TMT行業(yè)：5G驅(qū)動電信光模塊市場重回增長

1、Overweight（Maintained）Driven by 5G Construction, the Telecom-Optical Transceiver Market Will Return to GrowthTMT02/12/2020 AnalystZhang Yidong HYPERLINK mailto:zhangyd zhangyd SFC: BIS749SAC: S0190510110012ContactHong Jiajun HYPERLINK mailto:hongjiajun hongjiajun SAC：S0190510110012Liu Jie HYPERLINK

2、mailto:liujie91 liujie91 SAC：S0190119030006Drive by 5G construction, the worldwide telecom optical transceiver market will reach 4.6 bn USD in 2023, with a 2019-23 CAGR of 11.5%.According to the prediction by LightCounting, worldwide 4G construction slowed down which led to the decrease of telecom o

3、ptical transceiver with a decrease of 11.7%/3.3% in 2017/18. With the construction of 5G, the market will return to growth and would reach 4.6 bn in 2023 with a 5-year CAGR of 11.5%.We predict that by 2021 Chinese telecom-optical transceiver market will be 15.8 Bn CNY with a 2019-21 CAGR of 15.3%.Ac

4、cording to the prediction by LightCounting Chinese telecom-optical transceiver market will be1.7 bn USD in 2019. We estimated that driven by 5G, Chinese telecom-optical transceiver market will be 2.27 bn USD (about 15.8 bn CNY) in 2021, with 3-year CAGR of 15.3% and 5G product takes about 43.6%, amo

5、ng which 25G fronthaul optical transceiver will take 76.2% and shipment in 2021 will be 176.6 mn with a the market size of 5.26 bn CNY.With accelerated integration of overseas leading companies, the CR5 approaches 50%. Meanwhile, they gradually stripped off the assembly business to maintain a stable

6、 profit margin.The overseas optical communication leading companies started to expand their product line and customers by mergence. The industrial CR5 increased from 40.7% in 2016 to 45.9% in 2018. We predicted that it will be about 50% in 2019. Besides, due to the large fluctuation of optical trans

7、ceiver price, the leading companies gradually stripped off the assembly business and are willing to master the production of optical chips to maintain a stable profit margin.Centralized procurement of domestic telecom operators will be a quantity-exchange-lower price strategy and propose challenge o

8、n cost control ability of vendors, which the head manufacturers will increase their profit space.Domestic telecom operators will purchase the optical transceiver through centralized procurement (we predicted will be 50%), which will save the price difference of intermediate link。However, for supplie

9、rs the price may be low but volume will be quite large and the leading vendors have cost advantage which will increase their profit space. For some vendors who only supplied single main equipment manufacture, the total market will be larger and it will experience marginal improvement with larger cen

10、tralized procurement. Besides, some companies such as O-net are now shipping samples or small-scale production of 25G optical chips. With their integration of upper stream, the profit margin will increase.Recommendations:Lumentum stripped off assembly business and focused on optical chips production

11、, which will help it increase the profit margin of optical transceiver business. Besides, the VCSEL products will become a new driver with the enlargement of 3D sensing.O-net have low-end optical chip production ability and will have breakthrough with 25G optical chip. With their business extension

12、to upper stream, their profit margin will increase.ZTE is the main equipment manufacture can will directly benefit from 5G construction.YOFC is the leading company in optical fiber preform and with the 5G construction, the demand for optical fiber and cables will increase and the industry will retur

13、n to grow.Potential risks: 1) the production price may drop due to the severe market competition; 2) 5G construction is lower than expected; 3) the central procurement of telecom-operators is lower than expected; 4) the industry has huge revolution.目錄1、5G 驅(qū)動電信光模塊重回增長，2023 年有望達(dá)到 46 億美元，中國市場 2021 年達(dá)到巔

14、峰 158 億元人民幣 .- 6 -1.1、光模塊市場規(guī)模 67 億美元，光芯片占據(jù) 50%成本.- 6 -1.2、5G 建設(shè)將拉動國內(nèi)電信用光模塊需求，2021 年有望達(dá)到 158 億元人民幣.- 8 - 2、光模塊的規(guī)格和數(shù)量取決于應(yīng)用場景.- 10 -2.1、不同場景下，TOSA/ROSA 種類不同 .- 10 -2.2、電信網(wǎng)絡(luò)：從接入網(wǎng)到骨干網(wǎng)，所需光模塊數(shù)量逐步減少，速率逐步提升.- 12 - 2.3、5G 將帶來規(guī)格和數(shù)量的提升.- 18 -3、行業(yè)技術(shù)格局尚且穩(wěn)定，中國即將開啟運(yùn)營商集采.- 22 -3.1、硅光技術(shù)尚未成熟，無法大規(guī)模應(yīng)用，行業(yè)技術(shù)格局尚且穩(wěn)定.- 22 -3

15、.2、運(yùn)營商集采有望開啟，部分廠商或有邊際改善.- 23 -4、全球龍頭頻繁整合與剝離，暫時掌控光芯片環(huán)節(jié).- 25 -4.1、龍頭加速整合提升能力，剝離組裝業(yè)務(wù)以求利潤率穩(wěn)定.- 25 -、產(chǎn)業(yè)鏈話語權(quán)由光芯片廠商掌握，高速芯片國產(chǎn)化迫在眉睫.- 26 -、回溯歷史，頭部廠商利潤或?qū)⒎€(wěn)步提升，尾部廠商面臨壓力.- 28 -、海外龍頭毛利有望逐步提升，國內(nèi)廠商仍需積極研發(fā)高速光芯片.- 30 -4.5、其他通信產(chǎn)業(yè)鏈公司.- 36 -4.6、投資建議.- 37 -5、風(fēng)險提示.- 38 -圖 1、 全球光模塊市場分類型市場規(guī)模及整體增速.- 6 -圖 2、 finisar 光模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu).-

