通信中期策略：未来最确定的增长：数据流量的爆发增长，寻找细分行业投资机会-学路网-学习路上 有我相伴
通信中期策略：未来最确定的增长：数据流量的爆发增长，寻找细分行业投资机会
来源：QQ快报 &责任编辑:小易 &
投资要点数据爆发增长：思科年度的Visual Networking Index预测报告（）显示，到2021年，全球IP流量将是现在的近三倍，未来五年复合年增长率（CAGR）将达到24%。中国的移动互联网流量的增速更是超高速增长，且出现二阶导拐点向上加速成长的局面，2015年的103%增速，每年增速的绝对值仍在增长，2018年的春节7天期间的数据更是创出新高的新台阶，达到236%；可见全球数据流量爆发增长确定性，在中国这个确定性更强、增速更快；围绕着数据流量增长这个主线我们挖掘出多个细分主题的投资机会。涉及三大的方方向海量的数据处理：云计算；（1）云计算发展最大的受益者是云服务厂商，国内的云计算公司近几年都是翻倍的增长，海外的云计算公司体量已经过百亿美金，也依然保持着50%的增长。（2）数据的持续增长带来数据搬运的需求，为了让用户更快更及时访问数据，对行业CDN的需求持续上行，直接受益的标的为CDN行业服务提供商；（3）数据的存储带来数据中心的需求爆发，这里面包含了数据中心的建设和运维公司、数据中心的制冷散热公司、数据中心处理分析数据的服务器公司、连接数据中心内部的服务器的光模块、交换机等；海量的数据监控：网络可视化；在现实世界中需要在各个区域布置摄像头来实时监控保障安全，在虚拟网络世界里也需要在各个网络节点来布置网络可视化监测设，实时监控网络世界的安全；需求段来自于：（1）互联网网络流量持续高增长；（2）流量内容多样性复杂性逐步提高；（3）政府监管需求的力度和范围逐步加大；直接受益将是提供数据监控的硬件设备厂商和服务厂商；海量数据的产生：5G;5G是第五代通信技术，是4G之后的延伸，是对现有的无线通信技术的演进。其最大的变化在于5G技术是一套技术标准，其服务的对象从过去的人与人通信，增加了人与物、物与物的通信。根据根据历史经验，我国移动通信的每十年会推出下一代网络协议。随着用户需求的持续增长，未来10年移动通信网络将会面对：1000倍的数据容量增长，10至100倍的无线设备连接，10到100倍的用户速率需求，10倍长的电池续航时间需求等等，4G网络无法满足这些需求，所以5G技术应运而生。需求增加的最主要驱动力有两个：移动互联网和物联网。5G技术中对行业中将产生较大的影响主要来自于以下四个方面：大规模天线阵列、超密集组网、全频谱接入以及新的网络架构（SDN/NFV）。海量数据的传输：光通信；光通信行业在经历了近五十年的发展之后，在我国近年来宽带中国计划的推动下，在行业内和资本市场都吸引了几大的关注度。全球流量的需求在每年30%左右的增速下，光通信凭借着高带宽和低成本的极大优势已经在骨干网和城域网得到了广泛应用，目前在数据中心和FTTH的场景下渗透率不断提升。模块速率不断提升，光引擎和硅光崭露头角。随着光模块从10G往100G，200G，400G甚至800G提速，考虑到功耗、体积、成本等多种因素我们将看到数据中心产商在传统技术如多纤并行和新兴技术如PAM4以及DP-QPSK中做性能和成本的平衡抉择。但随着速率提升和功耗体积的矛盾痛点程度加强，我们看到光引擎和硅光已经在部分应用场景崭露头角风险提示：行业竞争加剧，价格持续下跌。目录正文一、未来最确定的增长：数据流量的爆发增长思科Visual Networking Index（VNI）完整预测报告（）显示，到2021年，全球IP流量将是现在的近三倍，未来五年复合年增长率（CAGR）将达到24%。超过10亿的新互联网用户将加入到全球互联网社区，从2015年的30亿增长至2020年的41亿。在个人设备被广泛采用和机器对机器（M2M）联接快速部署的推动下，全球将会对流量增长产生巨大影响。未来五年，全球IP网络将支持多达100亿新增设备和联接。未来全球来看平均流量的24%的复合增速；其中亚洲和非洲的整体流量增速较快，高于平均水平；分业务类型来看，其中增长最快的是移动互联网流量，未来符合增速将达到46%，远高于整体平均水平；但是由于固网流量的高基数导致，移动互联网流量战总体流量的占比仍相对较小。中国的移动互联网流量的增速更是超高速增长，且出现二阶导拐点向上加速成长的局面，2015年的103%增速，每年增速的绝对值仍在增长，2018年的春节7天期间的数据更是创出新高的新台阶，达到236%；可见全球数据流量爆发增长确定性，在中国这个确定性更强、增速更快；围绕着数据流量增长这个主线我们挖掘出多个细分主题的投资机会。二、云计算：无边际的海量市场（一）全球云计算高速发展，国内云计算市场规模增速（29.45%）高于全球水平（22.10%）大数据技术的发展使得以数据为核心的大数据产业生态处于加速构建过程中，大数据和云计算相辅相成。大数据是一种规模大到在获取、存储、管理、分析方面大大超出了传统数据库软件工具能力范围的数据集合，具有海量的数据规模、快速的数据流转、多样的数据类型和价值密度低四大特征，大数据包括结构化、半结构化和非结构化数据，非结构化数据越来越成为数据的主要部分，根据IDC报告显示，企业中80%的数据都是非结构化数据，这些数据每年都保持60%的增速增长。大数据的特色在于对海量数据进行分布式数据挖掘，所以必须依托云计算的分布式处理、分布式数据库和云存储、虚拟化技术等，大数据也为云计算提供了具有价值的用武之地欧美国家的云计算市场已经进入成熟阶段。