2022年光通信器件行业现状及发展前景分析

2022年光通信器件行业现状及发展前景分析

作为信息网络的基础，光通信系统是新一代信息技术发展的瓶颈，而作为通信系统基础的光通信器件，其发展水平是新一代信息技术发展瓶颈中的瓶颈。虽然近十年来，我国的光通信产业取得了迅猛发展和骄人成绩。

国产光通信器件厂家在全球光通信器件市场份额中占据第一的位置，但是光通信器件产业与国际领先水平还有较大差距，目前国内核心的光通信芯片及器件仍然严重依赖于进口，高端光通信芯片与器件的国产化率不超过10%，“大而不强”的问题突出。与设备、光纤光缆市场相比，光通信器件领域还处在充分竞争时代，由于很多光通信器件企业都是在某一细分领域精耕细作，造成了厂商众多，集中度低的市场格局，市场份额相对分散。

我国光通信器件市场规模在近几年与全球保持相同的增长趋势，中国光通信器件市场约占全球25%～30%左右的市场份额。然而，尽管我国拥有全球最大的光通信市场、优质的系统设备商，但是我国光通信器件行业在全球所占份额与现有资源并不相匹配。2017-2019年，中国光通信器件行业市场规模以10%左右的增速不断增长，2019年规模达31.6亿美元。

根据中研研究院出版的《2022-2027年中国光通信器件行业发展现状及趋势预测报告》统计分析显示：

一、2019年光通信器件行业发展状况分析

根据咨询机构Ovum数据，2015—2021年，全球光通信器件市场规模总体呈增长趋势。其中，电信市场和数据通信市场对光通信器件的需求保持稳定的增长，而接入网市场需求趋稳。与设备、光纤光缆市场相比，光通信器件领域还处在充分竞争时代，由于很多光通信器件企业都是在某一细分领域精耕细作，造成了厂商众多、集中度低的市场格局，市场份额也相对分散。

我国光通信器件市场规模在近几年与全球保持相同的增长趋势，中国光通信器件市场约占全球25%～30%左右的市场份额。然而，尽管我国拥有全球最大的光通信市场、优质的系统设备商，但是我国光通信器件行业在全球所占份额与现有资源并不相匹配。

我国光通信器件厂商以民营中小企业为主，大多没有其他业务支撑，规模普遍较小，企业群体不够强壮，在自主技术研发和投入实力方面相对较弱，主要集中在中低端产品的研发、制造上，核心基础光通信器件研发生产能力薄弱。

从市场占比分析，中国企业实力偏弱，全球光通信器件市场占有率前十名企业中仅有一家中国企业。

根据行业供给情况给出的光收发模块、光芯片、电芯片国产化率测算数据，10Gb/s速率的光芯片国产化率接近50%，25Gb/s及以上速率的国产化率远远低于10Gb/s速率的产品，国内供应商除了可以提供少量的25Gb/sPIN器件和APD器件外，25Gb/sDFB激光器芯片则刚刚完成研发。25Gb/s速率模块使用电芯片基本依赖进口。

二、2019年中国光通信器件行业发展动态

共建共享是5G网络建设的必然选择，继中国电信与中国联通合作之后，2020年5月20日中国移动宣布与中国广电进行5G合作，全国将建成2张5G网络。

DRAN场景下光纤直驱CRAN场景下xWDM成为主流

图表：5G承载技术方案及产业

资料来源：中国电信研究院

在5G承载技术方案与产业研究方面。5G回传的方案相对统一，接入层是25G、50G为主，在建设初期，5G的带宽和容量尚未扩大，25G第一级回传基本满足需求，随着网络规模的扩大和网络的集中，将来50G、100G将会在接入层出现。在汇聚层和核心层，当前以100G为主，随着网络规模的扩大和网络的集中，到未来可能会到400G，甚至可能会用波分的技术去提升容量。

在5G前传方面存在几种技术，最成熟的CWDM是发展最早且最成熟的，它可以支持6波，LWDM/MWDM支持12波25G，并可以进一步节省光纤。对于光模块来说，前传25G/10G的接口是兼容的，这方面技术也非常成熟。对100G来说需要高密度及低功耗的封装，比如SFP28。5G建设的整体要求需要达到低成本且互联互通，互联互通本质上也是进一步降低成本。