16、 7 -圖 3、 光模塊的組成.- 7 -圖 4、 光模塊成本拆分.- 7 -圖 5、 光模塊及光、電芯片國產(chǎn)化程度.- 7 -圖 6、 全球有源光器件市場份額（2016 年）.- 8 -圖 7、 全球無源光器件市場份額（2016 年）.- 8 -圖 8、 國內(nèi)電信側(cè)光模塊市場規(guī)模.- 8 -圖 9、 5G 宏基站建設(shè)節(jié)奏及資本開支.- 9 -圖 10、 光模塊的不同封裝方法.- 12 -圖 11、 通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及所用到的光器件類型.- 13 -圖 12、 PON 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu).- 14 -圖 13、 華為 OLT 設(shè)備.- 14 -圖 14、 三大運(yùn)營商城域網(wǎng)演進(jìn)歷史，逐漸 IP 化、寬帶化.-

17、 16 -圖 15、 華為 PTN 設(shè)備.- 17 -圖 16、 5G 無線接入側(cè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu).- 19 -圖 17、 5G 前傳典型方案.- 20 -圖 18、 III/V-Si 異質(zhì)集成系統(tǒng)加工方法.- 23 -圖 19、 2011-24 年平均每Gbps 價格及其增速.- 24 -圖 20、 全球光器件市場份額（2017 年） .- 26 -圖 21、 全球光器件市場份額（2018 年） .- 26 -圖 22、 光模塊產(chǎn)業(yè)鏈及相應(yīng)公司.- 27 -圖 23、 2010-19 年全球電信用&數(shù)通用光模塊市場規(guī)模及增速.- 28 -圖 24、 Finisar/Lumentum 近年光通信業(yè)務(wù)收

18、入以及毛利率 .- 28 -圖 25、 光迅&新易盛&華工正源近年光通信業(yè)務(wù)收入以及毛利率 .- 29 -圖 26、 昂納科技&太辰光近年光通信業(yè)務(wù)收入以及毛利率.- 29 -圖 27、 Finisar 近年光器件全球市場份額.- 31 -圖 28、 Finisar 與其他廠商生產(chǎn)能力對比.- 32 -圖 29、 Finisar 近年分業(yè)務(wù)收入以及毛利率、凈利率.- 32 -圖 30、 Finisar 近年研發(fā)、銷售、管理費(fèi)用率.- 33 -圖 31、 Lumentum 近年收入以及毛利率、凈利率.- 33 -圖 32、 Lumentum 近年分業(yè)務(wù)收入以及毛利率.- 34 -圖 33、 全球

19、 VCSEL 市場份額（2018 年）.- 34 -圖 34、 全球 VCSEL 市場份額（2024 年）.- 34 -圖 35、 華工科技光電器件產(chǎn)品收入、毛利率以及收入占比.- 35 -圖 36、 昂納科技分業(yè)務(wù)收入及毛利率.- 36 -圖 37、 中興通訊近幾年分業(yè)務(wù)收入以及整體增速.- 36 -圖 38、 中興通訊近幾年分業(yè)務(wù)毛利率.- 36 -圖 39、 長飛光纖光纜近幾年收入、凈利潤以及增速.- 37 -圖 40、 長飛光纖光纜近幾年毛利率、經(jīng)營利潤率以及凈利潤率.- 37 -表 1、 5G 前中回傳所用光模塊典型技術(shù)方案.- 9 -表 2、 TOSA 不同產(chǎn)品類型對比. - 11

20、 -表 3、 不同公司 PON 光模塊產(chǎn)品對比.- 14 -表 4、 不同公司 CPRI 光模塊產(chǎn)品對比.- 15 -表 5、 運(yùn)營商歷次OTN 設(shè)備集采.- 17 -表 6、 5G 承載網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)分層組網(wǎng)架構(gòu)和接口分析.- 19 -表 7、 四種 5G 前傳典型方案比較.- 20 -表 8、 三種 5G 中回傳典型方案比較.- 21 -表 9、 5G 前中回傳所用光模塊典型技術(shù)方案.- 21 -表 10、 光模塊集采信息.- 24 -表 11、 近年光通信行業(yè)并購情況（除光模塊組裝業(yè)務(wù)）.- 25 -表 12、 近年光模塊組裝業(yè)務(wù)并購情況.- 26 -表 13、 Finisar 近年重大收購.-

21、 30 -表 14、 相關(guān)公司估值情況 .- 37 -報告正文本文針對電信用光模塊，介紹了目前的行業(yè)狀況，并從產(chǎn)品類型、成本拆分、不同應(yīng)用場景進(jìn)行詳細(xì)的介紹；分析了未來硅光技術(shù)對行業(yè)格局的潛在影響；測算了中國 5G 建設(shè)帶來的光模塊需求；分析了產(chǎn)業(yè)鏈的整體發(fā)展趨勢和國產(chǎn)廠商的發(fā)展情況。受 5G 驅(qū)動，電信用光模塊行業(yè)大概率止跌回升，2019-23 年 CAGR 有望達(dá)到11.5%。2019 年整體光模塊市場規(guī)模達(dá)到約 67 億美元，其中電信產(chǎn)品占比 44.9%，數(shù)通產(chǎn)品（應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心和企業(yè)網(wǎng)）占比 50.2%。此前由于全球 4G 建設(shè)進(jìn)入末期，電信用光模塊出現(xiàn)下滑，2017/18 年下滑 1

