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金准人工智能 解读5G生命周期与投资节奏报告

发布日期:
2018-08-22
浏览量:
169538

前言

8月10日,工信部和发改委联合印发《扩大和升级信息消费三年行动计划(2018-2020年)》,明确要求“加快5G标准研究、技术试验,推进5G规模组网建设及应用示范工程等;确保启动5G商用”。此前,官方也曾多次公开表示5G的商用将于2020年开展。

本文中,金准人工智能专家以基建产业为重点,分析传输网络、通信设备、移动天线、射频部分等细分行业发展,解读5G生命周期与投资节奏。

一、5G生命周期解构

5G“三超”(超高速、超大连接、超低时延)的关键能力和万物互联的应用场景将开启新一轮信息产业革命。

2018年,5G在发展中遇到重重波澜:如第一版本标准的落地的同时,年末又增加了R15的LateDrop阶段;芯片禁运事件也让舆论对5G的商用时间存在疑问,甚至对中国的科技产业产生了低落情绪。

金准人工智能专家通过对我国2G/3G/4G行业发展规律的梳理,总结出我国移动通信的生命周期取决于以下几个因素:

(1)国家的政策:频谱的分配以及给谁发放牌照、何时发放牌照。

▲我国5G频谱规划及牌照发放时间

(2)运营商竞争格局:2G/3G/4G时代运营商经历分分合合,业务发展和网络建设规模各异,其技术选择和建网节奏将极大影响生命周期的演进。

▲国内外运营商5G进展

(3)业务发展形态差异:2G时代以语音短信为主;3G/4G时代以移动互联网为代表的数据流量业务开始蓬勃发展;而在未来的5G时代,从人与人之间的连接突破到物与物之间的连接,应用场景也从单纯的大数据流量向低时延高可靠、大连接等多重应用场景拓展。应用场景的多元化将延展5G生命周期的历程。

▲5G垂直行业应用有望带来终端数

基于上述关键因素,金准人工智能专家从基站建设规模、用户发展、推进节奏、应用场景等维度对5G生命周期进行全面解构。

1.1生命周期

5G主建设周期将持续5-6年,与国外移动通信生命周期将保持一致。因为我国5G的推进节奏已经处于全球最领先水平,并非像4G/3G一样处于追赶态势。同时由于5G应用场景的多样化(三大应用场景:EMBB1(增强移动宽带)、EMTC2(海量连接)、uRLLC3(高可靠低时延))及各产业进度的不同,使得5G的投资会是一个相对长期的过程。

▲5G生命周期解构

1.2用户数

5G的终端用户数会大大超越之前的移动通信时代,5G时代大容量、低时延、大连接可以实现万物互联的场景,从人与人之间的连接切入物物相连,打开了全新的增量空间。

▲5G应用场景及技术需要

1.3基站规模

5G的无线接入将实现中低高频段的全频谱接入,中低频段(6GHZ以下)将提供连续性覆盖,毫米波高频段(6GHz以上)将作为热点区域或容量提升的覆盖。据当前场外测试情况,中频段的宏站覆盖范围与4G宏站大致相当或稍弱,金准人工智能专家预计5G宏站数量为4G宏站1.2倍,达到320万个。毫米波高频段的小站数量保守估计将是宏站的2倍,金准人工智能专家预计5G小站将达到640万个。

▲5G宏站与小站工作原理

1.4建网节奏

根据技术以及应用终端的成熟度,金准人工智能专家认为2019~2022年是中频段网络建设的高峰期,对应的高清视频、AR/VR等EMBB应用场景。2022-2025年是毫米波网络建设的高峰时期,届时工业互联网,车联网等uRLLC应用场景将趋于成熟。

▲5G建设:先中频段,后高频毫米波

二、产业链投资节奏剖析

5G产业链包括天线、射频、通信设备、光模块、光纤光缆和网络运维等多个环节。基于我国三大运营商的建网规模与节奏,金准人工智能专家对各产业环节的投资规模与节奏进行了详细测算。

 

▲3G/4G/5G总投资规模

总投资方面。预计我国三大运营商5G总投资有望过超过1.3万亿元,相较于4G时代增长超过60%。

 

▲5G各产业链环节投资占比

每个产业链环节的投资占比不同,其中通信网络设备占比最大,近40%,基站天线、射频、光纤光缆和光模块的投资占比分别为3%、10.6%、3.3%、4.6%。

 

▲5G各产业链投资节奏和投资要点

 

▲通信设备产业链投资机会

2.1天线与射频模块率先受益

为满足5G大网络容量和全频谱接入需求,基站天线和射频在5G方面的技术趋势主要包括天线射频模块集成、大规模天线技术(MassiveMIMO)。

集成的方式有利于大大简化站点部署,降低馈线复杂度,减少数据损耗,提升基站整体网络性能;MIMO则是基于多用户波束成形的原理,通过空间复用,极大提升系统容量。

 

▲大规模天线技术释义

5G频段较2-4G高,这意味着射频子系统的覆盖范围变小(电磁波在空间中的损耗与频率和传播距离成正比)。因此未来5G基站实现全国覆盖,有望较大幅度超过4G。结合4G经验来看,金准人工智能专家认为2020年起天线行业将会迎来爆发。

▲全国基站总数变化(单位:万站)

基于5G基站数量的关键假设(宏站和小站数量分别以320万座和640万座计算),金准人工智能专家对天线与射频投资规模进行了测算:

