2022年中國光通信產業鏈結構與開放光網絡未來展望報告（34頁）.pdf

《2022年中國光通信產業鏈結構與開放光網絡未來展望報告（34頁）.pdf》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2022年中國光通信產業鏈結構與開放光網絡未來展望報告（34頁）.pdf（34頁珍藏版）》請在三個皮匠報告上搜索。

1、2022 年深度行業分析研究報告 2 目錄目錄 光通信產業構成、價值及產業一覽光通信產業構成、價值及產業一覽 . 1 通信的網絡結構：光網絡承上啟下，分為光設備、光纜、光模塊三個環節 . 1 光通信產業價值：跨越信息鴻溝，迎接智能時代 . 3 產業地圖：中國具備最完整產業鏈，關鍵環節待突破產業地圖：中國具備最完整產業鏈，關鍵環節待突破 . 4 光通信設備：整機份額市占率超五成，部分核心元器件仍有瓶頸 . 5 光模塊及芯片：模塊三分天下有其一，高端光、電芯片差距明顯 . 11 光纖光纜：全球 60%產能集中于中國，海纜和特種光纜待突破 . 15 未來展望：向上突破迎來機遇，開放光網絡帶來挑戰未來

2、展望：向上突破迎來機遇，開放光網絡帶來挑戰 . 18 光網絡設備的核心控制點與開源的主導權 . 18 從光設備與服務器、交換機的異同來看開放光網絡的適用場景和可持續性 . 19 開放光網絡對國內光通信的挑戰與機遇 . 27 VXmVjUkZxPyRpNbRaObRnPnNoMnPkPqQqMiNsQoM8OnMmNuOsQsRMYrQoQ 3 插圖目錄插圖目錄 圖 1：通信的網絡架構 . 1 圖 2：光纜與電纜比較 . 2 圖 3：光模塊的價值完成光電轉化 . 2 圖 4：通過波分節省干線、城域光纖資源，提升容量 . 3 圖 5：中國 FTTH 用戶增長情況（2017-2021 年） . 4

3、圖 6：中國基站數增長情況（2017-2021 年） . 4 圖 7：中國光通信產業市場情況一覽 . 4 圖 8：光通信網絡及設備總覽 . 5 圖 9：2018 年 Q2-2019 年 Q1 全球 GPON 市場份額 . 6 圖 10：PON 網絡示意圖 . 6 圖 11：PLC 分路器和分路器芯片 . 7 圖 12：2010-2022 年全球 DWDM 器件市場規模 . 8 圖 13：2020 年全球 OTN/WDM 市場份額 . 8 圖 14：DWDM 原理示意圖 . 9 圖 15：陣列波導光柵解復用器. 9 圖 16：VOA 衰減器 . 9 圖 17：光交叉連接器（OXC）結構 . 10

4、 圖 18：ROADM 技術路線圖 . 10 圖 19：第三代 WSS ROADM 技術示意圖 . 11 圖 20：WSS 模塊功能示意圖 . 11 圖 21：2020-2026 年光模塊市場空間一覽 . 12 圖 22：2020 年全球光模塊市場份額一覽 . 12 圖 23：光模塊工作原理 . 13 圖 24：光模塊內部組成結構及可控程度 . 14 圖 25：國內在光芯片上與國際一流水準的差距 . 14 圖 26：光模塊產業鏈不同類型典型公司毛利率水平 . 15 圖 27：光纖光纜產業鏈一覽 . 16 圖 28：2020 年全球光纖光纜份額一覽 . 16 圖 29：光纖預制棒結構 . 17

5、圖 30：光纖內部結構 . 17 圖 31：海底光纜結構示意圖 . 18 圖 32：光網絡設備的核心環節. 19 圖 33：當前系統廠商軟硬件價值鏈分布 . 19 圖 34：開放光網絡各環節主導廠商及價值鏈轉移 . 19 圖 35：安卓操作系統（AOSP 和 GMS） . 20 圖 36：全球 APP 下載量 . 21 圖 37：全球用戶在 APP 上的消費 . 21 圖 38：RedHat 發展歷程 . 22 圖 39：RedHat 從社區到企業，構建專業的開源解決方案和服務. 22 圖 40：紅帽產品從開發到銷售的落地打法 . 23 圖 41：紅帽提供免費軟件許可，收費訂閱服務 . 23

6、圖 42：FY2006-FY2019 紅帽營業收入及同比增速 . 23 圖 43：FY2015-FY2019 紅帽毛利率和凈利率 . 23 4 圖 44：2020 年全球公有云服務市場份額 . 24 圖 45：中美以太網交換機細分市場規模拆分 . 24 圖 46：Google 主導的 OpenConfig . 25 圖 47：AT&T 主導的 Open ROADM . 25 圖 48：Facebook 主導的 TIP. 25 圖 49：谷歌的 OpenConfig 架構 . 26 圖 50：AT&T 的 OpenROADM 架構 . 26 圖 51：Facebook 的 TIP 架構 . 26

