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数据通信、电信两大支柱推动光模块行业需求持续增长

发布时间:2018-10-08 点击数:38
2.1数通市场流量爆发,高端光模块需求旺盛
超大规模数据中心建设持续推进,云数据中心流量快速增长。云计算、在线游戏、高清视频等应用推动数据流量快速增长,思科预计 2016-2021 年全球数据中心流量年复合增速 25%,其中云数据中心流量占比将提升至 95%。流量快速增长拉动数据中心等网络基础设施建设持续推进,全球超大规模数据中心将从 2016 年 338 个增长到 2021 年 628 个,且服务器数量占比将提升至 53%。
图 4:云数据中心流量快速增长

云数据中心流量快速增长

数据来源:Cisco Global Cloud Index 2016–2021、东方证券研究所


图 5:超大规模数据中心建设持续推进

超大规模数据中心建设持续推进

数据来源:Cisco Global Cloud Index 2016–2021、东方证券研究所



数据中心内部流量占比超过 7 成,交换效率亟需提升,传导到硬件设备层面,则是数据中心架构的调整以及对更多光纤资源和更高带宽速率光模块的需求。从数据中心流量构成来看,连接用户的流量占比不足 15%,而数据中心内部交换的流量占比超过 7 成,若算上数据中心之间互联则合计占比 85%左右。而传统三层数据中心架构单个集群规模小,汇聚层与核心层连接有限,其时延和交互效率受到限制。高速的信息交换需求推动传统三层结构向叶脊两层结构转变,通过接入层和汇聚层的连接降低核心层流量负载,增加横向传输通道。数据中心内部结构的调整大幅增加光纤连接数,光模块需求也随之增加。
图 6:数据中心内部流量占比超过 7 成
数据中心内部流量占比超过 7 成
数据来源:Cisco Global Cloud Index 2016–2021、东方证券研究所

图 7:数据中心架构升级导致光模块需求迅速增加

数据中心架构升级导致光模块需求迅速增加

数据来源:光纤在线、东方证券研究所

图 8:Facebook 多层叶脊架构示意图

Facebook 多层叶脊架构示意图

数据来源:ARISTA、东方证券研究所

数据中心内部光互连接口速率已经从 10 G/40 G 迈入 25 G/100 G 时代。数据中心内部网络的架构变革提升数据交换效率,网络架构的扁平化带动了数据中心内东西数据流的交换设备的数量上升, 每一个交换设备的交换容量也在同时增长,导致单个光模块传输速率从 10/40G 向 25/100G 升级。



表 1:数据中心光模块速率升级图谱
数据中心光模块速率升级图谱
数据来源:光迅科技公告,东方证券研究所

当前数据中心 100G 光模块已成主流产品,400G 预计在 2020 年之后逐渐规模放量。100G 光模块早已成为海外 Amazon、Google、Facebook 等云计算厂商主流需求,国内厂商大约晚 1-2 年时间,BAT 在 2017 年才开始批量部署 100G 网络,截至目前百度已完成约一半,并预计将于 2019 年全部完成 25/100G 网络部署。对于 400G 产品,国外云计算厂商预计将在 2018/2019 年开始部署,而国内预计最早将在 2020/2021 年。据 Ovum 统计和预测,100G 光模块在 2017 年开始迅猛增长,预计到 2022 年将超过 70 亿美元。同时 LightCounting 数据显示 2017 年全球 100G 模块发货量 290 万个,2018 年有望达到 500 万。目前 400G 光模块还处于规划布局阶段,主流光模块厂商都已推出相关解决方案,预计 400G 光模块将在 2020 年以后规模放量。
图 9:不同速率光模块出货量启动时间
不同速率光模块出货量启动时间

数据来源:光纤在线,LightCounting,东方证券研究所


图 10:2016-2022 年数据中心光模块市场规模预测

2016-2022 年数据中心光模块市场规模预测

数据来源:Ovum、东方证券研究所


2.2电信网络扩容升级,5G 建设时点临近
全球  IP 流量持续快速增长,持续推动电信网络基础设施扩容升级。思科预测全球 IP 流量在
2016-2021 年复合增长率为  24%,其中移动蜂窝网络流量复合增速为  46%,而来自移动设备及
WiFi 的流量占比将从 2016 年 49%提升至 2021 年 63%。光模块作为通信网络中的光电转换核心单元几乎无可替代,从骨干网、城域网再到接入网,不同的网络层级需要不同类型的光模块以满足传输距离和带宽需求,而流量的快速增长将直接导致电信网络基础设施的新建、扩容与升级。

图 11:光模块产品在通信网络中的应用 

光模块产品在通信网络中的应用

数据来源:Finisar、东方证券研究所

图 12:移动及 WiFi 力推全球 IP 流量增长至 278  EB/月

移动及 WiFi 力推全球 IP 流量增长至 278 EB/月
 数据来源:思科可视化网络指数(VNI)、东方证券研究所

5G 接入网将采用 C-RAN 组网,三级架构带来高速光模块需求。5G 基站密度加大,带宽增加,
SDN/NFV 技术推动软硬件解耦,实现通用设备和专有设备灵活配臵,主流观点认为传统基站 BBU 将拆分成 CU 和 DU,并视实际需求选择合设或分开部署。据 IMT-2020《5G 承载需求白皮书》测算,5G 前传和中传主流方案带宽将分别达到 29.3Gbps、33Gbps,而 CU 与核心网之间回传的汇聚层与核心层则将分别达到 198Gbps 和 794Gbps,对应到光模块,前传、中传将分别以 25G 和
50G 光模块需求为主,而回传预计在建网初期将采用 100G,后期根据需要部署 200G/400G。
图 13:C-RAN 网络组网模型
C-RAN 网络组网模型
数据来源:IMT-2020  5G 承载需求白皮书,东方证券研究所

5G 接入网光模块需求测算:按三大运营商口径截至 2017 年底 4G 基站总数约 390 万,随着偏远地区 4G 覆盖推进预计最终达到 400 万。考虑到 5G 或将在 2.6GHz、3.5GHz、4.9GHz 频段建网, 若要实现良好覆盖,在不考虑现有存量基站复用的情形下,宏基站总数按 600 万计算,则相应前
传/中传/回传所需光模块总数接近 5000 万,投资规模超过 400 亿元(测算过程见后文)。
就电信市场而言,随着光纤入户固网带宽逐渐从 50M 提升到 100M 甚至千兆,移动 4G 接入速率也逐渐提升,尤其是未来 5G 商用带来移动端超高清视频、AR/VR 等应用的普及和爆发,固网流量与移动网流量扩张都将进一步加速,网络基础设施扩容升级将成为持续的刚需,并将带动电信市场对光器件需求的景气度。

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