22、1.7%/3.3%；5G 建設(shè)驅(qū)動行業(yè)有望 重回增長，2019 年預(yù)計為 30 億美元，YoY +14%，2023 年有望達(dá)到 46 億美元，4年 CAGR 11.5%。光模塊的數(shù)量和規(guī)格取決于應(yīng)用場景，5G 時期二者均有提升。從接入網(wǎng)到骨干網(wǎng)，光模塊數(shù)量逐漸減少，規(guī)格逐步提升。5G 時期接入側(cè)從兩段式變?yōu)槿问?，前傳光模塊數(shù)量提升；此外由于 5G 數(shù)據(jù)量增加導(dǎo)致傳輸速率提升，也將帶來各層面的產(chǎn)品規(guī)格提升。5G 建設(shè)將帶動電信用光模塊需求快速增長，我們預(yù)計國內(nèi) 2021 年電信用光模塊市場規(guī)模將達(dá)到 158 億元人民幣，2019-21 年 CAGR 15.3%，其中 5G 產(chǎn)品 69 億元。聯(lián)

23、通電信共建共享不會影響前傳光模塊用量，根據(jù)我們此前對于中國 5G 建設(shè)規(guī)模及節(jié)奏的預(yù)測，我們預(yù)期 5G 建設(shè)將總共帶來 284 億元人民幣的市場空間，前傳 25G 光模塊需求最大，將達(dá)到 219 億元，占比 77.1%；2021 年國內(nèi)電信用光 模塊市場規(guī)模達(dá)到巔峰 158 億元，2019-21 年 CAGR 15.3%，其中 5G 產(chǎn)品 69 億元，5G 用 25G 光模塊為 53 億元。美、日龍頭廠商強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合提升話語權(quán)，CR5 達(dá)到約 50%；剝離組裝業(yè)務(wù)以保證利潤率穩(wěn)定。從產(chǎn)業(yè)鏈來看，光芯片價值量最大占比約 50%，目前美、日龍頭廠商掌握了大部分光芯片的市場，尤其是 25G 高端光芯片，

24、從而掌握了產(chǎn)業(yè)鏈的話語權(quán)。而龍頭廠商近幾年通過并購?fù)卣巩a(chǎn)品線和業(yè)務(wù)范圍，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，CR5 從 2016 年 40.7%提升至 2019 年的 50%左右，話語權(quán)有望進(jìn)一步增強(qiáng)。此外，龍頭公司也在逐步剝離組裝業(yè)務(wù)，希望在產(chǎn)品降價時通過擠壓組裝環(huán)節(jié)利潤來保證自身利潤率的穩(wěn)定。國內(nèi)廠商以組裝業(yè)務(wù)為主，頭部廠商通過規(guī)模效應(yīng)有望提升利潤空間，運(yùn)營商集采將為部分廠商帶來邊際改善。國內(nèi)廠商多以純組裝業(yè)務(wù)為主，并且由于電信用光模塊多為低速率產(chǎn)品，門檻較低行業(yè)競爭激烈，產(chǎn)品價格下降較快。5G 時期運(yùn)營商有望進(jìn)行 25G 光模塊集采，龍頭廠商具有規(guī)模效應(yīng)，有望提升利潤空間。此前部分廠商（例如新易盛）僅供應(yīng)單一

25、主設(shè)備商，集采后市場空間顯著變大，或迎來邊際改善。部分廠商逐步進(jìn)入高端光芯片生產(chǎn)，盈利能力有望提升。部分廠商（光迅科技、華工正源、昂納科技）具備低端光芯片的生產(chǎn)能力，高端（25G）光芯片量產(chǎn)在即，隨著能力向上突破，公司盈利能力有望進(jìn)一步改善。1、5G 驅(qū)動電信光模塊重回增長，2023 年有望達(dá)到 46 億美元，中國市場 2021 年達(dá)到巔峰 158 億元人民幣、光模塊市場規(guī)模 67 億美元，光芯片占據(jù) 50 成本2019 年光模塊市場規(guī)模預(yù)計為 67 億美元，電信用產(chǎn)品占比 44.7%，5G 驅(qū)動下19-23 年 CAGR 11.5%。光模塊作為光電信號轉(zhuǎn)換的重要有源器件，廣泛存在于光纖通信系

26、統(tǒng)中。根據(jù) LightCounting 的數(shù)據(jù)，全球 4G 建設(shè)速度大幅下降，導(dǎo)致電信用光模塊市場 2017/18 年下滑 11.7%/3.3%。此外 LightCounting 預(yù)測，全球光模塊市場規(guī)模 2019 年達(dá)到 67 億美元，其中電信產(chǎn)品占比 44.9%，數(shù)通產(chǎn)品占比 50.2%。伴隨 5G 建設(shè)，電信產(chǎn)品有望重回增長，2023 年達(dá)到 46 億美元，2019-23年 CAGR 11.5%。圖1、全球光模塊市場分類型市場規(guī)模及整體增速21%19%20% 20%17%14%14%12%10%4%0%-2%14,00012,00010,0008,0006,0004,0002,000-百

27、萬美元23%25%20%15%10%5%0%-5% EthernetCWDM/DWDMAccess(FTTx&Wireless) optical interconnectsAll othersYoY（右軸）資料來源：LightCounting 2018.10，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理* Ethernet 光模塊應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心及企業(yè)網(wǎng)*Access（FTTx&Wireless）、optical interconnects 和 CWDM/DWDM 光模塊主要應(yīng)用于電信網(wǎng)絡(luò)光模塊的主要結(jié)構(gòu)為 TOSA+ROSA。光模塊的主要作用是實(shí)現(xiàn)光信號和電信號的互相轉(zhuǎn)換，可以分為接收端和發(fā)射端，其中發(fā)射端把

