5G对光缆的需求

1、结论：5G接棒FTTH ,带动光纤光缆千亿市场空间在近期的交流中，市场一直在寻求 5G最受益方向。我们认为要关注需求弹性， 看内部供给情况以及技术替代等多个维度。考虑到5G整体的技术变革，我们对5G接入网C-RAN进行了系统性研究。发现采用 C-RAN架构将导致光纤光 缆用量暴增。5G业务应用需求多样化，对系统指标要求远超 4G,受限于有限的频谱资源， 只能通过架构调整来提升系统能力。从系统架构调整测算，5G对光纤光缆的需求会是4G的16倍(参见图1)。考虑到光纤资源复用情况， 我们认为5G对 于光纤光缆的需求未来三年至少为 4G的34倍，约6亿芯公里。以中国移动 为例，2016全年光纤光缆的

2、需求为1.7亿芯公里，其中FTTH约占40%, 4G 无线接入侧大约占20% 0康宁预测到5G时所需要的光纤量会比FTTX所需光 纤多26倍。图I1 5G光舒肥规客求黄（不才虑光轩复用情况） ensification Requires Much More Fiber1 To go from 3G to 4G requires 25X more fib6rthan 3G“ To 0O from 4G to 5G requires 16X more fitcr than 4G工上至LjJ FHk- Coniiecl 2(J1'，；1】燕£ W任斗即比未来三年仅5G带来的光纤光缆需

3、求将创造千亿市场空间，我们依然坚定看好 光纤光缆持续高景气。我们区别于市场的观点：(1)市场对于5G架构变化的整体情况认识不足。 市场已经意识到5G架构会 与4G有所不同，但这种架构调整的必要性、以及设备增量在哪部分还未有清晰认识。我们认为，5G的业务流量爆发是源头，频谱资源受限是直接因素。前 传架构不得不调整，对光通信整体需求带动超预期。（2）市场对于光通信作为5G承载方案的绝对重要性认识不足。市场意识到 5G对于基站以及天线的大量需求，容易忽视光通信在5G时代依然是绝对重要的一部分。同样，对于光纤光缆行业来说， 5G的需求带动将会超过FTTH带来 的需求增量。（3）市场对于5G新架构带动光

4、纤光缆需求如何量化未有认识。测算5G光纤光缆的需求要考虑到几个指标：基站数量、大小站比例、集中部署和分布式的 比例、以及传输距离等指标，此外前传带动中传和回传的需求增加、现有光纤 复用情况等，我们综合测算出5G带动光纤光缆需求在6亿芯公里左右，至少 为4G的34倍。1 .应对5G流量爆发，前传新架构C-RAN应运而生1.1 流量爆发增长，频段资源受限，5G急需新架构1.1.1 5G为什么需要提升100倍速率？5G不仅是人与人的通信系统，更是实现万物互联的高速公路。主要的三类典型 应用场景主要包括：增强型移动宽带（eMBB）、大规模机器通信（mMTC ） 以及高可靠低时延通信（uRLLC）。（1

5、）增强型移动宽带（eMBB ）:用户平均速率可达1G/秒，峰值速率可达 20G/秒，应用场景包括无处不在的 AR/VR、人工智能应用、4K/8K高清视频 等，对网络移动速率提升有硬性要求。（2）大规模机器通信（mMTC ）:真正意义上实现万物互联，每平方公里可 接入100万的连接点，到2025年实现1000亿的联接，包括100亿人的联接 以及900亿物的联接。此类联接如公用事业相关的水表、电表、路灯、井盖等， 每个连接点虽然只需要几 K流量，但是连接数量巨大，是城市大脑的运行基础。（3）高可靠低时延通信（uRLLC）:将更多的垂直行业联接到5G,实现全行 业数字信息化，例如车联网、智能制造、智

6、能电网等，此类联接涉及到公共交通安全、精准工业制造领域，对于时延的要求极为敏感，需要端到端通信时延 降低10倍到1ms 。图2、久；三具兵壑场景射患农用；1TU.因春寺法左啕化A I：51i 耻lUL才靠*叫44fl 1 Mbps nr10 7WHnKjSdjtih1 HJU岫1倍StiJ onkm：ln»S 阅bntiIW情产以5倍 ！Urt J. *：*由H孙，卜温跳滑出5注旺逞生可七1.1.2 无法获取更多频率资源，5G的系统架构会有什么变化？流量爆发、空口资源不足，只要频率够用就能解决。但无线的频谱资源恰恰是有限的，从全球频谱划分情况来看，优质的中低频段都已被2G、3G、4G

