 7 图 12： 5G 基站设备商竞争力雷达图 . 7 图 13： 5G 无线接入网重构 . 8 图 14： 5G 带来的基站供应链新机会 . 9 图 15： 5G 基站元器件大幅增加 . 9 图 16： 5G 立体组网深度覆盖 . 10 图 17：基站深度覆盖组合策略 . 10 图 18：传输系统结构图 . 11 图 19：传输网架构 . 11 图 20： 5G 传输网技术方案对比 . 12 图 21：全球光传输设备市场预测 . 13 图 22：全球光传输设备企业市场份额 . 13 图 23： 5G 无线接入网演进方案 . 14 图 24： 5G 前传 CRAN 接入方案 . 14 图 25：全球光器件市场预测 . 14 图 26：全球光器件企业市场份额 . 14 图 27：光纤光缆结构图 . 15 图 28：全球光纤市场规模 . 15 图 29： 2013-2018 年全球光缆产量复合增长率 . 16 图 30：全球光纤光缆企业市场份额 . 16 图 31： 5G 核心网架构扁平化 . 17 图 32： 5G 核心网服务化架构 . 17 图 33： NSA 和 SA 组网模式比较 . 18 图 34：全球移动核心网出货量市场份额 . 18 图 35： 5G 网络切片应用场景 . 19 敬请参阅尾页之免责声明 Table_Yemei1 行业研究 深度报告 3/3 图 36： 5G 网络切片在垂直行业的应用 . 19 图 37： 5G 边缘计算架构图 . 20 图 38：全球边缘计算市场规模预测 . 20 图 39： 5G NFV 体系结构框架 . 21 图 40：全球 SDN 市场规模预测 . 21 图 41： 5G 产业投资曲线 . 22 表目录 表 1： 5G 基站供应链主要公司 . 9 敬请参阅尾页之免责声明 Table_Yemei2 行业研究 深度报告 1/23 第五代 移动 通信（ 5G）作为新一代信息产业的基础设施，具备超高速率、超大连接、超低时延三大特性。 5G 网络 的部署 将 满足 5G 特有的增强型移动带宽（ eMMB）、大规模机器类通信（ mMTC）、高可靠低时延通信（ uRLLC） 场景需求， 助力 工业、汽车、能源、医疗、 金融、 公用事业等垂直行业的数字化转型。 本篇 报告从 5G 网络 新特性 入手，围绕 5G 网络 投资 建设 路径，从 无线接入网 、传输 网 、 核心网 三方面分析 5G 网络 设备 各领域 的投资 机遇 。 1 5G 网络 是新经济 新 商业模式的基础 设施 1.1 新 商业需求 推动 5G 网络重构 移动通信网络由无线接入网、传输网和核心网三部分组成。 无线接入网 也就是基站， 通过无线连接将用户 终端 连接到移动网络。 传输网用于连接核心网与无线接入网，负责承载数据传输的网络。 核心网 是移动通信网的控制中枢，负责整个移动通信网络的管理和控制 。 从移动通信发展经历看， 1G 到 4G 的 传统 网络以用户体验为核心， 5G 网络逐步 过渡 迈向以万物互联为核心。 5G 网络与云 端 应用紧密结合， 云网融合 实现与 个人、企业和 垂直行业的 服务化架构 。 根据 国际电信联盟 远景规划， 为支持大量新型 商业 应用， 5G 网络与传统 移动 通信网络的主要差异体现在接入带宽、 网络容量、联接密度、网络时延、能源效率、频谱效率、可靠性等方面。 图 1： 5G 网络组网结构 资料来源： 招商 银行研究院 5G 网络关键技术 实现网络 功能 重构 。 5G 网络 关键 技术 包括 新 无线 技术、大规模天线技术、 全频谱接入 、 5G 无线网新 架构等 。 5G 关键技术体现了 5G网络与传统移动通信网络的差异化， 5G 无线接入网、传输网、核心网 通过 支持 网络切片 和边缘计算， 为传统垂直行业创造全新生态 。 