（报告出品方/作者：中信证券，丁奇、黄亚元）

光通信产业构成、价值及产业一览

通信的网络结构：光网络承上启下，分为光设备、光缆、光模块三个环节

21 世纪，信息科技得到极大的发展，互联网、大数据、人工智能，极大地丰富了人们 的沟通和生活。而信息科技的底座便是通信网络，正是因为通信网络近二十年来的传输效 率以指数级提升，每比特成本大幅下降，使得海量数据远距离传输，集中处理成为可能， 海量的数据集中到一起，才引发云计算和大数据的革命。每比特传输成本为什么能大幅下 降，传输效率为什么能大幅提升呢？除了以 3G、4G、5G 为代表的空口效率革命以外， 另一个关键就是在传输环节光对电的替代，以及光自身传输效率的不断提升。

我们先看通信网络的架构，理解光在其中所处的位置，然后再分析产业后续的发展变 化。通信网络从网络构架上来看可以简单地分为信息的采集部分、信息的传送部分和信息 的转发、处理和存储部分，如图 1 所示。而光通信主要处于信息的传送部分，具体又可以 分为光通信设备（OTN 和 WDM）、光纤光缆和光模块。接下来我们就这三个环节分别进 行简单的介绍，然后在下一章节进行展开论述。

最后介绍下光传输设备（OTN、WDM）。光传输设备的价值有两个，一个是对抗损耗， 放大信号，另一个是复用介质，提升传输效率。为什么光传输设备需要这两个特性呢，因 为光在光纤中进行长距离的传送也不可避免地会有衰减、色散等问题，需要有一个设备对 其进行再放大、重生；另外，只传输一路波对骨干和城域的光纤资源是一种浪费，需要设 备将多路光进行波分复用后再传送，同时，波分复用也是提升单光纤容量的一种有效方式。

光通信产业价值：跨越信息鸿沟，迎接智能时代

随着人工智能、大数据等技术手段的发展，数据的价值越来越凸显。然而，随着采集 数据的传感器数量大增，精度不断提高，维度不断扩展，数据量呈现急剧增长的态势。如 何才能低成本、高效率地去采集、传输和处理数据是一个非常重要的课题。我们认为，中 国光网络过去十数年的快速发展，使得每比特传输成本大幅降低，为中国的数字经济发展 奠定了良好的基础。 首先从信息的采集角度而言，光网络有力地支撑了 FTTH 和 4/5G 网络，使得中国的 互联网和移动互联网迎来了极大发展。

从 FTTH 来看，截止 2021 年底，中国光纤接入 FTTH/O 用户 5.06 亿，仅中国移动一 家用户数量就达到 2.4 亿。中国 FTTH/FTTO 的 用 户 比 率 达 到 93%， 相 较 于 全 球 30%的平均水平遥遥领先。FTTH 的高速发展，一方面与中国的人口基数有关，另一方 面与中国的劳动力成本和土地政策也密不可分。据中国电信集团公司科技委主任韦乐平， 中国 FTTH 的单户成本 2017 年已降到 100 美元，仅为欧美日等发达国家的 1/10。较低的 接入成本加上庞大的市场规模，使中国 FTTH 用户数量突飞猛进，根据工信部数据，到 2020 年底中国 FTTH 端口数约 9.18 亿个。 同时，中国也在不断推进 4/5G 的建设，2019-2021 年，中国共新建 5G 站点 142.5 万。在 FTTH 和基站的大规模建设共同推进下，根据《2021 年通信业统计公报》，2021 年底中国光缆总长度 5488 万公里，其中 2021 年新建 319 万公里。

光通信网络从接入层来看主要有 PON 网络，从汇聚、骨干和核心层来看，主要设备 有 WDM、OTN 等。

接入层：PON 市场中国厂商占据七成份额，核心环节 PLC 占五成份额

PON（无源光网络）是指（光配线网中）不含有任何有源电子设备，ODN 全部由光 分路器（Splitter）等无源器件组成，不需要贵重的有源电子设备。该技术由 20 世纪 90 年 代的 BPON，发展到 21 世纪初期且沿用至今的 GPON 和 EPON，又到后来的 10G PON、 XG-PON 等等。