(1)天线部分:每个宏站3副天线,每副宏站天线价格以3000元计算(天线价格以及5G基站数量会有所提升)。每个小站平均2副天线,每副小站天线价格以1000元计算。

预计总投资:320万*3*3000元+640万*2*1000元=416亿元

(2)射频部分:每个基站每副天线对应1套射频模块,宏站和小站射频模块单套价格分别以10000元和4000元计算。

预计总投资:320万*3*10000元+640万*2*4000元=1472亿元

▲天线与射频投资规模

5G时代的天线和射频将实现一体化集成,由主设备厂商(华为等)提供一体化产品的趋势明显,主设备商话语权有望提升,技术门槛提升导致行业集中度提升;同时,射频器件代工趋势将凸显。

▲国内基站射频行业主要参与公司

2.2通信网络设备投资占比最大

通信网络设备是移动通信系统的核心环节,主要包括无线、传输、核心网及业务承载支撑等系统设备,金准人工智能专家预计将占5G总投资近40%,投资总额将超5000亿元。

▲网络设备投资2020将迎高速增长(单位:亿元)

通信网络设备作为5G投资的核心环节,投资周期较长,预计5G建设前4年期间均会有较大规模的投资,2021年随着宏站和小站双双放量提升预计会达到峰值。

主设备市场行业集中度较高,全球主流厂商主要为华为(未上市)、中兴、诺基亚、爱立信。重点关注我国受益于5G建设的龙头设备厂商,华为、中兴通讯(待美国禁售事件影响解除后),此外,传输网络龙头厂商烽火通信亦是5G时代核心受益标的之一。

2.3无线网光纤光缆需求提升

5G无线基站的部署方式将采用C-RAN4的部署方式,光纤光缆布置需求分为前传网络和回传网络两个部分,连接点主要为RRU(射频拉远单元)和BBU(基带处理单元)之间的连接,以及BBU和汇聚点之间的连接。

▲5G综合承载网架构示意图

金准人工智能专家对前传网络部份与回传网络部分的规模进行了测算:

(1)前传网络部分:预计每个宏站所需光纤2KM,采用48芯光缆,基站数320万;小站所需光纤1kM,采用24芯光缆,基站数640万。同时,需充分考虑现有基站光纤网络的复用率情况,假设现有宏站光纤复用率为60%,现有小站光纤复用率为20%。
可得:宏站所需光纤为320万*2km*48*40%=1.2288亿芯公里;小站所需光纤为640万*1kM*24*80%=1.2288亿芯公里

(2)回传网络部分:C-RAN部署方式下,按照20个基站集中收敛测算,采用144芯光缆回传约3公里接入汇聚层,按照70%复用计算。
可得:回传网络所需光纤:(320+640)万/20*144芯*3*30%=0.62208亿芯公里

综上,前传+回传网络总计所需3.08亿芯公里,按普通光缆价格平均130元每芯公里测算,预计总投资:3.08亿*130元=400.4亿元

▲5G将拉动光纤光缆无线网侧需求,2020~2022年为投资高峰期(单位:亿元)

▲5G传输网络领域公司

值得注意的是,5G天线通道大幅增加,以及应用场景数据流量的爆发式增长,作为光电转换环节的高速光模块升级趋势确定。金准人工智能专家们预计无线网光模块投资超600亿元,为4G时代数倍,是5G时代弹性最大的产业链环节之一。

▲光模块市场规模测算

2.4网络规划运维成本基本与4G持平

尽管5G网络架构比4G要复杂得多,基站总数增多,业务复杂度也随之提高,但集中化、智能化趋势明显。因此5G时代的网络规划和运维成本可能不会有大幅提升,预计与4G时代基本持平。4G投资规模约为1200亿元,以增长10%测算,5G投资规模约为1300亿元。

▲网络规划运维投资规模基本与4G持平(单位:亿元)

网络规划运维总体分为两个投资阶段。

前期为网络规划阶段,投资窗口为2019和2020年;后期为网络运维阶段,投资窗口主要为2022~2025年。预计总投资规模为1300亿元,重点关注中国通信服务(港股)、杰赛科技、日海通讯、宜通世纪、华星创业、纵横通信。

2.5移动天线新时代

5G时代移动互联网及物联网连接数将迅速增长,推动可穿戴设备、自动驾驶汽车等创新升级。其MassiveMIMO技术的应用普及为手机天线行业带来快速增量的市场机会。

▲手机天线单机用量有望快速提升

除基站侧天线数量大幅度增加,移动终端采用8根或16根天线或将成为标配,有时甚至可能采用更多,比现有主流基于MIMO2x2技术的天线配置增加数倍,天线行业即将迎来快速增长阶段。

▲国内外主要移动终端天线厂商

目前以安费诺、Molex等为主的欧美厂商仍然占据全球移动终端天线市场主要份额,国内则主要是信维通信、硕贝德占据领先地位,其主要原因是国外厂商进入较早,形成一定技术壁垒和客户优势,综合实力雄厚,具有很强的先入优势。

总结

金准人工智能专家认为,5G作为信息产业变革的核心基础之一,战略意义重大,获政策层、产业层的重点关注。随着3GPP标准以及频谱规划的逐步完成,运营商、设备上、芯片商、终端上均蓄势待发,争取19年达到预商用,2020年正式商用。