7、 圖 52：OpenDaylight 發展歷程 . 27 圖 53：浪潮信息毛利率和凈利率 . 27 圖 54：Redhat 毛利率和凈利率 . 27 圖 55：Intel 毛利率和凈利率 . 27 圖 56：智邦科技毛利率和凈利率 . 28 圖 57：Arista 毛利率和凈利率 . 28 圖 58：博通毛利率和凈利率 . 28 圖 59：開放模式后，核心光器件廠商有望掌控產業鏈頂端高價值部分 . 28 表格目錄表格目錄 表 1：光器件分類 . 11 表 2：主要激光器類型 . 13 表 3：國際主流光芯片供應商 . 15 表 4：Google Play 收費模式 . 21 表 5：海外核心

8、光器件公司并購情況一覽 . 28 表 6：開放光網絡標準組織 . 29 1 光通信產業構成、光通信產業構成、價值價值及產業及產業一覽一覽 通信的網絡結構通信的網絡結構：光網絡承上啟下，分為光設備、光纜、光模塊三個環節光網絡承上啟下，分為光設備、光纜、光模塊三個環節 21 世紀，信息科技得到極大的發展，互聯網、大數據、人工智能，極大地豐富了人們的溝通和生活。而信息科技的底座便是通信網絡，正是因為通信網絡近二十年來的傳輸效率以指數級提升，每比特成本大幅下降，使得海量數據遠距離傳輸，集中處理成為可能，海量的數據集中到一起，才引發云計算和大數據的革命。每比特傳輸成本為什么能大幅下降，傳輸效率為什么能大

9、幅提升呢？除了以 3G、4G、5G 為代表的空口效率革命以外，另一個關鍵就是在傳輸環節光對電的替代，以及光自身傳輸效率的不斷提升。 我們先看我們先看通信通信網絡的架構，理解光在其中所處的位置，然后再分網絡的架構，理解光在其中所處的位置，然后再分析產業后續的發展變析產業后續的發展變化?；?。通信網絡從網絡構架上來看可以簡單地分為信息的采集部分、信息的傳送部分和信息的轉發、處理和存儲部分，如圖 1 所示。而光通信主要處于信息的傳送部分，具體又可以分為光通信設備（OTN 和 WDM） 、光纖光纜和光模塊。接下來我們就這三個環節分別進行簡單的介紹，然后在下一章節進行展開論述。 圖 1：通信的網絡架構 資

10、料來源：中信證券研究部 我們首先介紹下光纖光纜我們首先介紹下光纖光纜，最早，我們的通信方式也叫電話，這個“電” ，其中一部分指的是中間是用電纜在傳輸信號。由于電子的趨膚效應，電纜的傳輸損耗特別大，常用的 75-12 同軸電纜（750MHz）的衰減值為 79dB/km，而光纖通信的每公里衰減比目前容量最大的通信同軸電纜要低幾個數量級，目前業內普遍使用的普通光纖衰減為 0.20dB/km左右，而超低衰減光纖衰減程度可小于 0.17dB/km，這使得遠距離通信的承載介質很早就開始轉變為光纜。而在接入端，過去十多年來，“光進銅退”工程穩步推進，在 2020 年 5月 17 日的世界電信和信息社會日大會

11、上，工信部副部長陳肇雄透露，截止 2020 年 5 月，我國光纖用戶滲透率已達 93%，大幅領先于歐美和全球平均水平。 2 圖 2：光纜與電纜比較 資料來源：長飛光纖光纜招股說明書、東方電纜招股說明書、中信證券研究部 然后然后，我們介紹下光模塊我們介紹下光模塊，光模塊的存在，本質上是為了解決光電轉換問題。由于光目前還無法存儲，當前數字世界的處理其實是依賴電路板或者 PCB 的，如下圖 3 所示。而如果我們直接用電信號進行傳輸，則只需要水晶頭就可以了，當年 PC 機連交換機就是通過水晶頭加網線的方式進行連接。 但如上文所述， 距離稍微一拉長， 用電纜不僅價格貴，信號的損耗更是驚人，因此需要把電信

12、號轉化成光信號，光模塊的作用就在于將電信號通過激光器來轉換成光信號，然后通過光纜進行長距離傳輸。 圖 3：光模塊的價值完成光電轉化 資料來源：華為、烽火、中際旭創官網，中信證券研究部 最后介紹下最后介紹下光傳輸設備 （光傳輸設備 （OTN、 WDM） 。 光傳輸設備的價值有兩個， 一個是對抗損耗，一個是對抗損耗，放大信號，另一個是復用介質，提升傳輸效率。放大信號，另一個是復用介質，提升傳輸效率。為什么光傳輸設備需要這兩個特性呢，因為光在光纖中進行長距離的傳送也不可避免地會有衰減、色散等問題，需要有一個設備對其進行再放大、重生；另外，只傳輸一路波對骨干和城域的光纖資源是一種浪費，需要設備將多路光