28、電信號轉(zhuǎn)換為光信號，由TOSA（transmitter optical sub-assembly，光發(fā)射次模塊）和對應(yīng)的驅(qū)動電路構(gòu)成，核心為激光器； 接收端把光信號轉(zhuǎn)換為電信號， 由 ROSA（ receiver optical sub-assembly，光接收次模塊）和放大電路構(gòu)成，核心為光電探測器。圖2、finisar 光模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3、光模塊的組成資料來源：Finisar，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理資料來源：Neowave，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理TOSA+ROSA 成本占比約為 50%，目前高端芯片主要掌握在美、日廠商手中。通過對光模塊的成本的拆解，光器件共占成本的 79%，

29、而在光器件中，TOSA 和 ROSA 共占 63%，即占總成本的 50%。從全球來看，國內(nèi)企業(yè)主要在無源器件（不涉及光電信號轉(zhuǎn)換）、低速光芯片等中低端細(xì)分市場有競爭優(yōu)勢，但高端光芯片仍主要掌握在美、日廠商中，包括美國的 Finisar、Lumentum、Neophotonics 和日本的 Sumitomo、Fujitsu。圖4、光模塊成本拆分圖5、光模塊及光、電芯片國產(chǎn)化程度電芯片14%光器件79%TOSA 38%ROSA 25%100%80%60%40%20%90%1203080%60%50%5%10%百萬件14012010080604020PCB板4% 外殼其他0%263%0%0.1803

30、%1% 濾光片2%尾纖7%結(jié)構(gòu)件6%低于10Gb/s10Gb/s25Gb/s及以上模塊光芯片電芯片模塊數(shù)量（右軸）資料來源：ofweek,Funsso,興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理資料來源：中國光電子器件產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展路線圖（2018-22 年），興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理圖6、全球有源光器件市場份額（2016 年）圖7、全球無源光器件市場份額（2016 年）Source Photonics 3%其他37%Finisar 16%Oclaro7%Sumitomo7%Lumentum 7%NTTelectronics 2%CoAdna3%Sumitomo 4%Neophotonics4%其他18%

31、Finisar9% 光迅11%II-VI18%Lumentum 18%昂納13%AAOI4%Neophotonics光迅4%4%Fujitsu 5%Acacia 6%資料來源：OVUM，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理資料來源：OVUM，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理、5G 建設(shè)將拉動國內(nèi)電信用光模塊需求，2021 年有望達(dá)到 158 億元人民幣2019 年國內(nèi)電信側(cè)光模塊市場將達(dá)到 17 億美元。根據(jù) LightCounting 的數(shù)據(jù)，經(jīng)歷了 2014-16 年 4G 建設(shè)以及中移動 FTTH 建設(shè)的高峰期后，國內(nèi)電信側(cè)光模塊市場規(guī)模出現(xiàn)下滑，2017 年下滑 29%。2018 年伴隨 4G 擴(kuò)

32、容建設(shè)光模塊市場出現(xiàn)回暖，LightCounting 預(yù)計 2019 年國內(nèi)電信側(cè)光模塊市場規(guī)模將達(dá)到 17 億美元。圖8、國內(nèi)電信側(cè)光模塊市場規(guī)模百萬美元2,0001,5001,000500200%150%100%50%0%-201020112012201320142015201620172018 2019E-50%中國電信側(cè)光模塊市場規(guī)模YoY（右軸）資料來源：LightCounting，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理2019-28 年，移動建設(shè) 190 萬座 5G 基站，聯(lián)通和電信共建 235 萬座 5G 基站，共建共享不影響光模塊數(shù)量。如果十年建設(shè)一個與目前4G 同等覆蓋程度的5G 網(wǎng)絡(luò)

33、，我們估算移動需要建設(shè) 190 萬座基站。而對于聯(lián)通和電信，采用 3.5GHz 頻段，我們估算兩者共需建設(shè) 235 萬座 5G 基站。而對于中國移動 160MHz 的頻譜帶寬，如果采用光纖直連，一個宏基站對應(yīng) 12 支光模塊，如果采用 Open-WDM，對應(yīng) 24 支光模塊。對于中國聯(lián)通和電信，由于兩家共享 200MHz 的頻譜，所需光模塊數(shù)量較 100MHz 翻倍，一個宏站對應(yīng) 12 支光模塊，因此共建共享不會減少光模塊數(shù)量。圖9、5G 宏基站建設(shè)節(jié)奏及資本開支萬站92億元787058463015191071009080706050403020100201920202021202220232

34、02420252026202720285G新建基站數(shù)量移動網(wǎng)絡(luò)資本開支（右軸）3,0002,5002,0001,5001,0005000資料來源：興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院預(yù)測巔峰時期 2021 年，國內(nèi) 5G 所需光模塊市場規(guī)模有望達(dá)到 69 億元人民幣，25G光模塊占比 76.2%。根據(jù)5G 技術(shù)發(fā)展白皮書的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，CU（central unit，集中單元）與 DU 與宏基站的比例為 1：6：48。其中一個 DU 與 CU 連接需要 4支光模塊，為 50G/100G。CU 與匯聚層以及核心網(wǎng)相連需要 200G/400G 光模塊。根據(jù)預(yù)測的宏基站數(shù)量以及單基站用量，我們預(yù)計國內(nèi) 5G 建設(shè)帶

