從5G承載網變革看產業發展機遇面向新需求，5G承載網將出現重大變化網絡切片能力是滿足5G跨場景需求的核心5G面向萬物互聯，要滿足差異化的B端場景需求，網絡切片必是5G的核心特性。5G首次明確提出面向萬物互聯，將相互獨立的各類型終端、設備或子網絡全面聯通，從無到有的意義堪比90年代信息高速公路。差異化的B端需求和G端場景，未來將承載在統一的網絡平臺上，網絡設備、終端和業務應用會發生難以想象的深刻演進，從長期看，將是大數據與智能化發展的新起點。其中網絡切片能力是5G滿足差異化B端需求和異構網絡間互聯的核心特性。承載網需與接入/核心網技術同步變革，方能滿足整網的平臺化能力。從5G需求出發，要求網絡資源可調度、網絡能力可開放、容量可伸縮和架構可調整，本質上是要求網絡具備平臺化的能力，以虛擬的網絡操作系統來管理硬件設備。屏蔽網絡設施的差異，以軟件管理和分配，提供差異化的網絡服務，本質其實是網絡云化。滿足這樣宏大的愿景，不單純需要在5G接入和核心網處深挖空口頻譜、時隙和空間資源的利用效率，提升移動接入口的性能指標和管理水平，更需要承載網方式和能力上的深層次變革，以適配不同場景的差異化需求。從技術上看，需要滿足：控制面和轉發面分離、移動邊緣計算、網絡功能重構、網絡切片和能力開放等等。5G承載網變革為新一輪標準、產品的飛速發展提供了歷史性契機。“5G商用，承載先行”。5G承載技術和標準化研究已經伴隨著5G接入網標準迅速發展，已經擬定并納入ITU-T標準體系。在架構、組網及支撐技術方面，承載網建設圍繞5G業務和場景有序展開，實際部署將不晚于5G接入網，是5G基站規模化部署的先導指標。5G承載網將為后續邊緣計算和網絡切片等重要特性提供有力支撐，短期將促進相關器件和設備的飛速發展。目前三大運營商對于5G承載網的標準化和產品化工作都已全面鋪開，為預商用做好了充分準備。新需求勾勒5G承載網架構重大變化5G能力的全面升級，是由接入/核心網與承載網協同達成的，承載網是提升整網效能的關鍵。5G接入網+5G核心網共同實現5GNR新空口功能，直接提升了對空口容量和移動管理的效能。5G承載網的首要功能則是為生成的空口數據提供泛在的連接，滿足不同業務類型數據的Qos。5GNR要求的帶寬、時延和高可靠性等性能指標，相當部分也是5G承載網協同作用的結果。此外，網絡連接調度、組網保護和管理控制等關鍵特性也由5G承載網得以實現。5G承載網總體架構分為三個層面，其中最主要的是轉發平面，為數傳提供連接通路。根據連接范圍，轉發面組網分為省內省際干線和城域網兩個層面，省干網節點采用多對多互聯的拓撲結構，傳遞大顆粒數據；城域網內又包括了接入、匯聚與核心三層架構，其中接入層常為環形組網、匯聚和核心層可有環形組網和雙上聯組網。這套多層次組網架構，是承載所有類型數據的統一物理設施。二是管控平面，5G承載網面向SDN架構，意味著控制面與轉發面必須解耦，由管控平面提供業務和網絡資源的靈活調度，同時完成智能化的網絡運維能力。比較前代承載網，5G承載能夠在同一管控平臺進行多層次跨地域管理，意味著所有網元享有同樣的北向接口，獲取網絡的流量、延時和告警更全面及時，對于業務切片的協同服務能力極大增強。三是5G同步網，由于5G承載采用跨域跨層的大一統平臺設計，高協同要求對各網元同步提出了空前挑戰。對新建的5G網絡，通常按300ns目標進行同步，在城域核心節點部署高精度時鐘源，可滿足5G基本業務同步；在城域匯聚節點則部署增強型BITS設備，可進一步滿足協同業務對高精度同步的需求。