13、進行波分復用后再傳送， 同時， 波分復用也是提升單光纖容量的一種有效方式。 3 圖 4：通過波分節省干線、城域光纖資源，提升容量 資料來源：OTN 產品功能與特性_華為、中信證券研究部 光通信產業光通信產業價值價值：跨越信息鴻溝，迎接智能時代跨越信息鴻溝，迎接智能時代 隨著人工智能、大數據等技術手段的發展，數據的價值越來越凸顯。然而，隨著采集數據的傳感器數量大增，精度不斷提高，維度不斷擴展，數據量呈現急劇增長的態勢。如何才能低成本、高效率地去采集、傳輸和處理數據是一個非常重要的課題。我們認為，中國光網絡過去十數年的快速發展，使得每比特傳輸成本大幅降低，為中國的數字經濟發展奠定了良好的基礎。 首

14、先從信息的采集角度而言首先從信息的采集角度而言，光網絡有力地支撐了 FTTH 和 4/5G 網絡，使得中國的互聯網和移動互聯網迎來了極大發展。 從 FTTH 來看，截止截止 2021 年年底底，中國光纖接入，中國光纖接入 FTTH/O 用戶用戶 5.06 億億，僅中國移動一，僅中國移動一家家用戶數量用戶數量就達到就達到 2.4 億。中國億。中國 FTTH/FTTO 的 用 戶 比 率 達 到 93%， 相 較 于 全球 30%的平均水平遙遙領先。FTTH 的高速發展，一方面與中國的人口基數有關，另一方面與中國的勞動力成本和土地政策也密不可分。據中國電信集團公司科技委主任韋樂平，中國 FTTH

15、的單戶成本 2017 年已降到 100 美元，僅為歐美日等發達國家的 1/10。較低的接入成本加上龐大的市場規模， 使中國 FTTH 用戶數量突飛猛進， 根據工信部數據， 到 2020年底中國 FTTH 端口數約 9.18 億個。 同時，中國也在不斷推進 4/5G 的建設，2019-2021 年，中國共新建 5G 站點 142.5萬。在在 FTTH 和基站的大規模建設共同推進下，和基站的大規模建設共同推進下，根據根據2021 年通信業統計公報 ，年通信業統計公報 ，2021年年底底中國光纜總長度中國光纜總長度 5488 萬公里，萬公里，其中其中 2021 年新建年新建 319 萬公里萬公里。

16、4 圖 5：中國 FTTH 用戶增長情況（2017-2021 年，單位：萬） 圖 6：中國基站數增長情況（2017-2021 年，單位：萬） 資料來源：工信部官網、中信證券研究部 資料來源：工信部官網、中信證券研究部 隨著數據量井噴式發展，以及對網絡品質要求的不斷提高，除了接入網以外，傳送網也在迎來大發展，主要源于以下幾點：1、從家庭業務來看：、從家庭業務來看：4K/8K 直播、云 VR、自由視角視頻等新型的家庭業務正在蓬勃涌現，這些新業務不僅需要簡單的大帶寬，還需要更低時延、更小丟包率等指標以保障良好體驗，這些都需要高品質的網絡來滿足和支撐。2、從企業來看：從企業來看：業務泛視頻化、數據集中

17、化、生產辦公系統云化成為鮮明特點，企業數字化轉型一方面產生大量數據，需要集中存儲在云端， 同時生產辦公的云化也要求企業總部與分支之間的數據交互更安全、 更及時， 這也需要大帶寬、 低時延、 安全隔離的網絡保障。 產業產業地圖地圖：中國具備最完整產業鏈，關鍵環節待突破中國具備最完整產業鏈，關鍵環節待突破 中國對信息技術發展極度重視， 是全球最大的光通信市場， 也是全球最大的制造基地。光通信產業鏈完整， 從光電芯片、 器件、 光纖預制棒、 光纖光纜到系統設備制造一應俱全，根據韋樂平在 2017 全球光纖光纜大會上的發言，中國光傳輸設備發貨量占全球的 40%、光接入設備占 70%、數通設備 25%、

18、光纖 60+%、光器件約 15%。 圖 7：中國光通信產業市場情況一覽 資料來源：中國光電子器件產業技術發展路線圖(2018-2022) 010000200003000040000500006000020172018201920202021590142.50100200300400500600700201720182019202020214G基站數5G基站數 5 中國雖然有全球最大的市場和最完備的產業鏈，但并不意味著每個環節上都有非常強中國雖然有全球最大的市場和最完備的產業鏈，但并不意味著每個環節上都有非常強的競爭力。的競爭力。以光設備為例，華為、中興通訊、烽火通信已占據最大份額，但在產業鏈高