全球云计算市场规模2015年达到522.38亿美元，年将保持22.10%左右的复合增速发展，预计到2020年全球云计算市场规模有望达到1435.28亿美元。北美占据全球云计算最大市场份额，中国市场全球占比上升至5%。根据《2016年云计算白皮书》数据，2015年北美地区在全球占据了59.54%的市场份额，居全球首位，增速达19.4%，预计未来几年将保持15%以上的增速增长。亚洲在全球占据了12.04%的市场份额，其中中国市场全球占比已由2012年的3.7%上升到5%，保持快速增长。国内云计算市场规模增速（29.45%）高于全球水平（22.10%），呈现快速发展的态势。国内云计算市场规模2015年达到14.42亿美元，年将保持29.45%左右的复合增速发展，高于全球水平（22.10%），预计到2020年国内云计算市场规模有望达到52.42亿美元。云计算正加速成为提供IT资源的新方式。根据Gartner统计，全球云计算收入占IT支出占比不断提升，从2009年的1.82%不断提升至2016年的5.92%，同时云计算收入增长率远高于同期IT支出增长率，这种趋势在我国发展更加明显，IT支出正在不断向更为高效的配置方式转变。（二）公有云马太效应显著，未来将呈现寡头垄断格局全球范围内，亚马逊AWS是全球云服务第一大巨头，占据近一半的市场份额（44%）。亚马逊AWS在全球占据最大的市场份额，且份额不断提升，年其在全球公有云市场分布占据28%、31%、44%的市场份额，远超过其他对手，根据Forrester的研究，AWS和微软Azure2017年将占公有云市场四分之三的市场份额。从Gartner的魔力象限来看，亚马逊AWS处于绝对的领先地位，其连续七年被Gartner定位在“领导者”象限中，拥有最深刻的洞察力和最强大的执行力。在“全球云基础设施即服务魔力象限”中，Gartner根据业内公司远见的完整性和企业的执行力，将市场的重要竞争者分布在4个象限，2016年和2017年全球仅有亚马逊AWS和微软Azure被列在了“领导者”象限中，但是亚马逊AWS的执行力远胜微软Azure，且二者差距不断拉大。亚马逊的营业收入和营业利润均保持高速增长。亚马逊AWS2016年全球营业收入达到122.19亿美元，同比增长55.06%（排除汇率影响），经营利润为31亿美元，同比增长66.79%。亚马逊AWS2017年前三季度的收入为123.45亿美元，同比增长42.17%（排除汇率影响），经营利润为29.77亿美元，同比增长36.37%（排除汇率影响）。国内阿里云占据近一半的市场份额（47.6%），市场份额最大，增速高达三位数，且为2016年中国公有云领导者以及跻身2017年全球云存储魔力象限四强。根据IDC发布的数据，2017年上半年阿里云IAAS营收5亿美元，市场份额进一步扩大到47.6%，同时市场份额占比排第二到第五位云服务商分别为腾讯云（营收约1亿美元，份额为9.6%）、金山云（营收6839万美元，份额为6.5%）、中国电信云（营收6254万美元，份额为6%）和Ucloud（营收5774万美元，份额为5.5%）；同时根据Gartner在2017年9月发布的全球公共云市场份额报告，2016年阿里云营收规模在全球市场排名第三，仅次于亚马逊和微软，并且阿里云的增长速度为市场前三位最快，亚马逊AWS增速为45.9%，微软为61%，阿里云达到了126%。在Forrester 2016年中国公有云公司分析象限中，阿里云处于领导者地位；在Gartner 2017年的全球云存储魔力象限图中，排在阿里云前面的只有AWS、Microsoft、Google，并且阿里云和Google的位置已经非常接近。阿里云营收保持高速增长。从2015年开始披露云计算收入开始，阿里云连续八个季度保持三位数同比增速高速增长，2016年营业收入达到55.66亿元，同比增速高达137.76%，云计算业务保持强劲增长。阿里云2017年前三季度的收入为75.69亿元，同比增长99.08%。云计算市场集中化的发展，以及云服务价格的不断下跌，共同驱动IDC朝着集中化、大型化、规模化发展。全球云计算市场朝着垄断竞争格局发展，加之大型IDC的IT资源利用效率要显著高于小型IDC，比如微软在2010年针对随机波动的负载与云计算中心服务器数量的关系进行了建模，当云计算资源池中的服务器数量达到1000台时，服务器的平均利用率能够达到90%，显著高于小型IDC，大型云计算公司对于大型IDC的需求不断提升；云服务商之间价格的竞争主要体现在成本的竞争，则具备较强议价能力的大型云计算厂商会不断压低云计算基础设施即IDC的价格，同时对于IDC企业而言，新一代高密度服云计算服务器和存储设备等需要投入较高的电力和冷却成本，从而IDC企业的毛利率有下降的风险，倒逼IDC朝着大规模发展，通过规模效应降低成本。（三）CDN行业趋势：短期需求旺盛，短视频刺激行业爆发增长；中期竞争格局稳定，长期看好行业未来持续增长1、短期数据非常靓丽：短视频拉动强劲工信部官网披露的数据显示，2015年移动互联网流量增速（+103%）、2016年增速（+123.6%）、2017年增速（+162.7%）,2018年春节7天同比增速达到236%+；流量的增长直接利好移动互联网卖水者，CDN行业服务提供商网宿科技，带来需求端的增长；今年一季度更是爆款应用不断；抖音和吃鸡游戏风靡全球，抖音视频日活跃用户数已经超过1亿，15秒的短视频流量消耗巨大；2018年世界杯大型赛事的到来，也将带来流量增长的新峰值2、未来最大的需求：视频！