此外，網絡架構扁平化和鏈路技術改善也將提升同步能力。基于同一物理網絡承載差異化的網絡切片服務，更確切地講是5G承載網的標志性愿景。5G承載網除了自身能夠通過軟、硬件標準和技術實現業務在邏輯上的隔離，為不同Qos業務提供差異化的連接服務。設計上也強調對4G承載網有前向兼容能力，希望可以通過4G升級來完成，并且有能力囊括政企專線、家庭寬帶OLT、CDN和邊緣IDC等異構網絡的互聯，以充分發揮現有網絡基礎設施的潛能。中移動SPN方案成為正式標準，另有差異化方案可供選擇移動提出新一代切片分組網絡SPN方案，是面向5G的新承載網標準。在承載3G/4G回傳流量的分組傳送網絡（PTN）基礎上，中移動面向5G業務承載需求，創新提出的新一代切片分組網絡（SlicingPacketNetwork）方案。通過FlexE接口＋切片以太網（SlicingEthernet）通道支持網絡端到端的硬切片；同時將L3功能下沉到匯聚網甚至接入點來滿足對連接性的靈活管理。5G商用開啟，SPN的標準化同樣快進，投資節奏有望超前于5G基站。5G傳輸網需求和指標分析始于2016年，與3GPP對5GNR的R14研究階段幾乎同時起步；2017年3GPP進入了對于R15的workitem階段，移動同時提出新型SPN技術體系，牽頭國家項目進行需求研究和模擬；2018年5GNRR15協議落地，國內開始5G系統研發階段的系統組網測試，而SPN也同步啟動產品化的研發、測試和試點。目前SPN已經在ITU-T形成MTN系列標準，2018年10月核心標準G-mtn立項，2019年7月MTN系列標準立項，成為面向5G的新一代傳輸技術體系。2019年是5G商用元年，同樣是中移動SPN規模部署元年，從投資節奏上看SPN有望先行啟動，是5G接入網部署的先行指標。根據光博會上中移動研究院的披露，2019年中移動計劃在全國50個城市部署5萬個5G基站，其中8城市連續覆蓋，同時采用新建方式規模部署數萬端SPN；我們預計2020年中移動將在全國300多城市部署近30萬5G基站，而SPN的集采有望提前到2019年底，在2020年將直接啟動SPN大規模部署。不論是節奏還是規模，SPN建設都超前于5G基站，將是5G接入網投入的先導指標。SPN以全新框架推動傳輸網革新，應對5G新需求。面向eMBB、mMTC和uRLLC三大場景及新特性，5G承載相對于之前代際呈現出標志性的新需求：首先在大帶寬、超低時延和高精度同步等性能指標上指標更加嚴苛；其次在功能方面，要求承載網絡多層級、連接調度靈活化、網絡切片層次化、智能管控；另外在組網上需要與4G承載兼容并可以低成本快組網。SPN能夠為各類業務提供不同顆粒度的切片管道，提供差異化的性能檢測能力，同時設備SDN架構能支撐新業務快速上線、快速開通部署，高度契合5G各種新業務承載需求。為達成上述功能，SPN網絡的轉發平面在邏輯上分為三層架構，包括：切片分組層（SPL）、切片通道層（SCL）和切片傳送層（STL）三個層面，同樣由由高精度時鐘完成同步、由SDN控制面實現統一管理。SPL主要為了實現5G承載對于路由靈活轉發的需求，其最核心的段路由技術包括兩項，一是SR-TP隧道技術，二是SR-BE隧道技術。前者通過增加標志連接的通路段標識，實現雙向隧道能力，適用于面向連接的業務承載；后者可以由網管或控制器集中分配節點標簽，使用面向無連接的業務承載。兩者都是基于SDN架構，以邏輯上虛擬的L3網絡來承載5G業務。SCL負責提供端到端的數據鏈路層連接，以實現低時延傳送數據。