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1 2020年 路由器在中国数据通信领域的应用概览 2020 Application of Routers in China Data Communication Study 2020 中国通信分野適概要 概览标签：路由器、数据通信、IP网络 报告提供的任何内容（包括但不限于数据、文字、图表、图像等）均系 头豹研究院独有的高度机密性文件（在报告中另行标明出处者除外）。 未经头豹研究院事先书面许可，任何人不得以任何方式擅自复制、再造 、传播、出版、引用、改编、汇编本报告内容，若有违反上述约定的行 为发生，头豹研究院保留采取法律措施，追究相关人员责任的权利。头 豹研究院开展的所有商业活动均使用“头豹研究院”或“头豹”的商号、商标 ，头豹研究院无任何前述名称之外的其他分支机构，也未授权或聘用其 他任何第三方代表头豹研究院开展商业活动。 报告作者：张顺 2020/072 2020 LeadLeo 路由器是连接数据通信网络中各局域网、广域网的网络通讯设备，具有网络互联、数据处理和网络管理功能，可判断网络地址和选择IP路径。根据应用场景划分，路由器可 分为电信级路由器和家庭级路由器。电信级路由器根据网络层级可细分为三种：核心路由器、汇聚路由器、接入路由器。本篇报告重点研究电信级路由器。路由器有四个组 成区域，包括输入端口、输出端口、交换结构与路由器处理器，其中路由器处理器是核心硬件，负责路由协议、计算路由以及转发数据包等核心功能。高端路由器通常采用 “CPU+ASIC或NP”多核处理器，CPU负责路由协议、计算路由功能，ASIC或NP负责数据转发。 互联网网络流量暴涨，驱动路由器行业增长 根据全球头部网络设备厂商思科预计，从2016年到2021年，全球IP流量预计增长近3倍。到2021年，全球每月人均IP流量将从2016年的13GB增长到35GB。从 数据流量的分布分析，亚太地区与北美地区产生的网络流量最多，中东与非洲的网络流量增长最快。 2019年6月6日，工信部发放5G牌照，标志着中国正式进入5G商用元年，从消费到产业，从人与人的连接到物与物的互联再到人与物的交互，连接设备数量将 呈爆发式增长。移动数据的爆发增长与连接设备的数量增长驱使吞吐量大、端口数量多的高端路由器市场迎来增量阶段。 IPv6为IP网络发展趋势，驱动运营商升级路由器 当前，中国正处于IPv4向IPv6过渡的阶段。2020年底IPv4地址趋近枯竭，在“万物互联”的背景下IP地址匮乏将导致网络连通性无法扩展。现阶段私有地址转换 （NAT）方案尽管能够缓解IPv4公有地址枯竭的问题，但不能很好满足各类新兴互联网应用，同时也给用户溯源、网络可管可控等方面带来极大的复杂度。 根据思科预测，2016年至2021年全球支持IPv6的设备数量将以27%的速度增长。虽然当前市场上提供的高端路由器大多可支持IPv6协议，但运营商部署的网络 中仍存在大量不支持IPv6协议的路由器。随着IPv6设备的连接数量上涨，IP网络中的老旧设备将逐渐被替换，市场对新一代的高端路由器需求逐步释放。 IP网络智能化 超宽、极简、智能是运营商IP网络的发展趋势。SRv6技术是IPv6协议下的网络转发技术，是构建智能IP网络的一种解决方案。SRv6技术在IPv6报头上进行新的 扩展，扩展部分称为SRH（Segment Routing Header）。SRv6利用IPv6地址128bit的可编程能力，丰富了SRv6指令表达的网络功能范畴，如要支持一个新的网 络功能，只需要定义一个新的指令，而不需要改变协议的机制或部署。 新一代智能路由器基于SRv6技术拓展网络功能，实现路由器智能选路、网络切分与智能故障定位等功能，是未来路由器的主要发展方向。基于SRv6技术的IP网 络将进一步实现智能化，赋能IP网络满足云计算、VR与超高清视频等垂直应用对网络大带宽、低时延与高可靠性的需求。华为、新华三与中兴等头部企业均推 出支持SRv6技术的路由器，促进IP网络智能化。 