还是视频！视频2017年约占cdn需求的30%，预期2018年这个数字会超过50%；2020年会超过80%；视频行业发展呈现以下特点：一是视频高清化势不可挡，随着硬件设备的处理能力增强,视频高清化不断升温，从1080P、2K、4K甚至走向8K；二是直播互动百花齐放，直播作为一种即时性强的娱乐形式，互动是其天然自带的特性，连麦、问答、抓娃娃，主播均会与观众形成不同形式、不同程度的互动；三是和AI相关的计算机视觉如日中天，计算机视觉赋予机器认知的能力，作为人工智能的基础应用技术，它推动了视频产业的全面升级，在内容安全，场景化广告方面发展迅猛；四是VR、AR行业快速发展，虚拟世界和现实世界的结合，带给视频行业更多的玩法，同时随着行业主流标准制定、技术发展成熟，VR、AR势必会落地在更多应用场景中。3、分析过去行业规律，寻找背后价格的逻辑（1）价格的过去、现在和未来过去：2016年两个云计算公司冲进了这个行业，过去行业稳定竞争的格局被打破，直接体现在价格上，正常年份的价格下降速度为-6%左右，连续两年都是-20%左右的降幅；现在：通过产业链调研，我们了解到从去年7月CDN行业的价格就没有实质性的大幅下降，价格下降的幅度从过去以元为单位，改为以角为单位，截止到目前，行业的价格趋于稳定；未来：流量价格受益于比特成本的下降，我们认为每年降价属于正常现象，在-10%以内属于正常范围；（2）为什么这个阶段价格战趋缓？（a）价格战的边际效用在减弱价格作为一个敲门砖，通常在初期进入一个市场比较有效，当市占率从0%到10%这个阶段；现在两家云公司的份额显然已经都超过了这个数；一类对价格敏感的用户，两年的时间已经迁移过去，潜在市场在减少；另一类不会上云的互联网公司，基于竞争的角度，避免核心运营数据的暴露；（b）运营的边际成本刚性化，可变成本都将是带宽成本云公司在运行CDN初期，在规模较小的时候，利用云计算整体的大规模优势，有边际成本降低的优势，但是随着CDN业务在云计算占比提升，CDN的刚性成本全部是带宽成本，是无法进一步压缩，流量的成本将随着CDN规模扩大而线性增加，价格战带来的将直接是亏损扩大化；同时近期有媒体报道，工信部后续将整治私建传输网的公司，有可能带来流量成本进一步提升；（c）从拼价格到拼质量，服务是一个必然的过程市场占有率并非由单一的价格因素决定，还受到产品技术和服务能力等多个方面因素的共同影响，作为B2B业务上，客户并不会只选择价格最低的服务；如果仅仅采取低价策略，而并没有在产品和服务上进行优化提升，那么在补贴终止时，客户也将随之流失；综上，我们认为2018年CDN市场竞争阶段将从价格竞争转变为服务质量的竞争，价格的降幅将回归市场合理范畴，维持在10%以内。（四）IDC: 全球视野，回望中国，国内IDC即将迎来快速增长时期1、IDC核心观点：国内IDC处于爆发的前夕（1）海外IDC进入行业整合期，我国仍处于粗犷式发展期；海外以第三方IDC厂商为主，国内以运营商主导为主。在发展阶段上，全球最大的IDC市场美国已经进入行业整合阶段，IDC建设以改建和扩建为主，我国仍处于以新建为主的粗犷式发展期。美国IDC新建规模占比约为20%，正逐步转向以改扩建为主，逐步进入企业通过并购整合实现强强联合的行业整合阶段，而我国新建IDC占比约为75%，仍处于以新建为主的粗犷式发展阶段，预期未来将出现行业并购整合，使得行业集中度不断提升。从全球的竞争格局来看，IDC市场服务商众多，但市场集中度CR5近40%，第三方IDC服务商占据最大的市场份额，Equinix为全球唯一份额超10%的IDC服务商，市场呈现出强者恒强的竞争格局。从国内市场竞争格局来看，主要由运营商主导，市场集中度较低，竞争激烈，按照已运营机柜数测算，三大运营商是市场的主要组成部分，占整体市场的份额约为60%，其中中国电信的IDC约占三大运营商IDC总数的26%，其余约40%的份额主要是专业IDC厂商。（2）资本扩张、技术实力、资源能力、地理位置为IDC企业核心竞争要素。IDC的收入主要来源于出租机柜的租金，IDC的成本分为CAPEX建设成本和OPEX运营成本，供电和空调设施成本在CAPEX中占比约为50%，电力成本在OPEX中占比约为50%，低电价和PUE是降低总成本的重要措施。资本扩张主要决定机柜功率密度和机柜数，从而决定机房规模和最大收入规模；技术实力影响机房规模、出租率和ARPU值，也影响CAPEX中供电和制冷成本；资源能力主要指拿地、拿电、拿带宽的能力，影响客户结构和成本控制；地理位置影响出租率，也是OPEX中电力成本的主要决定因素。（3）数据指数级增长等驱动IDC需求爆发，与IDC线性供给之间差距扩大。从需求端看，随着云计算、大数据等技术的快速发展，IDC作为处理、存储、备份数据的重要物理载体将得到快速发展，同时伴随着摩尔定律的失效，硬件不再减小，计算能力的增加有限，对于机柜的需求将持续增长；中共中央政治局12月8日下午就实施国家大数据战略进行第二次集体学习，总数据再提大数据战略，大数据基础设施是IDC，为大数据发展的最受益环节。从供给端看，IDC供给呈现线性增长的态势，与数据的指数级爆发式增长差距逐渐拉大，IDC总体呈供不应求状态，而我国IDC呈现结构性过剩状态，二三线城市供过于求，北上广等核心城市未来3-5年依旧供不应求。