其核心是切片以太網（SE）技術，由以太內核和FlexE技術拓展所得，完全兼容以太網，但可以免除交換路由表檢查，可以通過硬隔離提供穩定的鏈路層，確保低延時業務，因而有透明傳輸和硬隔離的特征。STL負責提供SPN網絡的物理層連接，包含IEEE802.3以太網灰光或WDM彩光接口，以及FlexE接口。SPN在匯聚和核心層主要采用WDM彩光接口，根據帶寬需求引入100Gb/s、200Gb/s和400Gb/s彩光方案；在接入層具備前傳、中傳和回傳的端到端組網能力，引入以灰光為主的50GE帶寬，也可采用彩光方案；而FlexE層的接口采用時分復用方式，提供通道隔離和多端口綁定能力，實現了以太網MAC與物理媒介層的解耦。各家運營商基于不同的網絡基礎和經營策略，提出不同的5G承載網方案。5G承載網的轉發平面實現了數據前傳和中回傳的承載，除了SPN方案，還有基于多樣化承載設備的方案，包括：電信的面向移動承載優化的M-OTN方案，以及聯通進行能力驗證的IPRAN+光層方案。這些方案中的中回傳在數據鏈路層的差異，主要源自于各自的網絡基礎和演進路線，總體上都展現出多技術融合發展的趨勢，最終形態將是網絡成本效益、市場需求和產業鏈進展綜合作用的結果。5G建站先導指標，光器件率先迎來景氣5G轉發平面的多層次結構，對光模塊品類和組網拓撲提出了明確需求。5G承載網分為城域接入層、城域匯聚層、城域核心層/省干線，通常所言5G接入網前傳位于城域接入層，實現5G業務的前傳和中回傳功能，回傳分布在城域接入、匯聚與核心層。5G前傳是對光模塊數量需求最大部分，規格較4G有代際提升。5G前傳光模塊滿足10~20km以內的連接需求，用以實現基站射頻子系統與基帶板之間的聯通，因而與基站數目、AAU數據呈現出線性相關性，是整個5G承載中，數目最龐大的部分。網絡拓撲以星型（單基站對多AAU）為主、環形網為輔的方式。5G基帶板與AAU直接若以光纖直連，通常采用eCPRI接口，25Gb/s速率；或存在WDM設備，則支路側采用25Gb/s速率的彩光模塊，干路側采用N*25Gb/s或100Gb/s彩光模塊。5G中回傳完成基站到核心網之間的連接，隨運營商部署方式不同存在較大差異。在DU和CU分離情況下存在中傳，但據我們判斷，更多情況下主流設備商傾向于CU和DU合設的方案，定義的傳輸距離是基站到核心網之間距離，通常在40km之內。回傳光模塊的組網方式以環形網為主，少量采用星型結構。對于中傳，其處理的是基帶信號，在5G初期單站速率不高的情況下，可能有單25Gb/s光模塊存在，但長期看中傳的速率也會向N*25方向演進；在回傳方面，光接口完成對多個射頻子系統數據的匯總，在光模塊帶寬上最初就將高出前傳，若以直連方式則采用100Gb/s以上速率，若采用WDM則以N*25和N*50Gb/s光模塊為主。在城域匯聚層和核心層，處理的是各CU單元數據和DCI數據，傳輸距離在上百公里，對于帶寬和可靠性要求自然提高一個等級。在正式商用場景中，客戶側就會普遍采用100Gb/s和400Gb/s的單個光模塊，而在線路側可能會采用到N路的100/200/400Gbs帶寬光模塊，組網拓撲以環型網為主。由于城域匯聚節點和省際節點的數量有限，對性能和冗余度要求往往極高，但總體上看，在光模塊需求量有限，對于價格敏感度不突出。隨著5G發展階段不同，接入網組網模式和光模塊的規格有望呈現出階梯性演進。5G前傳主要有DRAN和CRAN兩種場景，其中CRAN又可細分為CRAN小集中和CRAN大集中兩種部署模式。