报告摘要3 2020 LeadLeo 名词解释 - 05 中国路由器行业综述 - 08 数据通信介绍 - 08 数据通信网络协议 - 09 路由器定义 - 10 路由器工作原理 - 11 路由器结构 - 12 产业链分析 - 13 市场规模分析 - 17 中国路由器行业政策分析 - 18 中国路由器行业驱动力分析 - 19 互联网网络流量暴涨，驱动路由器行业增长 - 19 IPv6为IP网络发展趋势，驱动运营商升级设备 - 20 中国路由器行业发展趋势分析 - 21 路由器处理器芯片自主研发 - 21 IP网络智能化 - 22 中国路由器行业竞争格局 - 23 中国路由器行业头部企业分析 - 24 专家说 - 30 方法论 - 31 法律声明 - 32 目录4 2020 LeadLeo Terms - 05 China Routers Industry Overview - 08 Definition of Data Communication - 08 Introduciton of Data Communication Protocol - 09 Definition of Routers - 10 Working Principle of Routers - 11 Struture of Routers - 12 China Routers Industry Chain Analysis - 13 China Routers Industry Market Size - 17 China Routers Industry Related Policy - 18 China Routers Industry Driver - 19 Internet Traffic Soared，Driving the Growth of the Routers Industry - 19 Operators Upgrade Network Equipments - 20 China Routers Industry Trend - 21 Independent Research and Development of Router Processors - 21 IP Network Intelligence - 22 China Routers Industry Competitive Landscape - 23 China Routers Industry Leading Enterprise Analysis - 24 Opinions of Experts 30 Methodology - 31 Legal Statement - 32 目录5 2020 LeadLeo 公用分组交技术：一种存储转发的交换方式，将用户的报文划分成一定长度的分组，以分组为存储转发。公用分组交技术比电路交换的利用率高，比报文交换的时延要小， 而具有实时通信的能力。 帧中继网：公用分组交技术的新发展，主要应用在广域网中，可支持多种数据型业务。 数字数据网：采用数字信道来传输数据的数据传输网。 Telnet协议：TCP/IP协议族中的一员，是因特网远程登录服务的标准协议和主要方式。该协议为用户提供了在本地计算机上完成远程主机工作的能力。在终端使用者的电 脑上使用telnet程序，需使用该协议连接到服务器。 FTP协议：TCP/IP应用层协议之一。 FTP协议包括两个组成部分，分别为FTP服务器与FTP客户端。 其中FTP服务器用来存储文件，用户可以使用FTP客户端通过FTP协议访 问位于FTP服务器上的资源。 TFTP协议：TCP/IP应用层协议之一，负责在客户机与服务器之间进行简单文件传输的协议，提供不复杂、开销不大的文件传输服务。端口号为69。 SNMP协议：TCP/IP应用层协议之一，负责对通信线路进行管理。 HTTP协议：TCP/IP应用层协议之一，指定了客户端可能发送给服务器消息的格式以及得到响应的格式。 SMTP协议：TCP/IP应用层协议之一，该协议建立了FTP文件传输服务上的一种邮件服务，主要用于系统之间的邮件信息传递，并提供有关来信的通知。 NFS协议：TCP/IP应用层协议之一，一种文件共享协议。 DHCP协议：TCP/IP应用层协议之一，主要作用是集中的管理、分配IP地址，使网络环境中的主机动态的获得IP地址、DNS服务器地址等信息，并能够提升地址的使用率。 TCP协议：TCP/IP传输层协议之一，一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。 UDP协议：TCP/IP传输层协议之一。DP 为应用程序提供了一种无需建立连接就可以发送封装的 IP 数据包的方法 ICMP协议：TCP/IP网络层协议之一，用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。 