（4）云计算驱动IDC朝“超大规模+向下延伸”发展，边缘计算促使微型/小型分布式IDC出现。未来3-5年，北上广等核心城市的IDC依旧供不应求，IDC的发展以北上广等核心城市为中心向周围辐射；长远来看，一方面，全球云计算集中化和价格下降倒逼IDC朝着大规模/超大规模发展，核心城市部署高等级大型云计算IDC来支持热数据，处理时效性较高的业务，偏远地区部署大型/超大型云计算IDC来存放冷数据，处理时效性不高的业务，以降低云计算的成本；另一方面，由于“云计算+边缘计算”将成为物联网的新型数据处理模式，在高度靠近用户的网络边缘可以分布式部署小型/微型IDC，主要用来处理低延时业务。对于传统IDC提供商来说，只提供基础设施增值空间有限，云服务商的兴起，使得IDC云化成为必然趋势，IDC云化的最好方式是与云服务商合作，围绕公有云发展托管云、私有云和混合云等服务；IDC已经成为公用网流量的源头，未来网络和资源的部署将逐渐转向以IDC为核心。综上所述：北上广等核心节点城市由于土地和电力资源有限，未来存在稀缺性价值，具备较高的议价能力；随着云计算等技术的发展，IDC云化成为必然趋势，围绕公有云服务商提供托管云等服务的第三方IDC提供商具有较高的附加值；同时云计算IDC的发展利好批发型IDC提供商，拉动批发型IDC的需求。建议关注光环新网（300383）（IDC机房位于北京、上海两大核心城市；为全球云巨头亚马逊AWS中国北京区域运营方，云牌照落地，未来将围绕AWS打造云计算生态圈）；宝信软件（600845）（依托宝钢充沛的土地和电力资源，IDC机房位于上海核心地段）；科华恒盛（002335）（自建IDC机房主要位于北京、上海、广州等核心城市，收购天地祥云向云计算服务运营商转变）；数据港（603881）（国内批发型IDC领军企业，客户面向BAT等大型互联网企业）。2、IDC企业核心竞争要素：地理位置、资源能力、技术实力、资本扩张IDC的收入主要来源于出租机柜的租金，IDC的成本中电力成本占据最大的份额，资本扩张、技术实力、资源能力和地理位置是IDC的核心竞争要素。资本扩张主要决定机柜功率密度和机柜数，从而决定机房规模和最大收入规模；技术实力影响机房规模、出租率和ARPU值，也影响CAPEX中供电和制冷成本；资源能力主要指拿地、拿电、拿带宽的能力，影响客户结构和成本控制；地理位置影响出租率，也是OPEX中电力成本的主要决定因素。IDC的成本包括CAPEX建设成本和OPEX运营成本两部分。CAPEX建设成本主要包括建设费用（机房建设及装潢等）和设备费用（供电系统、空调系统、通信系统、安全系统等），单机柜投入目前约为8-10万，其中供电和空调设施成本在CAPEX中占比约为50%。OPEX运营成本主要包括电力费用、折旧摊销费用、带宽费用、维护费用等，不考虑折旧，电力成本在OPEX中的占比约为50%，甚至更高。二、5G：技术升级带来的数据爆发增长（一）5G主要应用场景从具体网络功能要求上来说，IMT-2020(5G)推进组定义了5G的四个主要的应用场景：连续广覆盖、热点高容量、低功耗大连接和低时延高可靠。连续广域覆盖和热点高容量场景主要满足2020年及未来的移动互联网业务需求，也是传统的4G主要技术场景。连续广域覆盖场景是移动通信最基本的覆盖方式，以保证用户的移动性和业务连续性为目标，为用户提供无缝的高速业务体验。该场景的主要挑战在于随时随地（包括小区边缘、高速移动等恶劣环境）为用户提供100Mbps以上的用户体验速率。热点高容量场景主要面向局部热点区域，为用户提供极高的数据传输速率，满足网络极高的流量密度需求。1Gbps用户体验速率、数十Gbps峰值速率和数十Tbps/km2的流量密度需求是该场景面临的主要挑战。低功耗大连接和低时延高可靠场景主要面向物联网业务，是5G新拓展的场景，重点解决传统移动通信无法很好支持地物联网及垂直行业应用。低功耗大连接场景主要面向智慧城市、环境监测、智能农业、森林防火等以传感和数据采集为目标的应用场景，具有小数据包、低功耗、海量连接等特点。这类终端分布范围广、数量众多，不仅要求网络具备超千亿连接的支持能力，满足100万/km2连接数密度指标要求，而且还要保证终端的超低功耗和超低成本。低时延高可靠场景主要面向车联网、工业控制等垂直行业的特殊应用需求，这类应用对时延和可靠性具有极高的指标要求，需要为用户提供毫秒级的端到端时延和接近100%的业务可靠性保证。国际电信联盟ITU在2015年6月召开的ITU-RWP5D第22次会议上明确了5G的主要应用场景，ITU定义了三个主要应用场景：移动宽带、大规模机器通信、高可靠低延时通信，具体场景如下：这三个场景与我国IMT-2020（5G）推进组发布的四大场景基本相同，只是我国将移动宽带进一步划分为广域大覆盖和热点高速两个场景。（二）5G的技术要求5G技术创新主要来源于无线技术和网络技术两方面。其需求来自于以上的关键性能挑战。我们可以将关键性能分为以下三个部分：为了实现更高网络容量，无线传输增加传输速率大体上有两种方法，其一是增加频谱利用率，其二是增加频谱带宽。提高频谱利用率的主要的技术方式有增加基站和天线的数量，对应5G中的关键技术为大规模天线阵列（Massive MIMO）和超密集组网（UDN）；而提高频谱带宽则需要拓展5G使用频谱的范围，由于目前4G主要集中在2GHz以下的频谱，未来5G将使用2-6GHz，甚至6-100GHz的全频谱接入，来获取更大的频谱带宽。