敬请参阅尾页之免责声明 Table_Yemei2 行业研究 深度报告 2/23 5G 新 无线 技术主要 采用了 新波形技术、新多址技术 和 新编码技术 。 5G 新波形 技术 是继承 了 4G 频谱利用率高 的优点 ， 进一步提升了灵活性和频谱利用效率 ，解决了 4G 网络 无法 满足 万物互联 的需求 。 新多址技术可以大幅降低数据传输时延，以满足 低 时延 场景 的新需求 。 新编码技术具有更高的增益、更高的可靠性 和 更低的功耗，对解决垂直行业 业务 可靠性和 降低 功耗具有重大意义 。 大规模天线技术（ Massive MIMO）是 5G 天线关键技术 。相比 4G 网络 天线通道 2/4/8 个 ， 5G Massive MIMO 天线通道数 多 达到 64/128/256 个 。大规模多天线 技术 可以 灵活 控制每一个天线通道 所 发射信号的 方向 ， 更加精准的进行网络覆盖 ，可用于提升 网络信号覆盖的广度和深度 。 全频谱接入 涉及低频段、中频段和高频段的 全 频谱 范畴 。其 中，低频段（ 1GHz 以下）具有覆盖广的特点，适合物联网应用；中频段（ 1GHz 至 6GHz）是 5G 的核心频段，具有容量高的特点， 适用 于基础 广 覆盖；高频段（ 6GHz 以上，毫米波） 具有带宽大的特点 ， 适用 于热点区域的 增强覆盖 。 4G 时代主要采用中频 3GHz 以下的频段， 5G 新无 线频率采用高中低频混合组网，充分挖掘低频、中频和高频的优势，共同满足高速率、大 连接 、大容量的 不同场景 需求。 图 2： 三大 场景对 5G 网络 的 要求 图 3： 垂直行业 对 5G 网络切片 的 需求 资料来源： 华为 、 招商银行研究院 资料来源： GSA、 招商银行研究院 5G 无线网新 架构是 5G 网络 功能重构的 重要 一环 。 5G 无线网新架构考虑采用中央单元（ CU）和分布单元（ DU）部署的方式，以更好地满足各场景和应用的需求。在不同的应用场景下， CU 和 DU 功能灵活切分，一方面可实现硬件灵活配置， 基带资源共享 ，达到降低投资成本的效果；一方面可实现性能和负荷管理的协调、实时性能优化，获得更大网络性能增益。 边缘计算（ MEC）是移动接入网与互联网业务深度融合的一种技术 。 边缘计算通过把带有计算处理能力的节点部署在网络边缘，与移动设备和用户紧密相连，减少核心网络负载，降低数据传输时延 。边缘计算一方面 可根据不同的业务类型和需求灵活 调度到 不同网络，实现面向多网络协同承载 ；另一方面 ，通过将计算能力下沉到移动边缘节点，提供第三方应用集成，为具备低时延、高速率、高计算 的 复杂度需求 ，为 新型业务创新提供了无限可能。 敬请参阅尾页之免责声明 Table_Yemei2 行业研究 深度报告 3/23 网络切片可满足不同业务 场景 垂直行业的特定需求，是 5G 网络的关键技术 。网络切片对现有物理网络进行切分，形成多个彼此独立的逻辑网络，为差异化 的 业务提供定制化 网络 服务。网络切片根据 不同 业务 场景 和用户的动态 服务 需求，进行 网络 资源 和网络功能 的按需 分配 。针对业务需求不同，提供低时延、大连接、高可靠等性能指标，并保证网络切片之间的隔离，能够在保证当前业务质量的前提下，增强整体网络的安全性和 健壮性。 1.2 5G 网络 新基建 投资 规模 破万亿 回顾 4G 网络建设历程， 2014-2017 年 ， 三大运营商 4G 基站年建设量分别达到 80 万站、 92 万站 、 86 万站 和 65 万站 ， 资本开支分别达到 3926 亿元、4075 亿元、 3582 亿元和 3100 亿元，其中 4G 总投资达到 7450 亿。 从投资结构上看 ， 无线接入网（宏基站、小基站）和传输网（传输设备、光纤光缆）各占三分之一，核心网、网络规划、工程建设 和其他配套投资 占三分之一。 