Routing Protocol协议：TCP/IP网络层协议之一。路由协议与路由器协同工作，执行路由选择和数据包转发功能。 IP协议：TCP/IP网络层协议之一，用于将多个包交换网络连接起来，负责在原地址和目的地址之间传输数据报，并提供对数据大小的重新组装功能，以适应不同网络的要 求。 名词解释（1/36 2020 LeadLeo ARP协议：是TCP/IP链路层协议之一，负责根据目的终端IP地址获取物理地址的协议。 Ethernet协议：是TCP/IP链路层协议之一，规定了在以太网中传输的数据帧结构。 ATM网：Asynchronous Transfer Mode，异步传输模式，一种较新型的单元交换技术。ATM网络没有共享介质或包传递带来的延时，非常适合音频和视频数据的传输。 OSI模型：Open System Interconnection Reference Model，一种概念模型，由国际标准化组织提出，一个试图使各种计算机在世界范围内互连为网络的标准框架。 IP地址：Internet Protocol Address，互联网协议地址。 MAC地址：Media Access Control Address，局域网地址，用来确认网络设备位置的位址。 子网掩码：一个32位地址，是与IP地址结合使用的一种技术。子网掩码的主要作用有两个，一是用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识，并说明该IP地址是 在局域网上，还是在远程网上；二是用于将一个大的IP网络划分为若干小的子网络。 ASIC芯片：Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路，一种为专门目的而设计的集成电路。 NP处理器：Network Processor，一种可编程器件，它特定的应用于通信领域的各种任务，比如包处理、协议分析、路由查找、声音/数据的汇聚、防火墙、QoS等。 交换结构：Switching fabric，是通过正确端口将输入到一个网络节点的数据移动到网络下一节点的硬件和软件的集合。 CPU：Central Processing Unit，中央处理器。CPU的详细参数包括内核结构，主频，外频，倍频，接口，缓存，多媒体指令集，制造工艺，电压，封装形式，整数单元和 浮点单元等。 激光器芯片：光模块内部重要芯片，负责发送光信号。 探测器芯片：光模块内部重要芯片，负责接收光信号。 电芯片：电芯片在光模块中的作用包括实现电信号的功率调节与复杂的数字信号处理两方面。 放大器芯片：一种电芯片，实现电信号的功率调节。 驱动芯片：一种电芯片，负责驱动激光器发射信号。 光模块：用于实现光电信号的转换，广泛用于5G承载网与数据中心。 名词解释（2/37 2020 LeadLeo QoS：Quality of Service，服务质量，指一个网络能够利用各种基础技术，为指定的网络通信提供更好的服务能力，是网络的一种安全机制，是用来解决网络延迟和阻塞 等问题的一种技术。 互联网工程任务组：The Internet Engineering Task Force，简称IET，一个公开性质的大型民间国际团体，汇集了与互联网架构和互联网顺利运作相关的网络设计者、运营 者、投资人和研究人员。 I/O：通常指数据在内部存储器和外部存储器或其他周边设备之间的输入和输出。 SDN：Software Defined Network，软件定义网络，是一种新型网络创新架构，网络虚拟化的一种实现方式。SDN核心技术OpenFlow通过将网络设备的控制面与数据面分 离开来，从而实现了网络流量的灵活控制，使网络作为管道变得更加智能，为核心网络及应用的创新提供了良好的平台。 MPLS：Multi-Protocol Label Switching，多协议标签交换，是一种在开放的通信网上利用标签引导数据高速、高效传输的新技术。多协议的含义是指MPLS不但可以支持多 种网络层层面上的协议，还可以兼容第二层的多种数据链路层技术。 网络切片：一种按需组网的方式，可以让运营商在统一的基础设施上分离出多个虚拟的端到端网络，每个网络切片从无线接入网承载网再到核心网上进行逻辑隔离，以适 配各种各样类型的应用。在一个网络切片中，至少可分为无线网子切片、承载网子切片和核心网子切片三部分。 CE设备： Customer Edge，用户网络边缘设备，可以是路由器或交换机等。 