全球和中国 PON 市场空间料将保持稳定增速，根据市场研究公司 Dell'Oro Group 的 最新报告，预计 2021 年至 2026 年，用于 FTTH 部署的 PON 设备、有线宽带接入设备和固定无线 CPE 的销售额将会增加，因为服务提供商希望扩大其固定宽带服务的覆盖范围 和速率。得益于光纤建设和补贴措施，相关市场收入有望在 2024 年达到 180 亿美元的峰 值。这份宽带接入五年期预测报告的其他重要内容包括：预计 PON 设备收入将从 2021 年的 83 亿美元增长到 2026 年的 98 亿美元，主要得益于 XGS-PON 在北美、EMEA（欧 洲、中东和非洲）和 CALA（加勒比海和拉美地区）的部署；到 2026 年，固定无线 CPE 的收入预计将达到 28 亿美元，其中 5G Sub-6GHz 和 5G 毫米波的出货量将会领先；随着 运营商加大 DOCSIS 4.0 的部署力度，到 2024 年，有线分布式接入设备（虚拟 CCAP、 远程 PHY 设备和远程 MACPHY 设备）的收入预计将接近 9 亿美元。

市场格局层面，据 Dell’oro 统计，全球主要的波分设备生产商包括华为、诺基亚、Ciena 和中兴通讯等。2020 年，华为、中兴通讯、烽火通信的市占率分别为 30%、12%、6%， 中国厂商占据半壁江山。

我们接下来分析下波分产品核心元器件的国产化情况。DWDM 主要组成部分有线路 侧的 OTU、波分复用和解复用器、光放大器、光监控单元 OSC。其中 OTU 作用为将线路 侧携带业务的 850、1310nm 等波长光信号转换成 WDM 特定波长光信号后输出，国内华 为、中兴通讯、烽火通信、光路科技等可自主生产；光放大器主要有 EDFA 放大器和 Raman 放大器，其作用在于解决光长距离传输衰耗再生的问题，国内光迅科技、昂纳科技、锐科 激光等均可以生产；光监控单元 OSC 的作用在于对设备进行管理，华为、中兴通讯、烽 火通信等厂家均可生产。

这里面比较复杂的是波分复用和解复用器，其主要作用是将多路光合为一路，以及将 一路彩光分解成多路光，就是利用不同波长的波在光纤中相位延时的不同，形成相消型干 涉，在某个特定的端口只输出特定的光，从而实现将其解复用为多路信号的目的，目前国 内厂家尚不具备能力进行生产。

我们主要介绍第三代 ROADM 技术 WSS。WSS 最大的特点是每个波长都可以被独立 的交换。多端口的 WSS 模块能独立在输入的多个波长信号中将所选择的波长信号输出到 指定的输出端口，可以通过软件控制动态上/下任意波长，增加网络配置的灵活性。因此基 于 WSS 的网络具有多个自由度，不再像 WB 或 PLC 那样需要对网络互连架构做预先设定。

WSS 器件主要由国外生产厂家控制，包括 Finisar、Molex、Lumentum 等。我国目 前在这一块比较薄弱，海思已经开始自供，光迅科技、博创科技在研发过程中。（报告来源：未来智库）

光模块及芯片：模块三分天下有其一，高端光、电芯片差距明显

光器件主要分为芯片、光有源器件、光无源器件、光模块与子系统四大类。其中有源光收发模块的产值占据最大份额，根据 Yole 的统计约为 65%。且从性能上看，光收发模块是光电转化的核心器件，负责光信号的产生、 调制与探测，主导着光通信网络的升级换代，在接入端、传输端等不同细分市场上均发挥 着至关重要的作用。

全球光器件市场规模达百亿，中国光器件市场加速扩张。据 Yole 统计，2020 年全球 光模块市场规模突破 96 亿美元，预计 2026 年达到 209 亿美元，2020-2026 年年均复合 增长率为 14%。光模块市场实现高速增长的主要原因包括：1）电信市场稳定增长：随着 5G 光模块和 10G PON 光模块的上量；电信市场未来几年有望维持 5%的复合增长；2） 数通市场爆发式增长：超大型数据中心加快部署 100G/40G 光模块使得数据中心高速光模 块未来几年复合增速超过 19%。

全球光模块市场相对分散，中国占据 36%市场份额。与光设备、光纤光缆不同，光模 块由于场景不同，对光模块的传输距离、速率、封装方式的需求都不同，造成型号众多， 集中度比较低。从全球市场份额排名，国内有中际旭创、光迅科技、海信宽带（未上市）、 华工正源四家厂商跻身全球前十，其余席位均被美、日厂家占据。总体看，国内厂商依靠 封装技术在无源光器件、光收发模块等中低端细分市场较竞争力强；在高端有源器件、芯 片等方面发展空间较大。

ROSA 主要包含两个组件 PD 和 TIA。PD 是 Photo Detector，光电探测器，负责把 光的强弱转换成电流的大小。PD 还分成 PIN 和 APD 两种类型，APD 是雪崩二极管，灵 敏度更高。TIA 是 Trans-Impedance Amplifier，跨阻放大器的缩写，用来把电流信号转换 成电压信号。