而对于关键任务要求上，尤其是毫秒级的时延要求，对于网络架构提出了极大的挑战，5G技术中将提出新型的多址技术以节省调度开销，同时基于软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）的新型网络架构将实现更加灵活的网络调度。1、大规模天线阵列（Massive MIMO）：提高频谱效率，未来需要更多的天线及射频模块在现有多天线基础上通过增加天线数可支持数十个独立的空间数据流，以此来增加并行传输用户数目，这将数倍提升多用户系统的频谱效率，对满足5G系统容量与速率需求起到重要的支撑作用。大规模天线阵列应用于5G需解决信道测量与反馈、参考信号设计、天线阵列设计、低成本实现等关键问题。大规模天线技术（MIMO）已经在4G系统中得以广泛应用。面对5G在传输速率和系统容量等方面的性能挑战，天线数目的进一步增加仍将是MIMO技术继续演进的重要方向。根据概率统计学原理，当基站侧天线数远大于用户天线数时，基站到各个用户的信道将趋于正交，在这种情况下，用户间干扰将趋于消失。巨大的阵列增益将能够有效提升每个用户的信噪比，从而利用空分多址（SDMA）技术，可以在同一时频资源上服务多个用户。空分多址技术（SDMA）是大规模天线阵列技术应用的重要支撑，其基础技术原理来自于波束赋形（Beam forming）,大规模天线阵列通过调整天线阵列中每个阵元的加权系数产生具有指向性的波束，从而带来明显的信号方向性增益，并与SDMA之间产生精密的联系。大规模天线的优势可以归结为以下几点：第一：提升网络容量。波束赋形的定向功能可极大提升频谱效率，从而大幅度提高网络容量。第二：减少单位硬件成本。波束赋形的信号叠加增益功能使得每根天线只需以小功率发射信号，从而避免使用昂贵的大动态范围功率放大器，减少了硬件成本。第三：低延时通信。大数定律造就的平坦衰落信道使得低延时通信成为可能。传统通信系统为了对抗信道的深度衰落，需要使用信道编码和交织器，将由深度衰落引起的连续突发错误分散到各个不同的时间段上，而这种揉杂过程导致接收机需完整接受所有数据才能获得信息，造成时延。在大规模天线下，得益于大数定理而产生的衰落消失，信道变得良好，对抗深度衰弱的过程可以大大简化，因此时延也可以大幅降低。第四：与毫米波技术形成互补。毫米波拥有丰富的带宽，但是衰减强烈，而波束赋形则正好可以解决这一问题。大规模天线的研发和使用同样面临巨大的挑战，从研究层面而言，物理层研究会面临下表中的多个难点。而从实际部署层面而言，硬件成本是最主要的阻碍。首先随着发射天线数目的增多，天线阵列的占用面积将大幅增加，天线群及其对应的高性能处理器、转换器的成本也都远高于传统基站天线，使得大规模部署存在成本问题；其次实际的使用中，为了平衡成本和效果，可能会采用一些低成本硬件单元替代，在木桶原理的作用下小幅降低成本可能会导致性能急剧下降，从而达不到预期效果。相比于SISO或分集天线系统，大规模多天线系统属于硬件、软件密集型的。大规模多天线系统由多个天线子阵列组成，每个子阵列共享数模转换、混频器等元件，而子阵列的每根天线单独拥有移相器、功率放大器、低噪放大器等模块。所以随着天线数的增加，硬件的部署成本会快速增加。不过与此同时，多天线的增益效应使得系统的容错能力提升，每个单元的模块（如数模转换、功率放大器等）的功能可以进一步减弱。软件层面则需要复杂的算法来管理和动态地适应与编码和解码用于多个并行信道的数据流，这就需要一个相对强大的处理器，通常被实现为一个FPGA。整体而言，未来MIMO将对天线带来升级需求，同时射频模块（移相器、功率放大器、低噪放大器等）的需求将爆发，此外数据的增加将利好功能更加强大的综合处理模块，如FPGA。目前国内主导大规模天线阵列（MIMO）研发工作的主要是IMT-2020（5G）推进组、大唐电信、中兴通讯、华为、中国移动等单位，目前主要的工作进展如下：我国5G研究与标准化组织-IMT-2020（5G）推进组于2013年底专门成立了大规模天线技术专题组，同时2012年国家重大专项启动了针对64天线的3D-MIMO技术的研究项目立项工作，计划启动了针对128~256天线的Massive MIMO技术（1期）的立项工作，并将在后续的2期及3期阶段中持续推动该技术的研究、验证与标准化工作。2016年9月，IMT-2020(5G)推进组发布了中国5G技术研发试验的第一阶段测试结果。标志着我国5G技术试验第一阶段测试工作顺利完成。大唐电信在2013年发布《5G白皮书》，开展了国家科技重大专项3D-MIMO技术研究与验证，2016年4月，大唐电信集团发布5G综合验证平台，其可支持业内规模最大的256有源天线阵列，在3.5G频段（100MHz带宽），支持20个数据流的并行传输，频谱效率达到4G的7~8倍以上，并实现超过4Gbps的峰值速率。中兴通讯于中国移动合作，于2015年完成了世界上第一个pre5G 3D/大规模MIMO（多入多出）基站的预商业领域测试，商用原型机采用64接口/128天线阵列，支持灵活的3D波束赋形。在宏覆盖场景下的外场测试中，3D-MIMO技术下行小区容量提升350%，上行小区容量提升164%，边缘用户下行速率和上行速率提升1~3倍。中国移动对Massive MIMO的关键技术展开了研究，包括多场景中的新型信道建模研究、支持大规模天线的创新传输方案研究、高效能、低成本、实用化、可扩展的灵活部署方案和系统性能仿真评估，并与华为、中兴通讯等设备商、天线厂商合作开展3D-MIMO的样机研制和大规模天线演示验证系统。