EOR：End of Row，一种交换机的布线方式，接入交换机集中安装在一列机柜端部的机柜内，通过水平缆线以永久链路方式连接设备柜内的主机/服务器/小型机设备。 TOR：ToP of Rack，一种交换机的布线方式，在服务器机柜的最上面安装接入交换机。 BFD：Bidirectional Forwarding Detection，双向转发侦测，一个用于侦测两个转送引擎之间数据链路错误的网络协议。 FRR： Fast Reroute，快速重路由。在当网络中链路或者节点失效后，FRR为这些重要的节点或链路提供备份保护，实现快速重路由，减少链路或节点失效时对流量的影响， 使流量实现快速恢复。 名词解释（3/38 2020 LeadLeo 9 2020 LeadLeo IP广域网 接入环 城市A 汇聚环 接入环 接入环 城市B 汇聚环 IP 局 域 网 基站 企业 家庭宽带 核 心 层 汇 聚 层 接 入 层 中国路由器行业综述数据通信介绍 数据通信网络定义与分类 数据通信网络定义：数据通信是通过数据传输信道将分布在远地的数据终端设备 与计算机系统连接起来，实现数据传输、交换、存储和处理系统。数据通信网络 是数据通信系统的扩充，是若干个数据通信系统的归并和互联。 数据通信网络技术分类：根据不同的网络技术与协议，数据通信网络可分为公用 分组交换网、帧中继网、数字数据网、ATM（Asymcjronous Transfer Mode）网与 IP网络。相比传统的数字数据网与ATM网络，IP网络架构简单，拓展性强，成为 当前的主流数据通信网络。 IP网络架构 IP网络通常分为局域网、城域网与广域网，其中IP城域网可细分为核心层、汇聚层与 接入层。 局域网：局部局域的网络，物理覆盖范围小，例如办公楼内网络、校园网络与家 庭网络等。 城域网：范围大于局域网，可覆盖整个城市。IP城域网可细分为核心层、汇聚层 与接入层：（1）核心层网络完成数据的转发功能；（2）汇聚层网络节点主要实 现扩大核心层业务覆盖范围，汇聚接入节点，并解决接入节点到核心节点间光纤 资源紧张问题；（3）接入层网络节点负责将不同地理分布的用户快速有效地接入 广域网。 广域网：连接不同地区局域网或城域网，网络通常覆盖的范围从几十公里到几千 公里。广域网能连接多个地区、城市和国家，或横跨几个洲并能提供远距离通信， 形成国际性的远程网络。 IP 城 域 网 IP网络结构 相比传统的数字数据网与ATM网络，I P网络架构简单，拓展性强，成为当前的主流数据 通信网络 来源： 数据通信与IP网络技术，中兴官网，头豹研究院编辑整理10 2020 LeadLeo 中国路由器行业综述数据通信网络协议 数据通信网络协议 数据终端设备通过数据通信网络实现通信的过程中必须按统一的网络协议进行。数据通信网络中的协议涉及双方的同步、差错控制、传输链路的建立与物理端口标准的统一。 传统网络（分组交换网、帧中继网等）参考OSI模型，将网络分为七层（应用层、表示层、会话层、运输层、网络层、链路层与物理层），而IP网络模型将其简化为四层，包 括应用层、运输层、网络层与链路层。IP网络每一层具有多条协议确保终端设备间数据的传输。 源终端设备发出的数据（简称“源数据”）在通过应用层、运输层、网络层和链路层时，各层级的相关协议依次对源数据进行封装并携带对应的报头如应用层报头 （Application Header，AH）、运输层报头（Transport Header，TH）、网络层报头（Networker Header，NH）与数据链路报头（Data link Termination，DT），最终在链路 层生成以太网数据包。以太网数据包通过物理介质传输给目的终端。目的终端接收到数据包以后，采用对应的协议进行拆包（解封装），最后在目的终端应用层将源数据分 配给相应的应用程序处理。 源终端 Telnet FTP TFTP SNMP HTTP SMTP NFS DHCP TCP UDP ICMP Routing Protocol IP ARP Ethernet Fast Eth TCP/IP协议簇 目的终端 各层级功能 应用层 传输层 网络层 链路层 源数据 AH 源数据 AH TH 源数据 AH TH NH 源数据 AH TH NH DT DH 应用层 传输层 网络层 链路层 物理传输媒体 通过添加AH报头定义数据格式，区分不 同应用数据类型，如网页数据需按照 HTTP协议规范添加AH报头； 目的转端按AH报头识别应用数据类型 通过添加TH报头，定义端口 传输层按TH报头将数据分配至相应的端 口与应用程序 数 据 封 装 数 据 解 封 装 定义IP地址，确认目的终端所在的网络 位置 网络层通过IP进行MAC寻址，对外网数 据包进行路由转发 Ethernet协议规定MAC地址，DH报头 包含目的终端的MAC地址 链路层依据MAC地址将数据包发送至 目的终端 以太网数据包 数据终端设备通过数据通信网络实现通信的过程中必须按网络协议进行。