从核心光芯片能力分析，目前国内只有部分企业了掌握了 10Gb/s 速率及以下的激光 器、探测器、调制器芯片，源杰科技、光迅科技在 25G 的激光器（包括 DFB 和 VCSEL） 有规模发货能力，探测器层面光迅在 25G 的 PIN 和 APD 基本可以实现自供。但我国整体 上在高端芯片能力比美日发达国家落后 1-2 代以上。而且，我国光电子芯片流片加工严重 依赖美国、新加坡、加拿大、德国、荷兰等国家和地区，使得我国在国家各级研发计划支 持下发展的关键技术大量流失。由于缺乏完整、稳定的光电子芯片、器件加工工艺平台以 及工艺人才队伍，国内还难以形成完备的标准化光通信器件研发体系，导致芯片研发周期 长、效率低，造成我国光通信器件技术与国外差距逐渐扩大。

从全球来看，日美的主流厂商 Oclaro、lumentum、Finisar、Neophotonics、MACOM、 Avago、三菱电机、住友等都实现了 25G 激光器、探测器的大规模发货。

从国产化的角度来看，我国光纤光缆需要突破的环节主要包含：1、普通光纤：主要 是光纤预制棒的套管部分，目前基于 RIC 工艺制备预制棒的都是从德国贺利氏进口，长飞 2014-2016 年分别向其采购 7.5 亿元、6.1 亿元和 6.5 亿元；2、特种光纤：目前国内制备 超低衰减光纤芯棒的高纯度硅料和锗料基本依赖进口，然后需要大量氟掺杂材料（比纯二 氧化硅高 3~4 倍），此外，超低损光纤所需光纤涂覆料也基本被国外几家企业垄断（荷兰 皇家帝斯曼、Momentive Speciy Chemicals Inc、JSR 株式会社），原材料部分是国内 后续光纤性能进一步提高的瓶颈；3、海底光缆：由于我国当前主要是东海、渤海湾、黄 海或南海近海底光缆建设，属于无中继浅海光缆通信系统，对于深海光缆、中继供电技术 需求不大，或制约国内光纤企业在这上面取得进一步突破。下面我们对三块展开进行叙述。

首先我们来看普通光纤和特种光纤：光纤预制棒是圆柱形的高纯度石英玻璃棒，中心 部分（即芯棒，亦称为芯层）是折射率较高的玻璃材料，而表层部分（即包层）是折射率 较低的玻璃材料，目前国内制备超低损光纤芯棒的原材料主要依赖进口。光纤预制棒加热 拉丝即为光纤，由芯层、包层和涂覆层构成。光纤加上护套即为光缆，护套通常由聚乙烯 或聚氯乙烯和铝带或钢带组成，主要用于保护缆芯，具有良好的抗侧压力性能及密封防潮 和耐腐蚀的能力。

未来展望：向上突破迎来机遇，开放光网络带来挑战

中国在光通信整个领域取得了巨大的成绩，在光模块封装、光纤光缆、系统设备等领 域都获得了全球一半以上的市场份额，并且通过不断投入研发在追求往上突破，获得更多 的产业话语权。但是美国和日本的厂商在高端光芯片、电芯片、特种光纤、设备核心元器 件领域依然具备较大的优势。一方面，美日的头部光设备、光器件厂商在不断进行并购， 比如 II-VI 合并了 Finisar，思科收购了 Acacia，Lumentum 并购了 Oclaro、Coherent、 NeoPhotonics，通过并购进一步完善产品线，扩大领先优势；另一方面，它们也在推进开 放光网络，希望通过重塑生态来进一步巩固领先地位。

全球的头部厂商都在积极布局光通信的未来，应当说国内光纤光缆、光模块光芯片后 续的发展路线比较清晰。光纤光缆一方面提升光棒的品质，降低成本，使得光纤光缆更富 有全球竞争力，扩大海外销量；另一方面在深海光缆、特种光纤上需要不断取得突破。光 器件一方面在 400G/800G 高端封装上扩大市占率；另一方面有赖于在 25/50G 高端光电芯 片上逐步靠近国际先进水平，通过垂直一体化来提升企业的盈利能力和全球竞争力。而光 通信设备在三个环节里无疑是最为重要的一块，也是后面最大的一个变量。我们围绕光通 信设备的关键环节展开推演后续的产业格局，并从关键变化中寻找投资机遇。