7、划分完毕，5G只能从中高频段获取有限的频段资源。因此，架构需要这么调：(1)基站数量至少是4G时期的2倍，光纤直连密度提升为了满足5G实现用户平均速率和峰值速率的10倍提升，需要为5G获取 800MHz1GHz 的空闲频谱资源。高频段的频谱资源丰富，但是覆盖距离效果就远远低于中低频段，导致基站数量大幅提升，保守估算至少是4G的两倍，为了大量的补盲和室内覆盖，小微基站占比将会从4G的30%提升到45%以上(2)站址进一步集中，从3、4个站到几十个站，远端站光纤直连最远可达 20km由于基站数量激增，站址成本越来越贵，5G基站的基带单元BBU将更多的采用集中部署方式，共用机房和电源资源，从 4G时

8、期34个站的集中部署，到 5G时期2、30,甚至更多的集中布放。基建和运维的资本开支占比在5G时期预计下滑1020% , ICT投资占比提升1020% 。同时，通过集中部署可以实现无线侧云化、空口资源按需分配，实现端到端网 络切片功能。(3)移动边缘计算需要BBU切分，新增CU-DU中传光纤连接为了满足高带宽、低时延的业务应用场景，例如车联网、智能家居、 4K视频业 务等，同时缩短通信时延，需要将核心网部分功能下沉，BBU架构拆分为CU-DU o 将移动接入网与互联网业务深度融合，并将云计算和云存储下沉到边缘数 据中心，加速内容分发和下载。5G时代传统的传输站点机房将逐渐被边缘数据中心取代。总

9、体来说，5G应用需求驱动流量大爆发，需要系统能力提升；由于频谱资源 有限，必须通过系统架构调整，调整的新架构进一步将带动光纤光缆、光模块 等需求大爆发。1.2 5G全新前传网络架构C-RAN是什么？5G前传网络C-RAN :将基站的基带处理单元 BBU进行拆分，分为CU和DU 两部分(见图3) 。 CU承载核心网的部分功能，实现移动边缘计算。DU负责实时功能。CU和DU堆叠布放，形成资源池，提升资源利用率、降低能耗、 提升网络性能。(1)基站集中布放程度进一步提高，从原先一个机房接入3、4个基站，到接入几十个基立远端的 RRU拉远可达20km 。(2)此外CU和DU的拆分，多出一段中传部分，需

10、要布放光纤组成环网汇聚 或者直连。(见图4)图3、SG衣站的BBP披新分成CV和【网CWDU嶂分.实现与动成计算较艳来融；中国移动舞北,上CU比恬#宾封响京中感*睥汉处理；分值，工同#件T三最间七黑”士 GU, ,现金步中.巧咕工AR ?R*。CU；H中善智在W7耳青案晨可泉司力£工斗昌打芍1臬去现0U左鼻虹值靶或等沔叫*哀叶喇 艮<1、餐*兼步步用桂青4t星埠r芍6MJ皇*部*圆 桂7机»总算膏不见什分号应耒时修4依甫，喜养* H谟国秦君安证券研比困人 56前传网络架构S 4G传线聚构比较：4G无线接入网架构（使用暗光纤直连）BBUBBU产业链变化光纤光缆；用国增加

11、3倍光横岐：用量提升至少3倍 ,速率提升（10G以下一2SG以上）光传输设备：需求耿05G无线接入网架构（使用暗光纤直连独界之冶一区也思安注等期花1t111t11I11 IJ1.1一 H. 一 «2. 5G的C-RAN架构对于光纤光缆的需求测算市场开始逐步关注5G的C-RAN架构，但对于光纤光缆的需求量化是缺失的， 此篇报告中我们根据几种不同架构进行量化。但实际的组网架构将会依据不同 城市建设、道路管网等情况有所不同，此次仅在理想状况下进行预测，作为参 考。2.1 前传网络的几种组网方案(1)光纤直连方案：RRU和DU之间通过光纤直连，无需光传输设备，时延 最低，成本低；劣势是需要大