数据通信网 络中的协议涉及双方的同步、差错控制、传输链路的建立与物理端口标准的统一 来源：数据通信与IP网络技术，头豹研究院编辑整理 网络协议工作原理11 2020 LeadLeo LAN1 LAN2 IP网络 交换机 交换机 路由器 路由器在IP网络中的应用 中国路由器行业综述路由器定义 路由器定义与分类 路由器是连接互联网中各局域网、广域网的网络通讯设备，具有网络互联、数据处理和网络管理功能，可判断网络地址和选择IP路径。根据应用场景划分，路由器可分为电 信级路由器和家庭级路由器。电信级路由器根据网络层级可细分为三种：核心路由器、汇聚路由器、接入路由器。本篇报告重点研究电信级路由器。 核心路由器：位于运营商IP骨干网、数据中心骨干互联节点以及各种行业大型IP网络的核心和汇聚位置，负责高速传输与接入网和汇聚网间的通信数据； 汇聚路由器：位于核心网络与接入网络之间，负责汇聚接入网的路由选择信息，完成分组过滤等工作； 接入路由器：距离用户位置近，一般部署于企业的分支机构或下属部门中，提供认证、接入控制等功能。 路由器功能 路由器的主要功能包括网络互联、数据处理与网络管理，负责不同局域网（LAN） 之间的数据传递。如右图所示，路由器将网络分为两个不同的局域网（LAN1与 LAN2）。LAN1与LAN2各自内部间的终端设备可通过交换机实现互连，而LAN1内部 的终端设备与LAN2内部的终端设备必需通过路由器实现相互通信。 网络互联：支持各种局域网连接，实现不同网络互联互通 数据处理：提供包括分组过滤、分组转发、优先级、复用、加密、压缩和防火墙 等功能 网络管理：提供包括配置管理、性能管理、容错管理和流量控制等功能 路由器与交换机区别 交换机与路由器都具有数据传递的功能，但对应的网络层级不同。交换机位于链路 层，负责局域网内部终端设备的互联。交换机根据目的MAC地址转发数据包。 路由器位于网络层，可实现不同局域网内设备的互联。路由器更具目的IP地址完成数 据的转发。 路由器 交换机 网络层 工作层次 数据链路层 IP地址 数据传输地址 MAC地址 路由表 存储信息 MAC地址与端口映射表 连接多个网络 应用功能 连接一个网络内的多个设备 来源：数据通信与IP网络技术，头豹研究院编辑整理 路由器的主要功能包括网络互联、数据处理与网络管理，负责不同局域网（LAN）之间 的数据传递 路由器与交换机对比12 2020 LeadLeo 中国路由器行业综述路由器工作原理 路由器工作原理 路由器转发数据包的关键依据是路由表。路由表中每条路由项（目标地址、子网掩 码、输出接口与下一跳IP地址等）指示了数据包要到目的网络或目的终端设备应通 过的最佳路径。 如下图，路由器1接收到由PC发出的数据包后，会识别数据包目的地址，并查找路由 表。路由器1在自身路由表中查找到匹配的路由表项，会依据该表项指示的出接口信 息和下一跳信息将数据包转发至下一跳路由器（路由器2）。路由器2接收到数据后 重复路由器1的工作，识别IP地址并在路由表中查找匹配的路由表项。路由器2依据 路由表指示将数据包直传至服务器。服务器接收到数据包后识别出数据包IP地址与 自身IP地址匹配，开始对数据包进行解封。 服务器 路由器1 路由器2 GE0/0/0 GE0/0/1 GE0/0/0 GE0/0/1 设备 接口 IP MAC PC 网卡 192.168.1.1/24 8C70-AAAA-0001 路由器1 GE0/0/0 192.168.1.254/24 0018-0011-0001 路由器1 GE0/0/1 192.168.12.1/24 0018-0011-0002 路由器2 GE0/0/0 192.168.12.2/24 0018-0022-0001 路由器2 GE0/0/1 192.168.2.254/24 0018-0022-0002 服务器 网卡 192.168.2.1/24 8C70-AAAA-0002 PC 