35、來的整體光模塊需求（2019-28 年）為 284 億元人民幣，其中 25G 光模塊占比 77.1%；有望于 2021 年達(dá)到巔峰 69 億元人民幣，2019-21 年CAGR 132.6%；其中 25G 光模塊需求為 1766 萬支，規(guī)模為 52.6 億元，占比 76.2%。5G 驅(qū)動，2021 年國內(nèi)電信用光模塊市場規(guī)模達(dá)到 158 億元人民幣，2019-21 年 CAGR 15.3%。結(jié)合 LightCounting 的數(shù)據(jù)，我們假設(shè) 2021 年國內(nèi)固網(wǎng)以及骨干網(wǎng)光模塊市場規(guī)模為 12.8 億美元，則 2021 年國內(nèi)電信用光模塊市場規(guī)模為 22.7單位2019202020212022

36、202320242025202620272028總計5G 宏基站數(shù)量萬站1570927858463019107425中國移動萬站62532403025151043190聯(lián)通+電信萬站9456038282115964235DU 個數(shù)萬個1.98.811.59.87.35.83.82.41.30.953CU 個數(shù)萬個0.31.51.91.61.21.00.60.40.20.19光模塊數(shù)量25G萬個2161176176616851253994648410216151851550G萬個6.028.027.623.411.69.26.03.82.01.4119100G萬個1.57.018.415.617

37、.413.89.05.73.02.194200G萬個1.04.74.63.91.91.51.00.60.30.220400G萬個0.31.23.12.62.92.31.50.950.50.3516光模塊市場規(guī)模億美元，即 158 億元人民幣，2019-21 年CAGR 15.3%。表1、5G 前中回傳所用光模塊典型技術(shù)方案25G億元人民幣9.141.252.644.128.919.311.36.83.42.321950G億元人民幣0.93.53.02.21.00.60.40.20.10.112100G億元人民幣0.62.35.03.83.72.51.40.90.40.321200G億元人民幣1

38、.34.63.32.30.90.50.30.20.10.114400G億元人民幣0.82.65.13.33.01.81.00.50.30.219總計億元人民幣13546956372514943284資料來源：興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院預(yù)測2、光模塊的規(guī)格和數(shù)量取決于應(yīng)用場景、不同場景下，TOSA/ROSA 種類不同F(xiàn)P 激光器多用于 FTTx，DFB 多用于無線側(cè)和數(shù)據(jù)中心，EML 多用于骨干網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心互聯(lián)，VCSEL 多用于數(shù)據(jù)中心。TOSA 將電信號轉(zhuǎn)換為光信號，主要由LD（激光二極管）、封焊管體、陶瓷插芯、陶瓷套管、適配器等組成。其中激光器主要為 FP（Fabry-Perot）激光器、直

39、調(diào)式 DFB（distributed feedback laser，分布式反饋激光器）、EML（electro-absorption modulated laser，電吸收調(diào)制激光器）和 VCSEL（vertical-cavity surface-emitting laser，垂直腔面發(fā)射激光器），采用的材料為 InP 或AlGaAs/GaAs；LD 的封裝一般采用 TO-CAN（transmitter outliner can）封裝、蝶形封裝、COB 封裝、BOX 封裝以及Flip Clip 封裝。其中 FP 激光器利用FP 諧振腔進(jìn)行模式選擇，產(chǎn)生多縱模的光源，主要利用電信號對驅(qū)動電流的調(diào)

40、制實(shí)現(xiàn)對光信號的調(diào)制。由于光源為多縱模，傳輸距離較短，最大傳輸速率較低多為 1.25Gb/s 以內(nèi)。DFB 激光器內(nèi)置布拉格光柵，產(chǎn)生單縱模的光源，而直調(diào)式 DFB 則將電信號直接加載到激光器的驅(qū)動電流上，從而對產(chǎn)生的光信號進(jìn)行調(diào)制，由于直接對驅(qū)動電流進(jìn)行調(diào)制會導(dǎo)致波長漂移（啁啾），從而會產(chǎn)生色散，影響最大傳輸距離。此外，傳輸信號的帶寬也會因激光器線寬受到限制。而由于激光器有增益飽和效應(yīng)，線性工作區(qū)有限，難以實(shí)現(xiàn)較高的消光比，增加了系統(tǒng)誤碼率。EML 激光器中包含一個電吸收調(diào)制器，基于 Franz-Keldysh 效應(yīng)（即施加電場引起晶體吸收光譜的變化）或 QCSE（Quantum-confi

41、ned Stark effect，量子限制 Stark效應(yīng)），將電信號加載在調(diào)制器上，改變光吸收大小，從而實(shí)現(xiàn)對光信號的調(diào)制，利用這種調(diào)制方式，波長漂移（啁啾）小，線性工作區(qū)較大，信號傳輸質(zhì)量高，最大傳輸速率較高，但是價格較為昂貴。VCSEL 主要是利用面發(fā)射，對驅(qū)動電流進(jìn)行直接調(diào)制。同時由于 VCSEL 激光器的體積較小，其產(chǎn)生激光的閾值電流較?。惠敵龉馐|(zhì)量較高，發(fā)散角較小，光斑承圓形對稱分布，因此與光纖的耦合效率較高，尤其是與多模光纖的耦合效率可以高于 90%。因此多模光模塊多采用 VCSEL，但是傳輸距離較短，多為幾十米產(chǎn)品類型應(yīng)用場景波長材料特點(diǎn)缺點(diǎn)FP 激光器低速率、短距離傳輸、