19、端部分還存在短板，例如，光系統環節：WSS 開關、OXC 等關鍵器件還依賴于進口；光模塊環節，100G 以上的高端相干光模塊由歐美公司主導；光芯片環節，10Gbps 基本實現國產，25G 激光器芯片、PIN 和 APD 器件開始小規模發貨，25Gbps 電芯片基本依賴進口，相干 oDSP 高端芯片主要由歐美公司主導；光纖光纜環節，在超低損光纖、光纖預制棒套管、光纖涂覆層等環節依賴進口，同時光纖銷售依賴于國內市場，國際化拓展還有待進一步加強。 接下來我們將展開論述光通信的格局， 核心待突破的環節， 產業即將發生的一些變化。 光通信設備：整機光通信設備：整機份額市占率超五成份額市占率超五成，部分，

20、部分核心核心元器件仍有瓶頸元器件仍有瓶頸 光通信以光纖作為傳輸介質，其傳輸的信號就是光信號。但電腦、手機、光通信設備等終端，都是通過電信號“0 和 1”來處理信息的，所以終端設備在信息處理時必須進行光電轉換。因此，光通信系統由“將電信號轉成光信號的發送單元” 、 “將光信號轉成電信號的接收單元”及“傳輸通道光纖”構成。光通信網絡主要分為核心層、骨干層、匯聚層光通信網絡主要分為核心層、骨干層、匯聚層和接入層。和接入層。 圖 8：光通信網絡及設備總覽 資料來源：烽火通信官網 光通信網絡從接入層來看主要有 PON 網絡，從匯聚、骨干和核心層來看，主要設備有 WDM、OTN 等。 接入層：接入層：PO

21、N 市場中國廠商占據七成市場中國廠商占據七成份額份額，核心環節，核心環節 PLC 占占五成份額五成份額 PON（無源光網絡）是指（光配線網中）不含有任何有源電子設備，ODN 全部由光分路器（Splitter）等無源器件組成，不需要貴重的有源電子設備。該技術由 20 世紀 90 年代的 BPON， 發展到 21 世紀初期且沿用至今的 GPON 和 EPON， 又到后來的 10G PON、XG-PON 等等。 全球和中國 PON 市場空間料將保持穩定增速，根據市場研究公司 DellOro Group 的最新報告，預計 2021 年至 2026 年，用于 FTTH 部署的 PON 設備、有線寬帶接入

22、設備和 6 固定無線 CPE 的銷售額將會增加，因為服務提供商希望擴大其固定寬帶服務的覆蓋范圍和速率。得益于光纖建設和補貼措施，相關市場收入有望在 2024 年達到 180 億美元的峰值。這份寬帶接入五年期預測報告的其他重要內容包括：預計 PON 設備收入將從 2021年的 83 億美元增長到 2026 年的 98 億美元，主要得益于 XGS-PON 在北美、EMEA（歐洲、中東和非洲）和 CALA（加勒比海和拉美地區）的部署；到 2026 年，固定無線 CPE的收入預計將達到 28 億美元，其中 5G Sub-6GHz 和 5G 毫米波的出貨量將會領先；隨著運營商加大 DOCSIS 4.0

23、的部署力度，到 2024 年，有線分布式接入設備（虛擬 CCAP、遠程 PHY 設備和遠程 MACPHY 設備）的收入預計將接近 9 億美元。 圖 9：2018 年 Q2-2019 年 Q1 全球 GPON 市場份額 資料來源：BBT 分析報告、中信證券研究部 PON 網絡結構中包含 OLT 設備、ONU 設備及 ODN，PON 的核心設備、器件包括芯片均已實現國產化，并占據了很高的全球市場份額。 首先分析 OLT 設備，OLT 設備是重要的局端設備，可以與前端（匯聚層）交換機用網線相連，轉化成光信號，用單根光纖與用戶端的分光器互聯；實現對用戶端設備 ONU的控制、管理、測距。 圖 10：PO

24、N 網絡示意圖 資料來源：仕佳光子招股說明書 ODN 環節， PLC 光分路器是 ODN 設備的重要組成器件， 其工作原理是對光功率在每個分支點進行平均分光。PLC 光分路器屬于無源光器件，其核心芯片為核心芯片為 PLC 半導體半導體光分光分路器芯片路器芯片。 根據仕佳光子的招股說明書， 全球 PLC 分路器封裝業務 80%以上集中在國內，PLC 光分路器的芯片仕佳光子占有全球 50%的市場份額。 33%26%21%20%華為諾基亞中興其他 7 圖 11：PLC 分路器和分路器芯片 資料來源：仕佳光子招股說明書 匯聚核心匯聚核心層：層：OTN/WDM 兩分天下有其一兩分天下有其一，WSS、高端

25、相干模塊、高端相干模塊是短板是短板 接入層基站和寬帶的數據傳送上來后，需要通過路由器以及波分設備將其傳送至核心網或者 IDC 中加以處理。如前文所述，WDM 和 OTN 的主要價值在于長距離傳輸以及通過波分復用提供單纖的大容量。 WDM（波分復用）技術是在光纖上進行信道復用的技術。波分多路復用的原理是整個波長頻帶被劃分為若干個波長范圍，每路信號占用一個波長范圍來進行傳輸。WDM 可分為粗波分復用（CWDM）和密集波分復用（DWDM） 。粗波分復用技術一般應用于短距短距離的城域網離的城域網中，它的波長數目一般為 4 波或 8 波，最多 16 波。密集波分復用技術一般應用于長距離、大容量長途干線網