源MAC：8C70-AAAA-0001 目的MAC：0018-0011-0001 源IP：192.168.1.1 目的IP：192.168.2.1 源端口：1025 目的端口：80 DATA （HTTP应用数据） 源MAC：0018-0011-0001 目的MAC：0018-0022-0001 源MAC：0018-0022-0001 目的MAC：8C70-AAAA-0002 DATA （HTTP应用数据） 数据包的封装与解封装过程 数据包经过路由器1与路由器2时，由于路由器自 身IP地址与数据包目的IP地址不匹配，因此不会对 数据包进一步解封 路由器保留数据包的IP报头、TCP报头与HTTP报头， 并通过更改源MAC地址与目的MAC地址使数据包 进一步向服务器传输 服务器接收数据包时，由于自身IP地址与数据包IP地址匹配， 因此可以进一步解封数据 服务器通过目的端口号将数据包发送至对应的应用程序 路由器数据转发过程 目标 地址 子网 掩码 网关 接口 下一跳 IP地址 原理： 目标地址列记录的是接收方 的信息 路由器将所接收数据包的IP地 址与路由表中的目标地址进 行比较，并找到相应的记录 路由表工作原理 DATA+HTTP报头 +TCP报头 +IP报头 +MAC报头 来源：头豹研究院编辑整理 路由器转发数据包的关键依据是路由表。路由表中每条路由项指示了数据包要到达某 网络或某终端设备应通过的最佳路径13 2020 LeadLeo 交换 结构 基于内存 基于总线 基于交换开关 结构图 工作 原理 数据包到达内存区 后，路由器处理器 指示该数据包的输 出端口 输出端口提取数据 包后，向路由器处 理器发出信号，释 放存储空间 路由器处理器为数 据包预先添加内部 报头（标签），指 示本地输出端口 数据包会被发送至 所有输出端口，但 只有标签匹配的输 出端口接收,其余端 口丢弃该数据包 图中的交叉点被交 换结构控制器所管 理（交换开关）， 交换开关可在任何 时候开启或者关闭 如数据从端口A到端 口Y，A到Y上面的交 换开关都会被闭合 优势 / 劣势 路由器带宽受内存 带宽限制 一次仅一个数据包 跨越总线，路由器 的交换带宽受总线 速率的限制 通过更复杂的互联 网络减少单条线路 速率对路由器带宽 的影响 中国路由器行业综述路由器结构 路由器结构 路由器有四个组成区域，包括输入端口、输出端口、交换结构与路由器处理器，其中路由器处理器是核心硬件，负责路由协议、计算路由以及转发数据包等核心功能。高 端路由器通常采用“CPU+ASIC或NP”多核处理器，其中CPU负责路由协议、计算路由功能，ASIC或NP负责数据转发。 将路由器的输入端口 和输出端口相连接， 是路由器内部网络 交换结构 路由器处理器使用路 由表查找数据包输出 端口，使数据包能通 过交换结构到达目的 输出端口 NP CPU 数据转发 路由协议、 计算路由 路由处理芯片 输入端口 输入端口 输出端口 输出端口 接收数据包 数据解封 计算路由、 转发数据 发送数据包 数据封装 数据缓 存管理 路由器交换结构衍变路径 共享 内存 A Y 路由器结构 高端路由器通常采用“C P U + A S I C或N P ”多核处理器，其中C P U负责路由协议、计算路由 功能，ASIC或NP负责数据转发 来源：头豹研究院编辑整理14 2020 LeadLeo 中国路由器行业综述产业链分析 下游 中游 上游 处理器 处理器 高端路由器采用 “CPU+NP”多核方案 成本占比20%； 头部设备厂商如华为、 中兴与新华三采用自 研处理器； 中小厂商需外购芯片 成本占比5%； 中国头部光模块 企业已实现承载 网领域200G光模 块的量产 光模块 光模块 研发成本 研发成本 研发成本在路由器开发成本的25% 路由协议的更新与开发能力是网络设备厂 商的核心竞争力，当前超过三分之一的路 由协议由思科划定，奠定了思科在全球路 由器行业的龙头地位 第一梯队 第二梯队 第三梯队 电信运营商 电信运营商 路由器性能指标 路由器性能指标 中国 市场份额 企业特征 79.1% 自主研发芯片，芯片性 能行业领先 打造智能IP网络 8.7% 5.9% 自主研发芯片 与三大电信运营商战略性 合作，产品多次中标 合计 市场份额 不足5% 外购芯片 中标三大运营商低端路由 器采购的项目 三大运营商发布的路 由器招标公告中，华 为中标份额多次位列 第一 最近一次 路由器招标 2019 年 12月，集中采购 46,000台低端路由器 