接入網組網結構和光模塊規格呈現出逐步演進的過程。從光模塊規格上，從5G初期到成熟期，光模塊帶寬將出現一個明顯的代際提升過程；從拓撲結構看，將從初期的DRAN模式、發展期的CRAN小集中、而CRAN大集中一般需要CU云化和DU池化集中部署來支撐實現，是5G后期基站密度升高后，進行集約式管理的演進方向。初始階段采用CU與DU合設的模式，基本依靠前傳光模塊連接射頻和基帶。5G無線接入網（RAN）在建設初期主要采用CU和DU合設模式，稱為DRAN，這種模式和LTE的組網方式基本類似，AAU和DU一般分別部署在塔上和塔下，距離較短。AAU通過光纖直和基帶板連接，單基站中通常有5塊左右基帶板，作為同一個CU/DU單元，每個基帶板通常配置3個AAU連接。考慮到5G基站密度的增加和潛在的多頻點組網方案，DU和下轄AAU數量是變化最大的因素。CRAN場景對應的拉遠距離通常在10km以內。局部光纖資源不足的地區，可通過設備承載方案作為補充。在5G規模建設階段，將采用CU和DU分離模式，并實施CU云化。每個DU單元可統籌管理下轄的AAU射頻單元內的無線資源。DU單元配置基帶板可帶1~6塊，在CRAN小集中部署模式下，通常配置一塊。每個DU單元通常對3個扇區的無線資源進行統籌管理。CU和DU分離是為了對部分協議棧功能IT化，各自數據需經過中傳連接匯總到CU，在統一轉發給核心網。CRAN小集中與CRAN大集中建設模式的差別在于，后者的CU下轄DU數量較少，而DU下統籌的載頻頻點較多，集合管理大DU節點。按每個頻點3個AAU計算，可以安排5~8個頻帶，也就是15到24個AAU。通過三種組網方式的搭配，極大豐富了運營商對站址、載頻數和基帶資源管理上的靈活性。5G前傳包括了四種典型連接方式，適配不同應用場景。包括光纖直連、無源WDM、有源WDM/光傳送網（OTN）以及切片分組網（SPN）。考慮成本和維護便利性等因素，5G前傳將以光纖直連為主，一般采用25Gb/s灰光模塊，支持雙纖和單纖兩種類型，目前主要采用單纖，包括300m和10km兩種傳輸距離。無源WDM場景在CRAN大集中場景下有實際效益，如但DU需要管轄十數個AAU，且距離較長，則可以用波分與合路來減少光纖新建和運維成本，主要包括點到點無源WDM，以一對或一根光纖實現多個AAU到DU間的連接，5G典型場景需要25Gb/s彩光模塊。有源WDM/OTN場景，在AAU/DU至WDM/OTN/SPN設備間可以使用25Gb/s短距灰光模塊，在WDM/OTN/SPN設備間需要N×25/50/100Gb/s的雙纖雙向或單纖雙向彩光模塊。進一步減少了光模塊成本，代價是增加了網絡保護、性能監控和遠端管理的代價。值得注意，在實際情況下，在接入側引入波分設備的場景占比將十分有限。原因在于DU在建設初期下轄的AAU數量還比較有限，同時AAU在地域分布十分不均衡，不是必然找到存在商業價值的合路點。預計在運營商建設后期的CRAN大集中部署模式下，以及在鐵路和能源等層級較分明的網絡中，會有較大比例的波分出現。5G接入與核心網形態對于三大運營商不同的5G承載而言相對一致。前傳方案是5G引入變化較大的部分，在組網和器件選擇上存在一定的自主度：在光纖資源豐富的地區，采用光纖直驅的方式成本較低；