共建共享的模式下，CRAN将成为主要应用场景。CRAN具备以下几种优势：

一、CRAN方式相对DRAN可减少末端机房及传输设备需求，节省站址获取、机房租金及传输成本，理论上集中度越高效果越明显;

二、由于DU集中放置便于统一维护，因此在建设成本和维护成本上较DRAN有一定优势，CRAN将成为5G建设的主要部署模式;

三、同时CRAN方式可实现DU的池组化或云化，实现基带资源的共享和多站间的业务协同。因为CRAN对前传光纤消耗较较大，xWDM将成为主流。

举例电信联通共建共享分析，当共建共享后，100M变为了200M，站型从S111升级为S222，也就是说，3.5GHz载频的前传需求光模块从3个25G变成6个25G。随着5G的发展，将来会引入更多10G前传接口需求。在频谱为3.5GHz200MHz+2.1GHz下，将用到6个25Gb/s+3个10Gb/s(单锚点)或6个25Gb/s+6个10Gb/s(双锚点);将来3.5GHz200MHz+2.1GHz+1.8GHz的频谱中，将采用6个25Gb/s+4个/8个10Gb/s。

面向DRAN的应用场景下，光模块的传输为传输距离较短使光纤成本的敏感度降低，因此， 25Gb/sBiDi方案是比较靠谱的方案。2018年开始，25Gb/sBiDi的技术已经深入研究并制定标准。该方案内部采用DML+PIN的方式，成本较低且支持工温，可靠高等优势，产业走向成熟，多厂商支持且可互联互通。

面向CRAN的应用场景时，光纤直驱对光纤的消耗则太大，不具优势。对于CRAN的解决方案有几种。无源CWDM方案是最成熟的，采用DML+PIN的方式。无源CWDM方案的优势为方案简单，无温控(TEC)，成本低;4波CWDM在数据中心有海量应用，6x10GCWDM方案在4G前传有应用，产业链成熟;支持100MHz载频的单站单纤。近期，在中国移动各省公司和电信集团集采推动下，出货量达到几十万，价格下降快。

3通道25GCWDM更经济6通道25GLWDM更具性能优势

无源CWDM方案面临以下几个问题：1.面向共建共享的200MHz载频，需要2芯/2套系统;2.维护余量不足;3.产品合格率压力;4.环境高低温考验。CWDM从3*25G升级支持6*25G可选方案中，方案一：C-band，需要高成本EML+PIN方案，成本较高，暂不可行。方案二：利用环形器，采用同波方案，在现有CWDM6波基础上，扩展支持12波，但将面临插损指标，反射影响及产业链支持不足三大挑战。

除此之外，业界正在研究的单纤12×25WDM前传三种方案为：由中国移动主导，产业封闭的MWDM(中等波分复用)方案;中国电信+信通院联合牵头，产业开放的LWDM(细波分复用);中国联通主导的G.Metro(DWDM密集波分复用)，三种方案各具特点。

图表：业界正在研究的单纤12*25WDM前传三种方案

资料来源：中国电信研究院

MWDM(中等波分复用)方案技术：采用在CWDM的6波基础上，左右各拉偏3.5nm，光模块方案采用低成本DML+PIN/APD+TEC(温控)，成本偏高，合分波采用TFF(薄膜滤波)实现。目前该方案的产业现状上，扩展支持10G通道的方案未明确，理论上讲可利用现有产业链扩展3通道10G或再定制扩展6通道10G。

LWDM(细波分复用)技术：工作波长位于零色散点附近，色散代价小(<1dB)，可扩展性好;光模块采用低成本DML+低成本PIN+TEC(温控)，25G光模块成本高于CWDM;合分波采用TFF(薄膜滤波)实现。从中国电信目前进展来看，该方案光模块样品已完成研发，至今已完成7个光模块厂商、5个复用器/解复用器厂商样品测试。LWDM性能优异，部分厂商的CWDM的长波长色散代价较大，有待进一步优化。为匹配5G建设要求，LWDM最早下半年可集采和规模应用。