2020年5月，集中采购设备 容量大于25.6T的核心路由器 2019年11月，集中采购设备 业务路由器，用于5G承载网 的建设 路由器安全 吞吐量 无故障时间 路由表能力 路由器位于网络核心位置， 电信厂商采购路由器时通 常多方面考察路由器性能， 具体包括路由器的吞吐量、 网络安全防护、路由表能 力、丢包率、网络管理与 可靠性等 路由器产业链图谱 路由器行业上游参与者主要包括处理器厂商与光模块厂商，其中处理器成本占比最高、 路由器行业下游参与者为电信运营商 来源：头豹研究院编辑整理15 2020 LeadLeo 中国路由器行业综述产业链上游（1/2） 路由器处理器分类 路由器处理器主要负责实现路由协议、计算路由以及转发数据包等功能，是路由器实现数据传递的关键器件。路由器的处理器在路由器中的成本占比为20%左右，可细分为 嵌入式CPU、通用CPU、ASIC芯片与网络处理器（NP）。 CPU处理器（通用式或嵌入式）：在网络发展初期，网络传输的速率较低，业务量 较少，早期路由器一般通过在CPU（通用式或嵌入式）上运行相关网络操作系统来 实现各种网络功能。CPU具有很高的灵活性，可通过更新操作系统，完善原有功能 或增添新的功能和业务。但CPU缺点是处理速度慢、吞吐率低，使用CPU的路由器数 据转发速度慢，仅适用于低速网络环境中。随着光纤等传输技术的进步，中国网络 带宽的增长速度逐渐超过了CPU处理能力的增长速度，使得基于“CPU+操作系统”的 路由器逐渐成了网络发展的瓶颈，CPU处理器在路由器领域逐渐被专用ASIC芯片与 网络处理器取代。 专用ASIC芯片：专用ASIC将IP转发与MAC转发以硬件的方式固化下来，数据包转发 性能得到极大提高。但专用ASIC一旦指令或计算逻辑固化到芯片硬件中，就难以修 改升级，要增加新的功能（如IP地址加密）或提高性能，必须重新设计芯片，因此基 于专用ASIC芯片的路由器功能拓展性及低。 网络处理器（NP）：网络处理器在报文转发性能上弱于ASIC。但由于网络处理器可 编程，路由器厂商可能通过给网络处理器编程来实现新的功能或新的标准，以满足 各种新的网络应用。 功 能 拓 展 能 力 数据转发能力 通用CPU 数据转发能力：ASIC网络处理器嵌入式CPU通用CPU 功能拓展能力：ASIC嵌入式CPU网络处理器通用CPU 头部设备厂商如思科、华为与中兴等采用自研处理器，实现路由器处理器的 自主可控； 中小厂商需外购芯片，生产的路由器多采用传统的单核通用CPU，导致路由器 的转发速率与吞吐量较低。 网络处理器 嵌入式CPU ASIC 头部设备厂商如思科、华为与中兴等采用自研处理器，实现路由器处理器的自主可控。 中小厂商需外购芯片，生产的路由器多采用传统的单核通用CPU 来源：新华三官网，头豹研究院编辑整理 路由器处理器分类 低 高 高16 2020 LeadLeo 中国路由器行业综述产业链上游（2/2） 光模块在路由器的应用 光模块位于路由器的端口，负责光电信号的转换。在路由器的发送端口，光模块将路由器转发的信号转换为光信号，再经由光纤传送至下一跳路由器。下一跳路由器接收端 口连接光模块与光纤，将接收到的光信号转换为电信号。光模块在路由器的成本占比在5%左右。 电芯片 驱动芯片 光发射组件 激光器芯片 内置光纤 陶瓷套管 放大器 光接收组件 探测器芯片 内置光纤 陶瓷套管 电 信 号 电 信 号 光纤传输 调制光信号 电信号 电光转换 光传输 光电转换 电信号 光模块工作原理 光芯片 光模块 光模块发展现状 按传输速率分类，光模块可分为10G、25G、50G、100G、200G与400G等。当前，中 国中际旭创、华工科技、海信宽带与新易盛等头部企业已实现承载网领域200G光模块 的量产与数据中心领域400G光模块的量产。 当前，路由器的主流端口为100G，使用的是100G光模块。华为新推出的 NetEngine8000，采用100G端口与400G端口的混合配置，逐步用400G端口替代100G 端口。相比100G端口，路由器采用400G端口及光模块可大幅提升路由器数据转发速 率，并减少路由器的端口集成数量、节省光纤资源。 