光网络设备的核心控制点与开源的主导权

当前光网络设备都是软硬件耦合的，控制器的 OS、设备接口定义和核心元器件以及 集成均由一家厂商提供，厂商的话语权和毛利率水平较高，也更有能力进行前沿研发，不 断提升产品竞争力。另一方面，中国厂商华为、中兴、烽火逐渐获得了行业的主导权，中 国厂商市场份额超过一半。 在全球光网络充分竞争的同时，北美的市场却相对封闭，主要是 Nokia 和美国 Ciena、 Infinera 竞争，北美价格是全球平均的 2 倍，导致北美 OTT 和运营商倡导开放光网络以驱 动竞争降价。同时，北美的产业链主要聚集在协议、核心光电器件等高端领域，缺乏领先 的系统设备厂商进行系统集成。这使得北美在设备领域竞争力偏弱，在亚太、欧洲、中东 北非丢失了很多份额，推进开放光网络有助于北美产业链重塑市场话语权。

2020 年，安卓一年 APP 下载量高达 1085 亿次，全球用户在 Google Play 上的消费 达 386 亿美金，按 30%的佣金来算，光 Google Play 商城的应用分发，就能给谷歌创造 116 亿美金的收入，这还不包括谷歌的搜索、音乐、Youtube 等自营产品的收入。应当说， 安卓为谷歌创造了巨大的商业价值。（报告来源：未来智库）

Redhat 服务器操作系统的商业模式

在服务器的操作系统提供商中，Redhat 无疑是最成功的那一个。Redhat 以 OS 为起 点，成为全球领先的开源软件解决方案提供商。 公司成立于 20 世纪 90 年代初，最开始聚焦于 Linux 开源操作系统技术，靠附件的出 售盈利。1999 年在纳斯达克上市，2002 年，红帽发布首个企业级 Linux 服务器操作系统， 后改名为 Linux (RHEL)。2011 年，公司开始向软件可视化和云计算领域进军。2015 年， 微软与红帽结成战略合作伙伴。2018年10年，IBM宣布以340亿美元的价格收购Red Hat。 2020 年，公司发布全球企业开源现状“开放混合云将成为新常态”，助力打造统一体验。

交换机、无线设备的 OS 解耦：运营商场景动力不足，云计算部分场景可行

手机市场和服务器的操作系统承载了海量的应用，极其复杂，从而衍生了一个单独的 OS 市场，并给了相关公司很好的商业回报。而交换机、无线设备的 OS 则更多像一个嵌 入式 OS，仅仅用于对设备进行管理、调度、通信，相对封闭，很少有第三方应用，更谈 不上生态。加之这两种专用设备的市场体量和手机、服务器差距较大，OS 的价值量也偏 小，比较难单独孕育出一个交换机的 OS 公司或者是无线设备的 OS 公司。Google 自研 交换机操作系统成功以后，有一批人出走创建了 Cumulus，希望做成一个类似微软的交换 机软件公司，但是他们很快发现独立 OS 需要适配各种交换芯片以及硬件，工作量极大， 投入回报不成正比。

我们认为，在通信设备的 OS 无法直接形成商业销售，开源出来所有方都能受益的情 况下，需要下游有极高的集中度，整个商业闭环才能形成。我们看到，2020 年公有云厂 商 CR4 的集中度达到了 73.4%，而且数据中心作为单一场景，在美国的市场规模达到了 39.5 亿美金，占美国以太网交换机市场份额的 46%。自己是主要的受益方，且只需要考 虑单一场景，OS 的研发不需要考虑运营商、企业网的各种复杂场景，投入不需要那么大， 这是亚马逊、谷歌、微软纷纷自研或开源数据中心交换机 OS 的原因。

相比数据中心交换机，运营商和企业网的交换机 OS 的开源进程，以及无线设备的开 源进程就显得比较滞后。我们判断这与运营商和企业市场的行业集中度有关系，根据 IDC 数据，2020 年全球电信运营商的营收大约在 1.53 万亿美元左右，全球最大电信运营商中 国移动 2020 年营收大约为 1180 亿美元，CR1 市占率约为 10%。这使得运营商缺乏足够 强的动力做垂直一体化。另外，运营商和企业网的应用场景也远比数据中心复杂，投入产 出回报比比较低。

开放光网络进程：DCI 场景有望实现，运营商场景缺乏支撑

开放光网络的几个核心环节有体系的搭建、控制器的软件、南北向的接口，以上均有 不同的组织和公司在推进。由于光网络的市场空间比交换机要小很多，更远小于服务器， 这使得开放光网络的推进速度比较缓慢，且有各种问题。

系统设计层面：Google 成功在 DCI 商用，AT&T 和 Facebook 推进运营商场景无果

倡导体系架构开源的有三大流派，一是 Google 主导的 OpenConfig（部分 OTT 厂家 商用），二是 AT&T 主导的 Open ROADM（未商用），三是 Facebook 主导的 TIP（未商用）。