對于光纖資源緊缺且布設成本較高的地區，可以綜合考慮其他幾種組網方案。5G前傳目前可選的技術方案各可滿足運營商根據需求和未來規劃差異化選擇。CU和DU合設是目前5G前傳的主要組網方式，后期可能以中等規模CRAN為主。5G現網多采用和LTE類似的以DRAN為主的連接方式，單BBU連接1~3個基站；到中期將以中等規模CRAN為主，即單個CRAN連接10個左右DRAN，每個DRAN下轄3個AAU，這樣的中大規模集中管理，對高效運維和節約光纖提出很大挑戰，前傳光模塊用量最大，但上游25G工業級光芯片產能制約明顯。現階段產能制約現象明顯，10G超頻成為現階段的折中方案。目前電芯片技術相對成熟，但25G光芯片僅有日本少數廠家能夠生產和供應，加上5G前傳對光模塊要求工業溫度范圍（-40~85℃），使得芯片產能更少。因此現階段可能采用10G光芯片超頻方式，對10G光芯片直接進行25G調制，可以較少改動滿足需求，成本可控的同時驗證周期大大縮短，也是滿足5G迫切需求的主要方案。理論上光模塊可采用25G和10G兩種波特率的激光器芯片來實現。25G波特率工業級激光器芯片可靠性要求與量產工藝要求較高，市場供應渠道有限。10G波特率工業級激光器芯片能充分利用成熟的供應鏈，可有效降低光模塊成本，目前業界主要有超頻、PAM4高階調制兩種實現方案。超頻方案在FP和DFB中都有實現。FP激光器方式中，影響傳輸距離的主要因素包括鏈路衰減損耗、碼間干擾（ISI）、模式分配噪聲（MPN）代價等，理論上可支持300m以上的傳輸距離。DFB激光器方式中，由于中心波長更靠近G.652光纖零色散點、光譜寬度更窄、以及可忽略模式分配噪聲等，理論上可支持10km以上的傳輸距離。目前基于FP激光器的25Gb/s雙纖雙向300m光模塊已經成熟，基于DFB激光器的25Gb/s雙纖雙向10km光模塊還需進一步完善。據調研了解，PAM4高階調制方案目前尚不成熟，未有恰當的場景應用。綜上分析，采用10G波特率工業級激光器芯片的25Gb/s光模塊，300m規格可優先采用超頻方案，長距離超頻方案存在一定技術挑戰。在前一階段，超頻方案占比可能在半數左右，隨著上游光芯片能力的持續提升，超頻方案占比有望逐步下降。5G承載網接入層重大變化，產品化方式、光模塊數量和規格將長期持續演進，為產業鏈打開新價值空間并引發重配。速率和容量增加是最直接驅動因素，單模塊帶寬向著更高階發展是長期趨勢；連接密度提升和傳輸距離增強，工業級芯片和器件的產能愈加成為決定組網效益和規模的關鍵因素；而光纖資源和無源設備的協同，也會更進一步體現產品成本和指標間的折中。芯片、封測、設備和組網正迎來全面挑戰，5G光通信產業鏈由此將產生重大新空間與新變化。通過網絡規模看5G光模塊空間全球移動流量保持高速增長，5G占比將在短期內快速拉升，對承載網提出嚴峻挑戰。根據Cisco數據，全球移動流量在2018年的水平為19EB/月，到2022年將達到77EB/月，4年內的復合增速42%。其中4G仍是支撐蜂窩流量的主體，2017到2022年間，4G的承載流量占比在71~72%之間，意味著其網絡承載的流量規模在這5年內保持著45%左右的增長。從未來相當長一段時間看，海外4G網絡新建還將是電信網投資的主線之一，同時國內的4G擴容升級也將在未來三年內存續。5G占比在未來三年快速拉升，大流量承載水平為5G網絡建設提出嚴峻挑戰。5G承載的流量占比快速提升，新建5G網承載規模大致和2018年國內4G承載規模相當。在2019年5G網承載的流量占比幾乎為零，到2022年就將達到整網流量的12%，也就是9.24EB/月水平，幾乎占到2018年整網流量的一半，是電信網發展最快的部分。2018年全球4G網絡承載流量約13.3EB/月，而2022年5G網絡承載的流量約為其7成，而國內4G基站數大約是全球基站數7成。