26、，或超大容量的城域網核心節點長距離、大容量長途干線網，或超大容量的城域網核心節點，通過波分復用技術，其單根光纖可以傳輸的數據流量高達 16 Tbit/s，未來隨著單波速率和頻譜的提升，可以演進到 32 Tbit/s， 甚至 100 Tbit/s。 這其中 CWDM 因為無需選擇成本昂貴的密集波分解復用器和光放大器 （EDFA） ，只需采用便宜的多通道激光收發器作為中繼器，因而相較于 DWDM的成本大大下降。 OTN 是以波分復用技術（是以波分復用技術（WDM）為基礎、在光層組織網絡的傳送網。）為基礎、在光層組織網絡的傳送網。純 WDM 的調度依賴于在 ODF 架手工進行光纖的配置，在接入層因為

27、組網結構相對固定問題不大。對于匯聚、城域、骨干這種經常需要進行業務變動的，人工調度的工作量和錯誤率顯然是一個問題，而 OTN 則是在 WDM 的基礎上增加了光調度單元 OXC，從而實現了光波上下的自動配置。 市場空間層面市場空間層面，市場研究公司 DellOro Group 在 2021 年 7 月更新了其光傳輸網絡市場五年期預測報告 ， 全球光傳輸市場到 2025 年將達 180 億美元。 根據中國產業信息網預測，2020 年全球密集波分復用（DWDM）器件市場規模將達 45 萬只，這主要是得益于電信運營商的骨干網和城域網升級，波分下沉及波分下鄉的積極推進，加之數據中心間的互聯也要用到 10

28、0G 和 400G 的 DWDM 端。 8 圖 12：2010-2022 年全球 DWDM 器件市場規模 資料來源：Delloro-易飛揚官網（2020 年以后是預測數據） 市場格局層面，市場格局層面， 據 Delloro 統計， 全球主要的波分設備生產商包括華為、 諾基亞、 Ciena和中興通訊等。2020 年，華為、中興通訊、烽火通信的市占率分別為 30%、12%、6%，中國廠商占據半壁江山。 圖 13：2020 年全球 OTN/WDM 市場份額 資料來源：Omdia、中信證券研究部 我們接下來分析下波分產品核心元器件的國產化情況。DWDM 主要組成部分有線路側的 OTU、波分復用和解復用

29、器波分復用和解復用器、光放大器、光監控單元 OSC。其中 OTU 作用為將線路側攜帶業務的 850、1310nm 等波長光信號轉換成 WDM 特定波長光信號后輸出，國內華為、 中興通訊、 烽火通信、 光路科技等可自主生產； 光放大器主要有 EDFA 放大器和 Raman放大器，其作用在于解決光長距離傳輸衰耗再生的問題，國內光迅科技、昂納科技、銳科激光等均可以生產；光監控單元 OSC 的作用在于對設備進行管理，華為、中興通訊、烽火通信等廠家均可生產。 這里面比較復雜的是波分復用和解復用器，其主要作用是將多路光合為一路，以及將一路彩光分解成多路光，就是利用不同波長的波在光纖中相位延時的不同，形成相

30、消型干涉，在某個特定的端口只輸出特定的光，從而實現將其解復用為多路信號的目的，目前國內廠家尚不具備能力進行生產。 AdvaCienaCiscoFiberhomeFujitsuHuaweiInfineraNECNokiaPadtecRibbonSubComTejasZTEOther 9 圖 14：DWDM 原理示意圖 資料來源：張杰OTN 技術原理及相關標準（轉引自 CSDN 社區）、中信證券研究部 波分復用器件均為有源光器件，常見的波分復用解復用器包括薄膜濾波器波分復用器件均為有源光器件，常見的波分復用解復用器包括薄膜濾波器（一般用于（一般用于8 路以下的路以下的 WDM） 、陣列波導光柵（、

31、陣列波導光柵（AWG，用于，用于 16 波以上波以上）和可調光功率波分復用器）和可調光功率波分復用器（VMUX）等）等。其中，薄膜濾波器是基于薄膜濾光片的器件，主要應用于低通道粗波分（CWDM） 市場； AWG 可將 40 個以上波長的光合波或將已合的光波分解成獨立光波傳輸，廣泛應用于密集波分復用 （DWDM） 系統中； VMUX 則由 AWG 和硅基可調衰減器 （VOA，對于特定的波長的光進行衰減， 降低光功率， 以保持更好的性能） 構成， 并加以控制電路，實現光纖通信骨干網和城域網 DWDM 網絡的信道預均衡分復用。 圖 15：陣列波導光柵解復用器 圖 16：VOA 衰減器 資料來源：張杰