2014年9月，华为联合中国移动演示了全新预商用AAU（有源天线射频单元）平台，是业界第一款支持Massive MIMO特性的基站产品，也是业界最大规格的Massive MIMO多天线系统，不仅可支持中国移动主流频段，而且可以兼容现有的终端，应用后系统容量可提升数倍。2、超密集组网（UDN）：解决热点网络容量问题，带来小基站千亿市场容量未来移动数据业务飞速发展，热点地区的用户体验一直是当前网络架构中存在的问题。由于低频段频谱资源稀缺，仅仅依靠提升频谱效率无法满足移动数据流量增长的需求。超密集组网通过增加基站部署密度，可实现频率复用效率的巨大提升，但考虑到频率干扰、站址资源和部署成本，超密集组网可在局部热点区域实现百倍量级的容量提升，其主要应用场景将在办公室、住宅区、密集街区、校园、大型集会、体育场和地铁等热点地区。超密集组网可以带来可观的容量增长，但是在实际部署中，站址的获取和成本是超密集小区需要解决的首要问题。而随着小区部署密度的增加，除了站址和成本的问题之外，超密集组网将面临许多新的技术挑战，如干扰、移动性、传输资源等。对于超密集组网而言，小区虚拟化技术、接入和回传联合设计、干扰管理和抑制是三个最重要的关键技术。由于超密集组网对基站和微基站的需求加大，以及在重点场景下基站选址将面临更大的挑战，未来将利好具备较好成本控制能力及基站选址能力的厂商。2020年全球小基站市场每年将超过6亿美金，国内小基站市场容量最终有望达到千亿级别。根据SmallCell Forum预测，全球小基站市场空间有望在2020年超过6亿美元。截止至2016年半年报，中国移动，中国联通，中国电信披露今年要达到的的4G基站数分别为140万个、68万个、85万个。考虑联通中报披露了与电信共享的6万个基站，假设年内共享基站达到10万个，则中国当前存量基站市场大约为283万个。假设未来小基站的数量能达到目前基站数量的10倍以上，即未来小基站市场需求达到2830万个，假设小基站平均价格为5000元/个，则未来小基站市场容量将达到千亿级别。3、全频谱接入：扩大频谱宽度，未来利好射频器件厂商，但频谱暂未分配相对于提高频谱利用率，增加频谱带宽的方法显得更简单直接。在频谱利用率不变的情况下，可用带宽翻倍可实现数据传输速率也翻倍。通过有效利用各类移动通信频谱（包含高低频段、授权与非授权频谱、对称与非对称频谱、连续与非连续频谱等）资源可以提升数据传输速率和系统容量。但问题是，现在常用的6GHz以下的频段由于其较好的信道传播特性，目前已经非常拥挤，6~100GHz高频段具有更加丰富的空闲频谱资源，可作为5G的辅助频段，然而30GHz~100GHz频率之间属于毫米波的范畴，这就需要使用到毫米波技术。到2020年我国5G频谱缺口近1GHz，低频段为首选，高频将成为补充。目前4G-LTE频段最高频率的载波在2GHz上下，可用频谱带宽只有100MHz。因此，如果使用毫米波频段，频谱带宽能达到1GHz-10GHz，传输速率也可得到巨大提升。我国5G推进组已完成2020年我国移动通信频谱需求预测，届时移动通信频谱需求总量为MHz，我国已为IMT规划的687MHz频谱资源均属于5G可用频谱资源，因此还需要新增663～1123MHz频谱。我国无线电管理“十三五”规划中明确为IMT-2020（5G）储备不低于500MHz的频谱资源。6GHz以下低频段是5G首选频段，高频段将成为后续补充。5G需要大量的新频谱资源，可通过两种方式获得：2015年世界无线电通信大会（WRC）推动6GHz以下低频段划分。回望WRC-15的结果，全球各国均有或多或少的频谱增加，且形成700MHz、MHz和MHz三个趋于全球一致IMT频段。同时，中国建议的频段MHz和MHz，在国际上也分别有45个和4个国家以脚注形式确定为IMT频段。未来有望以现有的MHz为核心，向上拓展到MHz，形成连续300MHz频谱，作为IMT未来发展的重点频段。除此之外，MHz将需要我国尽快出台频谱路线图，以及国家立法的保障，还涉及大量军民频谱的协调。未来的IMT网络必将是多种通信系统并存的异构网络，资源配置需要综合考虑网络发展状况、产业投资周期、用户规模等方面因素，同时兼顾5G系统的技术特性。2019年WRC大会及以后推动6GHz以上高频段划分。针对WRC19已经提出11个待讨论的频段，均在24GHz-90GHz范围内，即毫米波的范围。但是毫米波频段的另一个特性是在空气中衰减较大，且绕射能力较弱，因此高频段传播特性差、资源丰富、可选余地大。随着2020年之后业务量的不断提升，移动通信的频谱需求量还将继续增加。由于我国高频芯片和元器件产业能力薄弱，未来高频段需求的到来需要产业能力的迅速跟进。在未来要支持毫米波通信，移动系统和基站必须配备更新更快的应用处理器、基带以及射频器件。事实上，5G标准对射频影响较大，需要一系列新的射频芯片技术来支持，例如支持相控天线的毫米波技术。毫米波技术最早应用在航空军工领域，如今汽车雷达、60GHz Wi-Fi都已经采用，将来5G也必然会采用。4G手机里面的数字部分包括应用处理器和调制解调器，射频前端则包括功率放大器（PA）、射频信号源和模拟开关。功率放大器用于放大手机里的射频信号，通常采用砷化镓（GaAs）材料的异质结型晶体管（HBT）技术制造。未来的5G手机也要有应用处理器和调制解调器。不过与4G系统不同，5G手机还需要相控阵天线。此外，由于毫米波的频率非常高，线路的阻抗对毫米波的影响很大，所以器件的布局和布线变得异常重要。