42、多用于 FTTx 接入側(cè)1310/1550nmInP多縱模光源、結(jié)構(gòu)簡單、成本低最 大 傳輸 距離 （20km）、最大傳輸速率（1.25Gb/s）直調(diào)式 DFB高速中長距離傳輸、多用于無線接入側(cè)以及數(shù)據(jù)中心內(nèi)傳輸1310/1550nmInP單縱模、譜線較窄、成本較低、最大傳輸距離（80km）、最大傳速率（單通道80km）傳輸速率較高（50Gb/s）價格較高、需要溫控、功耗較高VCSEL多模傳輸、短距離傳輸、多用于數(shù)據(jù)中心內(nèi)傳輸850nmAlGaAs/GaAs體積小、圓形光斑、閾值電流低、功耗低、價格低、與多模光纖耦合效率高、容易陣列化最大 傳輸距 離（500 米），最大傳輸速率（25Gb/s）

43、至幾百米。表2、TOSA 不同產(chǎn)品類型對比資料來源：易飛揚(yáng)通信，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理ROSA 按光探測器的種類可以分為 APD 和 PIN 兩種類型。ROSA 將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，主要由 PD（光電二極管）、塑封配適器、金屬配適器、閉口套管等組成。其中 PD 主要分為 PIN（移相開關(guān)二極管）和 APD（avalanche photodiode，雪崩光電二極管）。其中，PIN 光電二極管通過 P 型和N 型半導(dǎo)體之間的 I 型區(qū)域，吸收光并產(chǎn)生光電流，具有線性工作區(qū)大，噪聲小，功耗低等特點(diǎn)；而 APD 在 PIN 的基礎(chǔ)上采用雪崩倍增效應(yīng)，將接收到的光電流放大，提升探測靈敏度，但是放

44、大的同時也會引入較大的噪聲，降低信號質(zhì)量，誤碼率升高。光模塊的封裝主要包括：SFP/SFP+封裝、XFP 封裝、QSFP+/QSFP28 封裝、CFP封裝等。SFP（Small form-factor pluggable）為小型可插拔型封裝，支持LC 光纖連接，速率最高為 4Gbps，SFP+在 SFP 的基礎(chǔ)上速率有所提升，最高速率可達(dá)10Gbps。XFP（10GB small form-factor pluggable）指一種 10GE 小型可插拔光模塊，尺寸比 SFP+大。QSFP+（Quad small form-factor pluggable）指四通道小型可熱插拔光模塊，通信速率為

45、 40Gbps，尺寸比 SFP+大；QSFP28 封裝大小與QSFP+相同，支持 100Gbps 的速率。CFP(Centum form-factor pluggable)是一種基于密集波分復(fù)用的新型光模塊標(biāo)準(zhǔn)，同時支持?jǐn)?shù)通和電信傳輸兩大應(yīng)用，速率可達(dá) 100Gbps。圖10、光模塊的不同封裝方法SFPSFP+QSFP28/QSFP+XFPCFP資料來源：光迅科技，易飛揚(yáng)，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理、電信網(wǎng)絡(luò)：從接入網(wǎng)到骨干網(wǎng)，所需光模塊數(shù)量逐步減少，速率逐步提升電信網(wǎng)絡(luò)主要分為接入網(wǎng)，城域網(wǎng)以及骨干網(wǎng)，速率和傳輸距離不同。其中，接入網(wǎng)（Access Network）是與業(yè)務(wù)和應(yīng)用無關(guān)的傳送

46、網(wǎng)，主要完成交叉連接、復(fù)用和傳輸功能，將企業(yè)、個人用戶、數(shù)據(jù)中心等接入網(wǎng)絡(luò)，包括固網(wǎng)接入以及無線接入；城域網(wǎng)（Metropolitan Area Network）主要是一個城市區(qū)域內(nèi)的信息通信基礎(chǔ)設(shè)施，主要是以光纖作為傳輸媒介，是接入網(wǎng)與骨干網(wǎng)的中間環(huán)節(jié)；骨干網(wǎng)是用于連接多個區(qū)域以及地區(qū)的高速網(wǎng)絡(luò)。傳輸距離上看，接入網(wǎng)的傳輸距離一般小于 100km，城域網(wǎng)的傳輸距離一般為 100-800km，骨干網(wǎng)的傳輸距離一般為 800-2000km。接入層光模塊數(shù)量取決于終端設(shè)備數(shù)，城域網(wǎng)和骨干網(wǎng)取決于數(shù)據(jù)流量。在接入層由于設(shè)備數(shù)量較多，以滿足連接需求為主，因此光模塊的數(shù)量與終端設(shè)備數(shù)掛鉤，數(shù)據(jù)流量方面冗

47、余較大，所用光模塊速率較低但數(shù)量最大。而在城域網(wǎng)和骨干網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較精簡，因此光模塊的數(shù)量與數(shù)據(jù)流量掛鉤，所用光模塊速率較高，數(shù)量少于接入層。圖11、通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及所用到的光器件類型資料來源：Finisar，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理 接入網(wǎng)：固網(wǎng)和移動網(wǎng)均需要大量低速光模塊固網(wǎng)接入一般采用 PON，光模塊消耗量較大。PON（Passive Optical Network，無源光網(wǎng)絡(luò)）是指利用無源設(shè)備搭建而成的光網(wǎng)絡(luò)，其中無源設(shè)備指不需額外電源的電子設(shè)備，不涉及到信號的轉(zhuǎn)換以及放大；相較于有源設(shè)備，無源設(shè)備的故障率低，可靠性高，一般使用壽命較長，維護(hù)成本較低。PON 網(wǎng)絡(luò)主要由光線路終端