32、OTN 技術原理及相關標準（轉引自 CSDN 社區） 資料來源：光迅科技官網 現階段，我國在 AWG 芯片與 VOA 芯片實力較弱，多采用進口后加工。AWG 芯片主要掌握在歐美電子器件廠商手中， 如美國的 VIAVI、 NeoPhotonics 和 Kaiam （前 Gemfire） ，加拿大的 Enablence 和日本的 NEL； 硅基電吸收式 PLC-VOA 芯片為美國的 Mellanox （前Kotura）公司獨家生產供應。AWG 和 PLC-VOA 這兩類芯片技術門檻較高，可供選擇的供應商相對較少，國內主要有仕佳光子、國內主要有仕佳光子、光迅科技和博創科技在這一塊有小批量生產。光迅科

33、技和博創科技在這一塊有小批量生產。 ROADM/OXC 主要是在 DWDM 上疊加了波長級的調度的能力， 其中波長選擇光開關波長選擇光開關（WSS）是組成 OXC 及 ROADM 的核心器件。目前，光開關在光通信系統，尤其是在波分復用系統及全光網中有著重要的應用。 10 圖 17：光交叉連接器（OXC）結構 資料來源：張杰OTN 技術原理及相關標準（轉引自 CSDN 社區） 在光開關器件中，波長選擇光開關（波長選擇光開關（WSS）尤其值得關注。WSS 技術是可以實現動態可重構光加/減復用（ROADM）的新一代技術，具有網狀架構，能支持任意端口波長任意上下行的功能。ROADM 技術的演變經歷了五

34、個階段，其中最主要的技術包括 WB ROADM、PLC ROADM 和 WSS ROADM。 圖 18：ROADM 技術路線圖 資料來源：張杰OTN 技術原理及相關標準（轉引自 CSDN 社區） 我們主要介紹第三代 ROADM 技術 WSS。 WSS 最大的特點是每個波長都可以被獨立的交換。多端口的 WSS 模塊能獨立在輸入的多個波長信號中將所選擇的波長信號輸出到指定的輸出端口，可以通過軟件控制動態上/下任意波長，增加網絡配置的靈活性。因此基于WSS的網絡具有多個自由度， 不再像WB或 PLC那樣需要對網絡互連架構做預先設定。 11 圖 19：第三代 WSS ROADM 技術示意圖 圖 20：

35、WSS 模塊功能示意圖 資料來源：張杰OTN 技術原理及相關標準（轉引自 CSDN 社區） 資料來源：張杰OTN 技術原理及相關標準（轉引自 CSDN 社區） WSS 器件主要由國外生產廠家國外生產廠家控制，包括控制，包括 Finisar、Molex、Lumentum 等。等。我國目我國目前在這一塊比較薄弱，海思已經開始自供，光迅科技、博創科技在研發過程中。前在這一塊比較薄弱，海思已經開始自供，光迅科技、博創科技在研發過程中。 光模塊及芯片：光模塊及芯片：模塊三分天下有其一模塊三分天下有其一，高端光、電芯片差距明顯高端光、電芯片差距明顯 光器件主要分為芯片、光有源器件、光無源器件、光模塊與子系

36、統四大類。光器件主要分為芯片、光有源器件、光無源器件、光模塊與子系統四大類。每一類器件中包含的典型產品如表一所示。其中有源光收發模塊的產值占據最大份額，根據 Yole的統計約為 65%。 且從性能上看， 光收發模塊是光電轉化的核心器件， 負責光信號的產生、調制與探測，主導著光通信網絡的升級換代，在接入端、傳輸端等不同細分市場上均發揮著至關重要的作用。 表 1：光器件分類 產品類別產品類別 典型產品典型產品 芯片 lnP 系列（高速直接調制 DFB 和 EML 芯片、PIN 與 APD 芯片、高速調制器芯片、多通道可調激光芯片） GaAs 系列（高速 VCSEL 芯片、泵浦激光器芯片） Si/S

37、iO2 系列（PLC、AWG、MEMS 芯片） SiP 系列（相干光收發芯片、高速調制器、光開關等芯片；TIA、LD Driver、CDR 芯片） LiNb03 系列（高速調制器芯片）等 光有源器件 激光器（VCSEL、DFB 直調激光器，EML 外調激光器） 光調制器（PMQ 調制器、相位調制器、強度調制器） 光探測器（PIN、APD） 集成器件（相干光收發器件、陣列調制器）等 光無源器件 光隔離器、光分路器、光開關 光連接器（MPO 連接器）、光背板 光濾波器（合波器/分波器） 光模塊與子系統 光收發模塊（10G/25G/100G/400G） 光放大器模塊（EDFARAMAN） 動態可調模