OpenConfig 获得了商用，算是比较成功。2015 年，谷歌牵头成立， 定义自用网络 设备的开放 YANG 模型接口，其中包括 DCI BOX 部分，用于数据中心点到点互联；采用 自用、够用原则， Google 不需要的特性一般都不接纳，也不对外提供配套控制器软件产 品，基本满足自身 DCI 互联的需求之后，2018 年后该模型就没有做大的演进。 OpenConfig 成功的原因还是在于它聚焦的数据中心互联（DCI）这单一场景，没有考 虑复杂的运营商网络场景，收敛了需求，使得开发相对简单。基于谷歌的 OpenConfig， BAT 也分别定义了自己的私有扩展模型，这使得 OpenConfig 的版本比较发散，对于 DCI BOX 厂商来说，要做的工作量还比较多。

除了谷歌定义了数据中心的 DCI 产品以外，AT&T 和 Facebook 也试图定义运营商网 络的光网络产品。2019 年，AT&T 携手 Cinea 测试了单厂家的 OpenROADM 控制器北向 接口定义，AT&T 的现网厂商富士通、Nokia、Infinera 都没有参与，这使得 OpenROADM 推动起来非常困难。从 2019 年以后，项目就基本处于停滞状态。Facebook 设计的 TIP 从 2016-2021年在光网络层面开源了 4代白盒设计，从 Voyager、Cassini到 Galileo、Phoenix。 由于 Facebook 自身不是运营商，其推进的力度更弱，一直没有运营商对其进行大规模测 试，更不用提商用。

开源控制器软件层面：OpenDaylight 没有找到商业模式，无法形成商业闭环

Opendaylight 源于 Cisco、Brocade、Big Switch 的联合项目，后来单独成立了 Lumina 公司，志在成为网络领域的 Redhat。但如前文所述，Redhat 商业成功的前提是服务器操 作系统市场空间足够大，且 OS 并非单一的通信功能，而是承载了上层大量应用，极富商 业价值。和 Lumina 有点相似的是数据中心交换机独立 OS 公司 Cumulus，Cumulus 最终 也没有能够独立运作下去，而是被英伟达所收购。

从谷歌、AT&T、Facebook、Lumina 等商业组织的情况来看，我们认为光网络的开源 和交换机有点类似，在数据中心层面有望实现商业闭环，而对于运营商场景而言，由于应 用场景复杂且缺乏单一利益主体足够强有力的支撑，商业化实现起来比较困难。

开放光网络对国内光通信的挑战与机遇

从服务器和交换机的历史来看，控制软件或者说 OS 开源后，整机设备提供商将不拥 有高毛利，整个产业的价值高地将往核心器件厂商转移。 以服务器为例，在大型机和小型机时代，IBM 和 HP 拥有高毛利。服务器从小型机转 向 X86 之后，新的整机厂商如浪潮信息不再拥有高毛利率，整个产业链的主导权转移到了 提供 Linux 的 Redhat、提供 CPU 的 Intel 身上。

交换机的情况也类似，思科由于提供芯片、OS、整机一体化解决方案，能拥有高毛利， 持续推动产业创新。当 AWS、谷歌将数据中心交换机白牌化后，整机厂商不再拥有高毛 利，整个产业链的主导权转移到了 OS 厂商以及提供交换芯片的博通身上。智邦科技毛利 率比较低，由于没有纯粹的第三方 OS 厂商，Arista 也提供 OS 和白盒交换机硬件进行对 接，我们以 Arista 的财务指标来代替 OS 厂商。

我们认为，和交换机类似，数据中心的 DCI 互联后续有望逐步采用开放网络，这一块 价值链的主导权将逐步从整机厂商里转移到核心光器件厂商。这对中国光通信厂商而言， 既是挑战，也有一定的机遇。挑战在于，中国的总体格局是光通信设备强，核心光器件弱； 机遇在于，中国光器件厂商多数体量还不太大，有些公司如果聚焦于数据中心 DCI 互联， 有望取得比较快的成长。

如果说光器件中国厂商正在拾级而上，话语权逐步增强，那么在开放光网络标准层面， 中国厂商就相对缺位。从系统架构、管控软件、接口定义主要分布均由美国厂商所主导， 这主要也因为美国云计算进程领先中国，DCI 互联需求先于中国所形成的。随着中国云计 算蓬勃发展，后续中国在 DCI 互联的开放光网络层面也有望获得更多的话语权。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库】。未来智库 - 官方网站