G.Metro(DWDM密集波分复用)方案：采用100GHz(0.8nm)波长间隔DWDM技术，采用单纤双向结构，前20波与后20波间隔700GHz，光模块采用高成本EML+低成本PIN+TEC(温控)，采用AWG实现合分波。该方案采用高成本可调谐EML+TEC+PIN方案，技术方案可行，但目前在产业现状面临成本压力较大。

图表：6通道25G前传方案综合比较

资料来源：中国电信研究院

综合来看， DRAN前传距离短，一般采用光纤直驱，推荐采用BiDi。CRAN场景下前传距离长，由于光缆的资源有限，新建光缆的成本高，建设周期长，一般采用WDM技术。而对于3通道25G，CWDM更经济，对于6通道25G，LWDM具有性能优势。

前传光模块需求以CWDM为主TFF需求巨大

截至2020年3月底，三大运营商共在全国开通5G基站约20万个。中国移动累计开通超过9万个，中国电信累计开通7.5万个(自建5万个)，中国联通累计开通6万个(自建4.9万个)，中国广电正在全国40个大中型城市建设基于700MHz频段的5G网络。根据三大运营商2020年的5G建设计划，全国共将建成50万个基站数。根据第三方预测：5G基站5年建设600-700万个。

谈到5G对光模块的需求，前传方面涉及到多种技术。

当前DRAN场景下BiDi是很明确的，而CRAN的场景下，以CWDM为主，将来有可能为LWDM或CWDM，主要看产业的发展与成本。回传方面，主要第一级回传或接入层主要为25G、50G，汇聚及往上可能采用100G，主要采用低成本相干技术，要求80km及以上，将来可能采用400G。

5G对复用/解复用器的需求方面，5G主要部署模式为CRAN，其前传以xWDM为主。现有方案以CWDM、LWDM、MWDM为主，不管哪种方案都需要采用TFF滤波片实现，市场对TFF的需求巨大。

三、2019年我国光通信器件行业发展热点

5G传送承载网络主要分为前传、中传和回传三部分，目前来看，中传基本上并不需要考虑太多的问题。5G传送承载网络基本上分为两部分，一是前传，一个是城域传送承载网。

5G三大应用场景的独特性对传送承载提出了更高的要求，与过去相比最显著的变化是大带宽，因为5G与4G相比，接入速率提升10倍，终端数量极有可能也是10倍的增长量;此外，低时延也是主要的不同点，缩短端云距离，增强中间环节，降低处理时延，部署QoS防止拥塞;高精度时间同步，5G基本业务对时间同步的需求同4G一样;5G传送承载离不开网络切片，但网络切片需要无线核心网和承载网的联动;在网络的云化和智能化方面也需要高要求，随着整个的网络的复杂性和对弹性的要求，未来可能需要通过SDN和AI的技术来实现网络的弹性和智能化;低成本，实现功能、性能和成本的平衡。

5G承载与城域传送承载发展是需要统筹考虑的。城域传送网络体系分两部分，一是核心汇聚层，二是接入层。此外，5G的前传和末端接入部分主要是以光纤为主，但在光纤不足的情况下可能采用WDM。

随着光通信行业的不断发展，尤其是5G逐渐进入大规模的部署阶段，也推动了光模块的发展。由于光模块和光器件在通信网络的成本占比越来越大，制约了网络的总体成本;因此降低光模块和光器件是光通信产业的重要目标。

如何减低成本：应用新材料、新技术、新技术，如硅光实现技术创新;加强标准化与规模化，减少产品的类型;做到通信网络和DC网络共享光模块产业链;努力实现国产化。

在光通信的发展历程中，除了支撑基础网络外，另一个重要的定位方向是业务网，可以说业务网是光传送网的新使命。顾名思义，业务网是面向政企客户的专线业务网。基础网络和业务网络二者在物理设施上可部分融合，也可相对独立。随着云服务的发展，政企专线业务快速增长。

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