38、塊（WSS、MCS、OXC） 性能監控模塊（OPM、OTDR） 資料來源：中國光電子器件技術發展路線圖、中信證券研究部 12 全球光器件市場規模達百億，中國光器件市場加速擴張。全球光器件市場規模達百億，中國光器件市場加速擴張。據 Yole 統計，2020 年全球光模塊市場規模突破 96 億美元，預計 2026 年達到 209 億美元，2020-2026 年年均復合增長率為 14%。光模塊市場實現高速增長的主要原因包括：1）電信市場穩定增長：隨著5G 光模塊和 10G PON 光模塊的上量；電信市場未來幾年有望維持 5%的復合增長；2）數通市場爆發式增長：超大型數據中心加快部署 100G/40G

39、 光模塊使得數據中心高速光模塊未來幾年復合增速超過 19%。 全球光全球光模塊模塊市場相對分散，中國市場相對分散，中國占據占據 36%市場份額市場份額。與光設備、光纖光纜不同，光模塊由于場景不同，對光模塊的傳輸距離、速率、封裝方式的需求都不同，造成型號眾多，集中度比較低。從全球市場份額排名，國內有中際旭創、光迅科技、海信寬帶（未上市） 、華工正源四家廠商躋身全球前十，其余席位均被美、日廠家占據?？傮w看，國內廠商依靠封裝技術在無源光器件、光收發模塊等中低端細分市場較競爭力強；在高端有源器件、芯片等方面發展空間較大。 圖 21：2020-2026 年光模塊市場空間一覽 圖 22：2020 年全球光

40、模塊市場份額一覽 資料來源：Yole 資料來源：Yole 光模塊是實現光電轉換的核心器件。光模塊是實現光電轉換的核心器件。信息網絡主要以光纖或光信號作為傳輸介質，但目前對于信息的計算、分析仍給予電信號。因此在設備的接收端，需要光模塊進行光電信號的轉換。光模塊的核心組件包括 Laser Driver 激光驅動芯片、TOSA (transmitter optical sub assembly) 發射光組件、ROSA（Receiver Optical Sub Assembly）接收光組件、調制器、LA（Limititing Amplifier）限幅放大器以及光適配器（Receptacle） 。在發射

41、端，電信號通過 TOSA 轉換為光信號，再由適配器輸入到光纖；再接收端，光纖中的信號通過光適配器被 ROSA 接收并轉成為電信號，輸送到計算單元進行處理。 13 圖 23：光模塊工作原理 資料來源：銘普光磁 TOSA的核心組件為激光器。的核心組件為激光器。 激光器類型分為兩類： 一為長波長 1310nm 或者 1510nm的邊沿發射激光器（Edge Emitter Laser） ；一類是短波長 850nm 的垂直表面腔激光器VCSEL （Vertical Cavity Surface Emitting Laser） 。 此外主流激光器產品 FP 激光器和 DFB分布式激光器。除了 TOSA，接

42、入端的核心組件還包括調制器。調制器分為兩種：其一為DML（Direct Modulation Laser）直接調制器適用于短距離傳輸，價格便宜；其二為 EML（External Modulation Laser）適用于長距離傳輸，加入一個頻率轉換器，價格較高；外調制常用的方式有兩種，一種是 EA 電吸收，一種是 MZ。 表 2：主要激光器類型 直接調制直接調制 外調制外調制 VCSEL FP DFB EML 工作波長 850nm 比較成熟 850nm-1310nm 850nm-1310nm 1310nm-1550nm 10G 參考價 （美元） 1.5-3 3-4 8 60 線寬 0.35nm

43、1nm 0.04nm 0.04nm 優點 線寬窄， 功耗低， 調至效率高，成本低 多模，調至效率高 波長穩定性好 調制帶寬高， 體積小 應用場合 短距離傳輸，（3-100m），激光傳感，商業應用等 中距離傳輸（100m-2km） 長距離傳輸（2-10km） 高速率超長距離傳輸（10-30km）等 資料來源：中信證券研究部 ROSA 主要包含兩個組件主要包含兩個組件 PD 和和 TIA。PD 是 Photo Detector，光電探測器，負責把光的強弱轉換成電流的大小。PD 還分成 PIN 和 APD 兩種類型，APD 是雪崩二極管，靈敏度更高。TIA 是 Trans-Impedance Amp

44、lifier，跨阻放大器的縮寫，用來把電流信號轉換成電壓信號。 14 圖 24：光模塊內部組成結構及可控程度 資料來源：光迅科技官網、中信證券研究部 從核心從核心光光芯片能力分析，芯片能力分析，目前國內只有部分企業了掌握了 10Gb/s 速率及以下的激光器、探測器、調制器芯片，源杰科技、源杰科技、光迅科技在光迅科技在 25G 的的激光器激光器（包括包括 DFB 和和 VCSEL）有規模有規模發貨能力發貨能力，探測器探測器層面層面光迅光迅在在 25G 的的 PIN 和和 APD 基本可以基本可以實現自供。實現自供。但我國整體上在高端芯片能力比美日發達國家落后 1-2 代以上。 而且， 我國光電子