与4G手机一样，5G手机也需要功率放大器，毫米波应用中，功率放大器将是系统功耗的决定性因素。除此之外，毫米波相比于传统6GHz以下频段还有一个特点就是天线的物理尺寸可以比较小。这是因为天线的物理尺寸正比于波段的波长，而毫米波波段的波长远小于传统6GHz以下频段，相应的天线尺寸也比较小。因此可以方便地在移动设备上配备毫米波的天线阵列，从而实现大规模天线技术。4、新型多址技术：降低信令开销，缩短时延通过发送信号在空/时/频/码域的叠加传输来实现多种场景下系统频谱效率和接入能力的显著提升。此外，新型多址技术可实现免调度传输，将显著降低信令开销，缩短接入时延，节省终端功耗。目前业界提出的技术方案主要包括基于多维调制和稀疏码扩频的稀疏码分多址（SCMA）技术，基于复数多元码及增强叠加编码的多用户共享接入（MUSA）技术，基于非正交特征图样的图样分割多址（PDMA）技术以及基于功率叠加的非正交多址（NOMA）技术。此外，基于滤波的正交频分复用（F-OFDM）、滤波器组多载波（FBMC)、全双工、灵活双工、终端直通（D2D）、多元低密度奇偶检验（Q-ary LDPC）码、网络编码、极化码等也被认为是5G重要的潜在无线关键技术。5、5G网络关键技术：NFV和SDN，网络能力开放或利好第三方服务提供商未来5G网络架构将包括接入云、控制云和转发云三个域：接入云支持多种无线制式的接入，融合集中式和分布式两种无线接入网架构，适应各种类型的回传链路，实现更灵活的组网部署和更高效的无线资源管理。5G的网络控制功能和数据转发功能将解耦，形成集中统一的控制云和灵活高效的转发云。控制云实现局部和全局的会话控制、移动性管理和服务质量保证，并构建面向业务的网络能力开放接口，从而满足业务的差异化需求并提升业务的部署效率。转发云基于通用的硬件平台，在控制云高效的网络控制和资源调度下，实现海量业务数据流的高可靠、低时延、均负载的高效传输。基于“三朵云”的新型5G网络架构是移动网络未来的发展方向。未来的5G网络与4G相比，网络架构将向更加扁平化的方向发展，控制和转发将进一步分离，网络可以根据业务的需求灵活动态地进行组网，从而使网络的整体效率得到进一步提升。5G网络服务具备更贴近用户需求、定制化能力进一步提升、网络与业务深度融合以及服务更友好等特征，其中代表性的网络服务能力包括、网络切片、移动边缘计算、按需重构的移动网络、以用户为中心的无线接入网络和网络能力开放。其中，网络能力开放将不仅带来用户的体验优化，还将带来新型的商业模式探索。5G网络能力开放框架旨在实现面向第三方的网络友好化和网络管道智能化，优化网络资源配置和流量管理。4G网络采用“不同功能、各自开放”的架构，能力开放平台需要维护多种协议接口，网络结构复杂，部署难度大；5G网络控制功能逻辑集中并中心部署，能力开放平台间统一接口，可实现第三方对网络功能如移动性、会话、QoS和计费等功能的统一调用。而这一切都需要虚拟化的基础设施平台支撑。实现5G新型基础设施平台的基础是网络功能虚拟化（NFV）和软件定义网络（SDN）技术。SDN/NFV技术融合将提升5G进一步组大网的能力：NFV技术实现底层物理资源虚拟化，SDN技术实现虚拟机的逻辑连接，进而配置端到端业务链，实现灵活组网。NFV使网元功能与物理实体解耦，通过采用通用硬件取代专用硬件，可以方便快捷地把网元功能部署在网络中任意位置，同时通过对通用硬件资源实现按需分配和动态延伸，以达到最优的资源利用率的目的。NFV可以满足运营商在网络灵活性、架设成本、可扩展性和安全性方面的需求。首先，NFV的特性使其可以让网络和服务预配置更加灵活。而这又可以让运营商和服务供应商快速地调整服务规模以便应对客户的不同需求。这些服务在任何符合行业标准的服务器硬件上，通过软件应用来提供，而最重要的一点就是安全网关。与购买硬件设备不同，服务供应商可以轻松地采用与设备相关的功能，然后将其以服务器虚拟机的形式示例。由于网络功能是在软件总部署的，所以可以将这些功能移动到网络的各个位置，而不需要安装新的设备。这意味着运营商和服务供应商不需要部署很多硬件设备，而可用虚拟机来部署廉价，高容量服务器基础设施。最重要的是，虚拟化消除了网络功能和硬件之间的依赖性，运营商只需设一个地区代表就可以了，而不用专门搭建一个基础设施来提供支持。随着众多厂商推出了商用级SDN、NFV解决方案，新型网络架构正逐步落地，据SNS预计，到2020年，SDN和NFV将为服务提供商（包含有线和无线）节省320亿美元的资本支出。。SDN技术实现控制功能和转发功能的分离。其核心技术OpenFlow一方面将网络控制面板从数据面中分离出来，另一方面开放可编程接口，从而实现网络流量的灵活控制及网络功能的“软件定义”，有利于通过网络控制平台从全局视角来感知和调度网络资源，实现网络连接的可编程化。SDN典型架构包含三层及两个接口：控制层：控制器集中管理网络中所有设备，虚拟整个网络为资源池，根据用户不同的需求以及全局网络拓扑，灵活动态的分配资源。SDN控制器具有网络的全局视图，负责管理整个网络：对下层，通过标准的协议与基础网络进行通信；对上层，通过开放接口向应用层提供对网络资源的控制能力。物理层：物理层是硬件设备层，专注于单纯的数据、业务物理转发，关注的是与控制层的安全通信，其处理性能一定要高，以实现高速数据转发。应用层：应用层通过控制层提供的编程接口对底层设备进行编程，把网络的控制权开放给用户，基于上开发各种业务应用，实现丰富多彩的业务创新。