激光器芯片 光发射组件 探测器芯片 光接收组件 光模块结构 数据中心 注意：数据中心主要采用短距离光模块，内部采 用DFB与VSCEL光芯片，VSCEL芯片研发进程落后 于5G领域使用的FB、DFB芯片 芯片 光模块 承载网 前传 中、回传 25G 300m 25G 10km 25G 20km 100G 10Km 200G 10Km 25G CWDM 100G 2km 100G 10km 100 40km 200G 10Km 200G 40Km 200G 2km 200 80km 400全系列 40G 100G 200G 400G 10G芯片 25G Pin/APD 25G DFB 25G EML 25G VSCEL 25G 电芯片 量产 小批量量产 研发 中国光模块发展现状 来源： IMT-2020，头豹研究院编辑整理 中国中际旭创、华工科技、海信宽带与新易盛等头部企业已实现承载网领域2 0 0 G光模 块的量产与数据中心领域400G光模块的量产17 2020 LeadLeo 中国路由器行业综述产业链下游 客户购买路由器考虑因素 路由器产业链中游为通信设备厂商，其下游客户主要为电信运营商。中国电信运营商 通常通过招标的方式购买包括路由器与交换机等通信设备。路由器位于网络核心位置， 电信运营商采购路由器时通常多方面考察路由器性能，具体包括路由器的吞吐量、网 络安全防护性能、路由表能力、丢包率、网络管理与可靠性等。 吞吐量 路由器的包转发能力 与路由器端口数量、端口速率、路由器处理器与交换结构交换速率 有关 2020年，联通发布的核心路由器招标公告要求设备的吞吐量必需大 于25.6Tbps 路由表内所容纳路由表项数量的极限 高速路由器至少应该能够支持25万条 路由 路由表能力 电信级路由器5年内无故障工作时间不得 高于26分钟 华为与思科生产的路由器可实现5年内 无故障 无故障时间 电信级路由器 5G大规模建设，三大运营商积极采购核心路由器 三大电信运营商为扩充网络容量频繁招标采购路由器与交换机等设备。2019年为5G 基站规模建设的第一年，三大运营商均发出采购路由器的公告。路由器行业受益于 5G大规模建设，将迎来新一轮的增长。 招标运营商 招标时间 招标产品 采购数量 中国移动 2019-12 低端路由器 46,000 2019-08 高端路由器3档 26 高端路由器5档 5,541 高端路由器6档 1,858 2019-07 高端路由器5档 278 2018-11 高端路由器1档 10 高端路由器2档 9 高端路由器3档 18 2018-03 低端路由器1 档 20,791 低端路由器2挡 46,277 中国联通 2020-05 核心路由器（设备容量25.6Tbps） 暂未公布 中国电信 2019-11 业务路由器 未披露 2018 核心路由器（CR-A2） 2018 中低端路由交换及安全设备 2018 业务路由器 中国三大运营商路由器招标，2018-2020年7月 路由器安全 保护数据远离恶意软件、入侵、拒绝服务攻击和高级威胁的能力 网络攻击呈现多样化、复杂化、立体化趋势，为网络安全防护带来 困难。用户对网络设备的安全性能要求提高 华为将AI芯片内置于路由器，提高路由器防火墙防御能力 来源：三大电信运营商招标网站，头豹研究院编辑整理 路由器位于网络核心位置，电信运营商采购路由器时通常多方面考察路由器性能，具 体包括路由器的吞吐量、安全防护性能、路由表能力、丢包率、网络管理与可靠性等18 2020 LeadLeo 中国路由器行业综述市场规模 11.1 15.3 21.3 26.0 26.9 29.6 33.7 38.8 54.3 57.0 0 10 20 30 40 50 60 2015 2016 2017 2018 2019 2020E 2021E 2022E 2023E 2024E 中国路由器市场规模 年复合增长率 2015-2019年 24.8% 2019-2024年预测 16.2% 中国路由器市场规模（按销售额统计），2015-2024年预测 十亿元 中国路由器行业市场规模 路由器行业技术壁垒极高，行业参与者较少，中国路由器头部企业占据接近90%的市场份额，因此可通过头部企业路由器产品的出货量估算路由器行业的市场规模。2015年， 中国路由器行业的市场规模高达111亿元人民币。2015年至2019年，中国路由器行业受益于4G网络的建设，路由器市场规模以24.8%年复合增长率增长。2019年下半年，5G 时代开启，新一轮的上涨周期来临。2019年至2024年，中国路由器市场规模将以16.2%年复合增长率增长。 注：包含思科等国际企业在中国市场的路由器销售额，不包含家用无线路由器 市场规模 2019年至2024年中国路由器市场规模增长逻辑 5G建设驱动 2020年是5G时代大规模建