图 4： 4G 与 5G 网络投资规模对比 资料来源： 中信建投证券、招商 银行研究院 5G 网络 投资规模比 4G 增长 50%以上 。 5G 牌照发放于 2019 年 6 月， 2020-2023 年将是 5G 网络的主要投资期 。 考虑到 5G 基站的密度高于 4G，根据 4G 网络 建设 规模进行推算， 预计 2019-2023 年期间， 三大运营商共建设 5G 宏 基站400 万站 ，逐年建设量约 15 万站、 70 万站、 100 万站、 110 万站和 105 万站。其中， 中国移动 建设 200 万 宏基站 ，中国电信和中国联通合建 200 万 宏基站 。预计 2020-2023 年我国三大运营商 网络 投资超 1.6 万亿 元 ， 其中 5G 网络投资将 达到 1.2 万亿 元 。 5G 网络资本支出结构 中基站 支出 占比进一步提升 。 5G 网络 设备 最大的资本支出是基站， 投资占比将达到 45%左右， 随后是传输网、核心网和其他运营支撑系统。 5G 网络资本支出比 4G 增长的主要原因是 部署的基站数量更多 和初始 基站 成本 更高 。 5G 基站数量比同期 4G 网络建设基站数量多约 24%。 5G 基站敬请参阅尾页之免责声明 Table_Yemei2 行业研究 深度报告 4/23 比 4G 基站的天线通道大幅增加，导致 5G 单基站价格较高，投资初期 5G 宏基站价格在 25 万 /站，随着产业链逐步成熟，后期价格逐步降低， 预计 5G 宏基站单价平均 14 万 /站 。 图 5： 中国运营商 5G 宏基站部署预测 图 6： 中国运营商资本开支预测 资料来源： 工信部、 招商银行研究院 资料来源： Wind、 招商银行研究院 5G 网络重构带来 新的投资机会 。 5G 基站大规模天线系统对基站射频天线等元器件需求大幅增长，无线 接入 网新架构 对光纤光缆、光模块 和 传输 系统带来新的需求。 5G 传输网需要支持高速率、超低时延等新特性 ， 新传输 技术 的应用 都 将进一步带动传输设备的投资 支出 。 5G 核 心网 采用虚拟化架构 ， 边缘计算和网络切片等 新技术的运用将带动核心网设备支出的 持续 增长 。 1.3 5G 网络 产业链 投资路径 从 5G 三大技术场景的发展顺序来看，阶段一（ 2019-2021 年）以 个 人 用户为先，大带宽（ eMBB）应用场景为主；阶段二（ 2021-2023 年）人机互动，大连接（ mMTC）物联网应用全面崛起；阶段三（ 2023 年 -长期）万物互联，低时延（ uRLLC） 垂直行业 应用陆续成熟。 对照 5G 标准进展和产业链成熟度看 ， 我国 5G 网络产业链 主要投资期在2020-2023 年 。 预计 5G 宏基站主要建设期在 2019-2023 年 ， 以中低频覆盖为主要方向，从 2020 年开始， 每年 保持 在 70 万 -100 万站 的 建设速度 ； 5G 传输网主要建设期在 2020-2022 年， 传输网的 建设集中度 会 高于 基站 ，前期以新建为主，后期以扩容为主 ； 5G 核心网主要建设期在 2021-2023 年 ，核心网建设体现集中化、虚拟化的特点 ，以全国大区域集中建设为主 ； 5G 小基站主要建设期在 2023-2025 年 ， 以网络覆盖补充为主要方向 ； 5G 物联网主要发展期在2022 年 至 更 远 期 ，以 5G 网络设备全面支持 NB-IoT 和 eMTC 为主要方向 。 5G 网络设备 是 5G 网络投资的 最 主要部分 。 5G 网络设备 包括基站、传输网、核心网和 支撑计费 等 配套 系统 。其中，基站包括宏基站 、 小基站 和室内分布系统 ，基站上游供应链包括 天线、 芯片、射频器件、印刷电路板 等各类 元器件。传输网包括光纤光缆和传输设备系统，传输设备 系统 上游供应链包括光芯片