48、OLT（Optical Line Terminal），光分配網(wǎng)絡(luò) ODN（Optical Distribution Network）和光網(wǎng)絡(luò)單元/終端 ONU/ONT（Optical Network Unit/Optical Network Terminal）構(gòu)成。其中OLT 主要是將多種業(yè)務(wù)的信號在局端匯聚，并以一定的格式向下傳輸給終端用戶（下行），另一方面將來自終端用戶的信號按照業(yè)務(wù)類型分別送入不同的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)中（上行）。ODN 主要完成信號的上下行傳輸，主要采用分光器。ONU/ONT是用戶側(cè)的設(shè)備，其中 ONT 直接應(yīng)用于最終用戶，適用于 FTTH 的場景，ONU則與用戶直接仍有一定距離，

49、可以再通過網(wǎng)線、光纖等連接最終用戶，適用于 FTTB、FTTO 等場景。OLT、ODN 和ONU/ONT 設(shè)備之間的連接需求較大，終端設(shè)備數(shù)量較多，光模塊用量較大。圖12、PON 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)資料來源：華為，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理圖13、華為 OLT 設(shè)備資料來源：華為，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理OLT 和 ONU 一臺設(shè)備消耗上百個光模塊，速率較低一般為 1.5Gb/s。由于網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，PON 光模塊往往為一對多的模式，模塊不成對使用。以華為 OLT 平臺 MA5800-X17 為例，共有 17 個業(yè)務(wù)槽板，每個業(yè)務(wù)槽板支持 16 個 PON 端口，則單臺設(shè)備共支持 272 個 PON

50、端口。由于 PON 一般應(yīng)用于小區(qū)域內(nèi)，傳輸距離較短，一般為 20km 以內(nèi)，傳輸速率較低一般為 1.5Gb/s，此外，上行波長為 1310nm，下行波長為 1490nm。目前運(yùn)營商主要采用傳輸協(xié)議為 EPON 和 GPON，其封裝形式包括 SFF，SFP/SFP+。產(chǎn)品外觀公司Finisar光迅科技華為表3、不同公司 PON 光模塊產(chǎn)品對比產(chǎn)品名稱EPON SFP-OUNGPON OUN SFFGPON OLT SFP產(chǎn)品型號FTEN2x17P1xUNRTXM167-410GPON-OLT-CLASS C+封裝格式SFPSFFSFP最大傳輸距離20km20km30-40km速率1.25Gb/

51、s1.25Gb/s1.25Gb/s波長1310/1490nm1310/1490nm1310/1490nm資料來源：公司官網(wǎng)，ebay，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理在無線側(cè)接入網(wǎng)，光模塊主要用于 RRU 和 BBU 相連，和 BBU 接入城域網(wǎng)，4G時期接入速率多為 10Gb/s。4G BBU（baseband unit，基帶單元）與RRU（remote radio unit，射頻拉遠(yuǎn)單元）之間采用高速 CPRI 協(xié)議（Common Public RadioInterface，通用公共無線電接口），一般為點(diǎn)對點(diǎn)雙纖直連，傳輸距離也往往在 200m以內(nèi)；4G BBU 接入城域網(wǎng)速率以 10Gb/s

52、 為主，封裝多為 SFPSFP+和QSFP28，傳輸距離 10km/40km。室分基站往往采用了多個 RRU 級聯(lián)，共享一個 CPRI 接口的組網(wǎng)模式，目前典型配置是 2-3 級RRU 級聯(lián)實(shí)現(xiàn)頻點(diǎn)覆蓋。產(chǎn)品外觀公司Finisar光迅科技Lumentum產(chǎn)品名稱25GE SR/eCPRI SFP286Gb/s 2km SFP+ 1310nm6GSFP+850nm CPRI產(chǎn)品型號FTLF8536W4BTVRTXM228-601JSH-62S封裝格式SFP28SFP+SFP+最大傳輸距離100m2km300m速率25Gb/s2.5-5Gb/s（CPRI 情況下）1.23-6.25Gb/s波長85

53、0nm1310nm850nm表4、不同公司 CPRI 光模塊產(chǎn)品對比資料來源：公司官網(wǎng)，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理 城域網(wǎng)：根據(jù)數(shù)據(jù)量大小，采用 40G/100G 光模塊城域網(wǎng)起承上啟下作用，對成本較為敏感，可采用以太網(wǎng)直連或 CWDM 降低成本。城域網(wǎng)業(yè)務(wù)類型復(fù)雜，需要承載傳統(tǒng)的語音業(yè)務(wù)、互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)以及未來的各類新興業(yè)務(wù)。此外，由于業(yè)務(wù)復(fù)雜度提升，用戶需求提升，城域網(wǎng)需要足夠的靈活性、可擴(kuò)展性以及快速反映能力來適應(yīng)需求的變化。同時由于業(yè)務(wù)的帶寬和用戶數(shù)量都呈現(xiàn)高速增長的趨勢，也給城域網(wǎng)造成了巨大的帶寬壓力以及業(yè)務(wù)管理壓力，城域網(wǎng)需要及時的擴(kuò)容以及升級。另外，與骨干網(wǎng)相比，由于城域網(wǎng)所需的連

54、接距離更短，對于成本較為敏感，因此目前可以通過以太網(wǎng)直連或者 CWDM（Coarse wavelength-division multiplexing，粗波分復(fù)用）等傳輸技術(shù)降低成本。圖14、三大運(yùn)營商城域網(wǎng)演進(jìn)歷史，逐漸 IP 化、寬帶化在8個本地網(wǎng)啟動IPRAN/PTN試點(diǎn)，結(jié)論是都滿足移動承載要求科技委會議認(rèn)為IP網(wǎng)發(fā)啟動以IP RAN為RAN/PTN都不成熟， 主的測試和集采，IP需繼續(xù)研究RAN成為主流模式，廠家紛紛跟隨網(wǎng)發(fā)繼續(xù)啟動IP RAN集采，與高端數(shù)據(jù)設(shè)備一起采購，共啟動2次規(guī)模集采經(jīng)過調(diào)研，現(xiàn)有MSTP網(wǎng)絡(luò)資源夠用，認(rèn)為分組技術(shù)不成熟，暫不進(jìn)行建設(shè)啟動分組網(wǎng)試商用，大力發(fā)展