45、芯片流片加工嚴重依賴美國、新加坡、加拿大、德國、荷蘭等國家和地區，使得我國在國家各級研發計劃支持下發展的關鍵技術大量流失。由于缺乏完整、穩定的光電子芯片、器件加工工藝平臺以及工藝人才隊伍，國內還難以形成完備的標準化光通信器件研發體系，導致芯片研發周期長、效率低，造成我國光通信器件技術與國外差距逐漸擴大。 圖 25：國內在光芯片上與國際一流水準的差距 資料來源：海信寬帶5G 光模塊技術與產品介紹 從全球來看， 日美的主流廠商 Oclaro、 lumentum、 Finisar、 Neophotonics、 MACOM、Avago、三菱電機、住友等都實現了 25G 激光器、探測器的大規模發貨。 1

46、5 表 3：國際主流光芯片供應商 廠家廠家 激光器激光器 檢測器檢測器 Vcsel DFB EML PIN APD 10G 25G 10G 25G 10G 25G 10G 25G 10G 25G 美國 Oclaro/lumentum Finisar Neophotonics MACOM Avago 日本 三菱電機 住友 資料來源：中信證券研究部、各公司官網 我們看到，在核心光電芯片能夠實現基本自主后，毛利率能達到 30%（如 Finisar、Lumentum） 。我們認為，光模塊領域越往上走技術壁壘越高，相應來講企業價值也應有更多溢價。從產業鏈來看，光模塊各個環節的毛利水平大致如下圖所示。 圖

47、 26：光模塊產業鏈不同類型典型公司毛利率水平 資料來源：各公司官網、中信證券研究部、Wind 隨著傳送距離和容量的不斷增加，僅依賴光源、調制器和探測器的演進已遠遠不夠。隨著光傳輸速度達到每波 400Gbit/s 以上，信號的處理變得越來越復雜，引入電子數字信號處理器(oDSP)成為增加城域和長途 WDM 網絡容量的關鍵推動因素。oDSP 將成為長距離光通信的競爭核心， 光模塊廠商突破 oDSP 后， 毛利率達到 40%-45%區間 （如 Acacia） 。目前國內突破目前國內突破 oDSP 的僅華為一家，從國外來看，主要是思科的僅華為一家，從國外來看，主要是思科（Acacia） 、） 、In

48、phi 等等。 光纖光纜：光纖光纜：全球全球 60%產能集中于中國產能集中于中國，海纜和特種光纜，海纜和特種光纜待突破待突破 光纖光纜在信息系統里占有舉足輕重的作用，就像人的神經系統一樣。而一個國家、社會各行業進行全面的數字化也需要光纖延伸下去，通過寬帶和無線完成連接，在連接的基礎上積累數據，完成信息化和構建智能。 產業鏈的三大環節為 “光纖預制棒-光纖-光纜” ， 主要流程為上游生產廠家采購原材料，通過芯棒制作和外包，最終制造出光纖預制棒（光棒） ，并售賣給下游光纖光纜制造商；光纖光纜制造商經過拉絲等工藝將光棒制作成為光纖，再將一根或數根光纖制作成為光纜，即生產出一芯或多芯光纜。 16 圖

49、27：光纖光纜產業鏈一覽 資料來源：光纖在線、中信證券研究部 在光纖光纜產業鏈中，光棒拉纖以及后續的成纜部分壁壘相對比較低，市場也相對比較分散，有幾十家企業。但光纖預制棒生產技術壁壘較高，同時占據大部分利潤。根據中國工程院院士趙梓森在世界光纖通信新進展中國光纖通信年鑒 2015中描述，光棒、光纖、光纜在產業鏈中的利潤占比分別為 70%、20%、10%。 從市場格局來看，中國廠商處于領跑，全球 60%的光纖光纜產能集中于中國，其中長飛、亨通、富通、烽火、中天在 2020 年分別錄得 12%、9%、8%、7%、6%的市場份額。 圖 28：2020 年全球光纖光纜份額一覽 資料來源：networkt

50、elecom、中信證券研究部 從國產化的角度來看，從國產化的角度來看，我國光纖光纜需要突破的環節主要包含：1、普通光纖：、普通光纖：主要是光纖預制棒的套管部分套管部分，目前基于 RIC 工藝制備預制棒的都是從德國賀利氏賀利氏進口，長飛2014-2016 年分別向其采購 7.5 億元、6.1 億元和 6.5 億元；2、特種光纖：、特種光纖：目前國內制備超低衰減光纖芯棒的高純度硅料高純度硅料和鍺料鍺料基本依賴進口，然后需要大量氟摻雜材料氟摻雜材料（比純二氧化硅高 34 倍） ，此外，超低損光纖所需光纖涂覆料光纖涂覆料也基本被國外幾家企業壟斷（荷蘭荷蘭皇家帝斯曼、皇家帝斯曼、Momentive Sp