線性推測，2022年時，全球5G網絡的承載水平大致和2018年國內4G網絡的承載水平相當。類比4G建設節奏，我們認為5G建設高峰將在2022年到來。5G網絡由國內建設主導，2019到2023年將重現4G快速推進周期，整體規模有望比4G階段高出25%。總體上，未來幾年無線開支在資本開支中的總占比將穩步提升，其中5G將在2020年取代4G成為推動無線資本開支向上的主要力量。我們預計，2019到2023年5G口徑開支將超過萬億，而2014到2018年國內4G口徑開支約為8200億元，整體規模超過4G建設高峰期約25%。5G設備開支在口徑開支中比重提升，伴隨2022年投資高峰5G基站數量有望呈現逐年快速拉升。4G階段設備開支約在4G口徑開支中占到30~40%，由于站點部署具備規模基礎，5G設備能夠大部分復用，加上5G設備價值量較高，我們認為5G階段設備在口徑開支中的占比有望提升到40~50%，五年內的設備總投資約在4560億元。5G宏基站的采購單價將伴隨規模上量逐步下滑，新建基站數量有望從今年的20萬站到2022年達到90萬站，五年內總建站規模超過312萬站。回傳光模塊與DU數量將呈現正相關性。我們判斷，DU和CU合設將是未來相當一段時期的主流，大部分主設備商不愿意分離出CU進行云化，而CU/DU合設并不會影響RAN的接入效用和成本，因此暫時忽略掉中傳光模塊，而每個DU都與核心網形成一一映射關系，所以回傳光模塊基本上是DU數量的翻倍，五年累積將超過600萬只。作為基站建設的先導指標，前傳光模塊正進入庫存周期，有望加速放量。5G初始階段，多采用單DU對應單基帶板的配置，流量壓力不大的前提下，單板與AAU直接也采用單纖連接。隨著流量需求加大和4G頻譜重耕，單DU對應的基帶板數量也將逐步提升，將向著單DU配置3到6塊基帶板的可能性，逐步向著集中式CRAN的部署方式過度。更進一步的，在CA等特性的驅動下，雙纖的比重也會越來越高。所以宏站的前傳光模塊數量將呈現出比基站數更快的增長。加上小基站的滲透率提升，而為基站所牽出的射頻單元數量更高，這些都共同推升前傳光模塊的加速放量。假設2019年平均每宏站DU連接3個AAU，此后逐年提升，到2023年平均每宏站DU連接5個AAU，則前傳光模塊的數量將偶從2019年的120萬只提升到2023年的800萬只，五年內累積數量約為2700萬只。中性預計小站數量在2019年為宏站數量的2%，此后逐年提升，2021年為宏站數量的10%，到2023年小站數量為宏站的20%，按每個DU平均下轄小基站數量為32個計算，則2019年到2023年因小基站引入的光模塊數量從64萬只提升到超過千萬只，五年累積光模塊數量也有望逼近2700萬只。由于光芯片在前傳光模塊中價值量占比較高，一段時間內還處于產能緊缺狀態，前傳光模塊單價下降曲線也較為緩慢。從調研中了解到，當下前傳光模塊物料總成本約在300元左右，隨著規模擴大成本將進一步下降，但考慮到占物料成本重心的前傳光芯片尚處于緊缺階段，降價曲線可能十分平緩。未來5年，前傳光模塊超過5千萬只的需求，有望引入接近150億的累積市場規模，面向到2021年的備貨總規模預計在55億元左右。全球光器件OC市場在電信網和數通網的共同驅動下，總規模已接近95億美元，而電信網仍支撐半壁江山。2016年以來，在全球4G建設深化引發的承載網擴容升級和云計算數據中心飛速發展的背景下，全球OC市場超越了80億美元的總規模，并