55、3G啟動分組研究，啟動分組設(shè)備采購，IP RAN/PTN都有建設(shè)，摸索經(jīng)驗(yàn)由傳輸專業(yè)操作，考慮到綜合承載需要，三層功能成為必須，既定IP RAN方向涉及123個本地網(wǎng)，全部采用IP RAN組網(wǎng)方案進(jìn)行PTN網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模建設(shè)，實(shí)現(xiàn)TD數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)承載由于LTE需求，PTN需要三層功能采用PTN核心層支持三層的方案，繼續(xù)集采IP RAN PTN MSTP2009年2010年2011年2012年資料來源：華為，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理*PTN：packet transport network，分組傳送網(wǎng)IP RAN：IP radio access network，無線接入網(wǎng) IP 化MSTP：mult

56、i-service transport platform，多業(yè)務(wù)傳送平臺城域網(wǎng)匯聚層多采用 40GE/100GE 光模塊，用量與數(shù)據(jù)流量掛鉤。目前中國移動的城域網(wǎng)采用 PTN 結(jié)構(gòu)，PTN 組網(wǎng)結(jié)構(gòu)以華為的 PTN 7900-32 和 PTN960 為例，其中 PTN 7900-32 用于城域網(wǎng)的匯聚層，最大支持 12.8Tbps 的交換容量，共有 32個處理板，每個板卡有 1-4 個光模塊接口，所使用的光模塊多為 CFP/CFP2 以及 QSFP28 封裝，速率為 40GE/100GE，傳輸距離為 10km/40km/80km，光模塊數(shù)量取決于數(shù)據(jù)流量。聯(lián)通和電信的城域網(wǎng)采用 IP RAN

57、結(jié)構(gòu)，其光模塊規(guī)格以及用量與 PTN 設(shè)備類似。圖15、華為 PTN 設(shè)備資料來源：華為，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理骨干網(wǎng)：數(shù)量少速率高，采用高速彩光模塊骨干網(wǎng)主要采用支持高速大容量長距傳輸?shù)?OTN 技術(shù)， 采用光模塊多為WDM/DWDM 光模塊（即彩光模塊），速率多為 100G，但總體數(shù)量較少。OTN（光傳送網(wǎng)）技術(shù)實(shí)際上是基于 WDM（波分復(fù)用）的全光網(wǎng)絡(luò)，將傳送網(wǎng)推進(jìn)到了真正的多波長光網(wǎng)絡(luò)階段。OTN 可以提供巨大的傳送容量、完全透明的端到端波長/子波長連接，以及電信級的保護(hù)，并加強(qiáng)子波長匯聚、疏導(dǎo)能力。OTN配置、復(fù)用以及交叉的顆粒明顯大于前代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，從而大大提升了高帶寬數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)

58、的傳送效率和適配能力。此外，OTN 可以最大限度利用現(xiàn)有設(shè)備資源，并可以提供跟靈活的基于電層和光層的業(yè)務(wù)保護(hù)功能。運(yùn)營商自 2010 年開始進(jìn)行 OTN 網(wǎng)絡(luò)的部署，目前采購的 OTN 設(shè)備多采用 WDM/DWDM 100G 光模塊。以華為 OptiX OSN 8800 為例，該系列單設(shè)備最多具有 64 個業(yè)務(wù)卡槽，每個業(yè)務(wù)板有 2-8 個光模塊接口，多采用 DWDM 光模塊，封裝為 eSFP，XFP 和 SFP+三種模式。結(jié)果公布日期運(yùn)營商集采項(xiàng)目規(guī)模2011 年 10 月中國電信2011 年DWDM 及 OTN 集采訂單2012 年 12 月中國電信2012 年第二批DWDM 及OTN 集

59、采主要是六個省份的10G/40G OTN 設(shè)備2013 年 4 月中國移動2013 年OTN 設(shè)備集采100G 單板數(shù)量超過 1500 塊2013 年 10 月中國移動2013 年 100G OTN 設(shè)備集采補(bǔ)采2014 年 1 月中國電信2013 年 100G DWDM/OTN 設(shè)備集采2014 年 7 月中國聯(lián)通2014 年長途傳輸網(wǎng)100G WDM 傳輸設(shè)備采購2014 年 12 月中國電信2014 年 100G DWDM/OTN 設(shè)備集采包括 100G OTN 設(shè)備和 100G DWDM設(shè)備，約 2000 塊 100G 板卡2015 年 3 月中國移動2014-15 年OTN 新建設(shè)備

60、采購包括 10G OTN（7078 個端口）和 100G表5、運(yùn)營商歷次 OTN 設(shè)備集采OTN（1072 個端口）2015 年 11 月中國電信2015 年 100G DWDM/OTN 設(shè)備集采26 條 100G 傳輸鏈路2015 年 12 月中國移動2015 年省際骨干傳送網(wǎng)傳輸設(shè)備集中采購（OTN 新建部分）2016 年 3 月中國移動2016 年OTN 設(shè)備（新建）集中采購約 2.5 億元人民幣2016 年 5 月中國電信2016 年 10G/40G DWDM/OTN 設(shè)備集采共 51680 個 10Gb/s 線路側(cè)端口、137個 40Gb/s 線路測端口及相應(yīng)的客戶側(cè)端口2016 年