南向接口：是物理设备与控制器信号传输的通道，相关的设备状态、数据流表项和控制指令都需要经由SDN的南向接口传达，实现对设备管控。北向接口：是通过控制器向上层业务应用开放的接口，目的是使得业务应用能够便利地调用底层的网络资源和能力，其直接为业务应用服务的，其设计需要密切联系业务应用需求，具有多样化的特征。综上所述，5G计划于2020年商用，而5G技术中对行业中将产生较大的影响主要来自于以下四个方面：大规模天线阵列、超密集组网、全频谱接入以及新的网络架构（SDN/NFV）。上市公司中，从事这些业务方向的或将受益的标的如下：三、光模块：光电转换的核心部件，数据中心和5G中直接受益的环节（一）光模块：光的发射和接收模块光模块由光电子器件，功能电路和光接口组成，主要用来实现光电转换，目前常用的是TO（同轴封装）的模式，主要的制作过程如下：从2000年开始到现今，光模块封装类型得到了快速发展，目前常见的有10G/100G光模块，此外10G以下的光模块目前主要应用于接入网侧。10G模块经历了从300Pin，XENPAK，X2，XFP 的发展，最终实现了用和SFP一样的尺寸，这就是SFP+。CFP（C form-factor pluggable）系列光模块有CFP、CFP2、CFP4，其中C在拉丁字母中代表着100，也即代表着CFP系列是100G光模块，其中CFP8是400G光模块封装形式。QSFP（Quad small form-factor pluggable）是四通道的SFP接口，QSFP系列有QSFP、QSFP+、QSFP28。QSFP+主要实现40G光接口，QSFP28光模块支持100G接口。（二）趋势分析一：光模块速率不断提升，利好波分复用（WDM）、多芯连接（MPO）随着网络速率要求的不断提升，在成本端压力下，光通信行业都在考虑如何在单通道提高数据传输速率。在不增加光纤数量的情况下，提高光通信网络的速率主要有三种方式：1.增加载波信道：使用无源波分复用器件WDM来将不同波长光信号组合在一起2.提高波特率（数字幅度调制）：用电芯片来提高信号波特率，如PAM43.使用高阶相位调制：用外调制器的方式对光信号进行调制，如DP-QPSK,8QAM,16QAM等由于高阶相位调制会降低通信距离，所以未来在长距离通讯中将很有可能会用到PAM4等技术，通过增加电处理器复杂度的形式增加波特率，从而可以避免使用高阶相位调制以保证长距离传输。而在短距离多模光纤的通信中，由于激光器价格较为便宜，未来的扩展形式将很有可能主要以增加光纤通路或者的形式实现。此外，还可通过增加光纤数量，如SR4（Short Reach 4）、PSM4（Parallel Single Mode fiber）就是4路光纤并行传输的方式扩容PSM4由于是4路输出4路输入，因此需要搭配MPO/MTP多芯连接器来使用。由于短期内PSM4（500m）方案相对LR4（2km）方案成本优势较为明显，所以PSM4在短距离传输中仍然占据较大的市场份额。（三）趋势分析二：短期10km及以下增速较快，AOC有源光缆出货量占比最高根据LightCounting和Macom的数据，我们可以从下图中看到，短距离（2Km）及以下和10Km的光模块近两年增速较快，从2019年开始中长距离（40km）模块市场开始加速增长。同时目前从端口数量来看，2km以下的端口数量占据近85%的市场份额。短距离模块主要应用场景为数据中心内部互联。所以我们可以判断近期光模块主要增长或将来自于：AOC有源光缆，SR4（100m），CWDM4（2km），PSM4（500m）等。AOC有源光缆由于其成本优势较为明显，我们判断未来AOC还将在短距离传输中占据较为明显的优势。（四）趋势分析三：光引擎市场的兴起如前文所述，波分复用器件可以将多路信号合成到一个光纤通路中传输，并在接收端进行解复用。目前市场上主流光模块为CFP和SFP系列，均为可插拔光模块。随着流量密度的提升，可插拔模块开始面临体积大、模块必须在电路板或设备边缘的问题。为了允许光模块靠近设备PCB板上的信号源，近年来市场上出现了一个新的产品类型：光引擎。由于光引擎没有可插拔光模块的灵活性，同时与现有设备的兼容性不够，所以目前市场仍然较小，但近年来增速较快，将主要应用于超高速连接的领域。（五）趋势分析四：光模块逐渐走向硅光如前文所述，目前光模块主要的生产工艺还是以TO封装的激光器和外围的芯片及结构件通过高精度组装而成。其生产过程决定了自动化率的低下以及难以大规模生产的问题，同时分离元器件为主的结构也直接导致了成本、功耗、体积均处于较高水平。参考下图，可以看到硅光模块的制造过程主要以CMOS工艺为主，更容易实现规模化生产。2014年Acacia发布了其基于硅光相干技术的光模块，目前已经大批量供货。2016年Intel也发布了其基于硅光技术的100G集成光模块。由于硅作为导光材料，很难产生光电效应。目前激光器主要使用三五族化合物来实现（InP），所以硅光技术目前比较大的困难在于激光器的集成。目前硅光模块主要采取混合激光器的方式。随着光模块往400G/800G的速率发展，伴随着硅光生产规模化的提升，我们认为硅光将成为未来光模块的重要技术方案。目前国内上市公司中，主要以从事无源光模块部分业务为主。光迅科技是A股上市公司目前唯一能够提供低速激光器芯片和检测器芯片的厂商。华创通信?束海峰团队
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