12、量光纤资源和管道敷设资源。在光纤光缆充足区 域首选方案。(见图5)(2)无源彩光方案：将多路波长复用到一根光纤传输，可以节省光纤资源， 无源设备不需加电，维护简单。劣势是需要将灰光模块替换为昂贵的彩光模块， 对项目交付人员资质要求较高。在光纤资源匮乏区域备选方案之一。(见图6)(3) WDM/OTN 方案：采用WDM/OTN 实现多个站点多路前传信号的复用 和透明传输，将成熟的传输回传方案应用于前传网络。劣势是波分传输设备成 本高，每个机房需配置一套局端 OTN ,每个站点配置一套客户端 OTN。适用 于光纤资源不足区域。(见图7)国立 总计直生盲能画机 上:通利无方用于 3TH处牙#意2.2

13、前传网络的对光纤光缆需求量化分析考虑到前传网络光纤直连仍是目前主流和首选的方案，重点针对光纤直连进一 步量化需求，针对集中部署和分布式部署的两种方案，得出光纤光缆的需求约 在6亿芯公里，至少是4G用量的3倍2.2.1 DU和CU集中部署，前传网络用光纤直连在光纤资源充足区域，DU和CU集中放置在中心机房，RRU到中心机房通过 光纤和DU直连，见图8。BB和(T和DU集中部署和4G的对比见表2:(1)首先5G的总基站数量保守估计是4G的两倍。(2)宏基站和小基站的比例将从 7:3变为4:6 ,原因是5G频段高，基站密度 大，需要大量的小基站进行补盲和室内覆盖。(3)宏基站的扇区增加。传统 4G的

14、宏基站以3扇区的配置最为常见，即一个 基站带3个RRU,到5G时期扇区配置会增加，出现大量 6扇区甚至更多扇区 的配置。我们保守预估一个基站平均带 4.5个RRU。(4) 4G时期，RRU和BBU的平均拉远距离在1km2km 。至U 5G时期， RRU和DU之间的距离最远可达到 20km 。(5)与4G相比，5G时期的集中部署比例更大，一个是建网成本逐年增加， 此外5G的无线云化以及移动边缘计算的系统需求，对于集中部署的要求更大。 集中部署的比例从50%提升到70%。(6)前传接入的增加也对DU-CU间的传输带宽需求增加。由于4G时BBU 并没有拆分为DU和CU ,这一部分是纯增量。A： nr

15、 ri *甲麻*小a务畔出.一总占比5，ttRI；' mur itM呷 * DU i H阕“融E重才叁|比例小4站 占比l kkj m 鼻WJCIJ用户.事i FtTO*iinLkni3OJfcju：5G | IMr 4.5L Mun45*gOJtmi<4：皿奉才加隹事Mt2.2.2 DU和CU分开部署，前传网络用光纤直连在光纤资源不充足区域，DU和CU分开部署，DU和RRU就近部署，RRU到DU机房通过光纤直连，这种部署方2 环网汇聚联接。参见图9。国配和nr分开部暑 ,回传恸(一整的岩WDM 1，汴 sa«ih/ /1 )0 / / / T 11 A f / X A

16、 * /A1 3 tflt111X就据上笥：阖*证善我究街将传光纤用量较少。DU到CU之间通过工|飕-OTN?.)，爪，1LMUI/ I / / / / f U.L1 *-tit- it；/ 峥 A A和4G的设备对比见表3:(1) 4G时期，RRU和BBU的就近部署平均距离在 0.5km左右。至U 5G时期, 就近部署距离约为1km。(2)分开部署方案在5G时期的比例从50%下降到30% ,仅在光纤资源不足 区域考虑分开部署。长£ III相I野升麻干蛇/ 匕能巅戢就Ef帖占 fc1*( tiiir kRRUILM3DUM比得小H瞬A：t1I. t *5 * m;“1刚''净，ars_J$1 i:叫i 1sgOU tan3n1 50 3 kmI1如L* 口；后忙幸同与总体来说，前传网络架构 RRU和DU之间首选的连接方式还是光纤直连，但 从运营商角度，综合考虑到光纤复用、城市管网敷设条件、成本控制等情况以 后，我们初步测算由5G前传网络架构变化带来光纤的增量大约在 6亿芯公里, 约是4G的34倍。在过去的12年里，光纤用量