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5G带动全产业链升级:全球争抢5G话语权

深度行业研究 乐晴智库精选 2024-04-11


5G对TMT全产业链具有带动作用


5G产业链贯穿TMT产业的方方面面,以中间的通信行业为枢纽,向上可以延伸到电子元器件,向下可以延伸到软件服务、移动互联网应用。


其中又可以分为消费产业链2C和企业产业链2B两个细分门类。可以说5G是继3G以后又一次网络技术升级带动的TMT全产业链的产品和技术升级。


5G消费产业链


5G的消费产业链可以说是对3G移动互联网产业链的全面提升,主要以5G网络为支撑,以智能手机终端和消费电子为载体,移动互联网应用服务为内容。


由于5G的新技术特性,如频段增加、载波聚合技术应用等,智能手机终端的射频部分受5G的影响最为显著。


手机射频部分由射频接收和射频发送两部分组成,其主要电路包括天线、无线开关、接收滤波、频率合成器、高频放大、接收本振、混频、中频、发射本振、功放控制、功放等。



总体来说,基本的手机射频部分中的关键元件主要包括RF收发器(Transceiver),功率放大器(PA),天线开关模块(ASM),前端模块(FEM),双工器,RFSAW滤波器及合成器等。


手机中的射频芯片主要用来接受信号和发送信号,而功率放大器(PA)则是射频芯片中重要的组成部分。PA的主要功能是将发射信号放大,让基站能够接收到手机的输出讯号。


在手机射频模块中,射频滤波器可以将带外干扰和噪声滤除,以满足射频系统和通讯协议对于信噪比的需求,在射频模块中发挥至关重要的作用。



5G企业级应用产业链


5G的企业级应用可以说是这一代通信技术的主要亮点与创新,其低时延、大连接数的特点,使得其比以往的广域网都更适合企业级场景的应用。

在工业应用的场景中,更多的传感器和工业机器人被加入,生产制造的全流程实现数据化和自动控制,使得生产过程可以被实时监控和管理,生产效率得以提升。


能源物联网方面,电力的发电、输电、配电、售电全过程进入智能监控和管理的网络,能源的生产和使用有了更高的效率。


政务类应用场景下,智慧城市的建设会使得整个城市的管理和运营更加透明、准确和高效,安防、智慧司法等应用使得城市更加安全。


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网络承载—通信设备产业链


无论是消费级应用还是企业级应用,都离不开一个中心,也就是5G网络的承载支持。5G对通信网络设备器件的影响主要是全面升级扩容。


从芯片到模组,从有源器件到无源器件,从天线到射频滤波,甚至包括光网络结构的改变以及升级。


例如在无线端,由于5G网络需要高速率、低延迟、广连接的特点,以及高中低三个区域的频段,使得基站的布设方式需要升级,大规模天线MassiveMIMO技术的使用、小基站、BBU和RRU分离等都会对无线端网络建设有提升作用。


在光网络方面,流量增长也会带动传输网的整体扩容,光网络的建设以及网络节点设备速率都需要升级。



国际组织及各国制定的 5G 时间表


 5G时间表的制定主体分为三个层级,从上到下依次为国际组织、国家以及 通信运营商。国 际组织主 要包括国际 电联的无线 电部门( IT U)、 第三代伙 伴计划协议(3GPP)等,国家层面的计划包括欧盟的 5GPPP、韩国 5G- Forum、日本的 ARIB 与中国的 IMT-2020 推进组等,通信运营商即美国的Verizon、AT&T 以及中国的三大运营商等。



在三个层级的制定者中,国际组织主要负责国际协调和 5G 标准的最终统 一,在时间表制定中较为保守,ITU 和 3GPP 均计划在 2020 年前后实现5G 商用;


而通讯运营商作为 5G 的最终实施者,制定的计划更为具体,中 国 3 大运营商计划在 2019-2020 年实现 5G 商用,Verizon 和 AT&T 计划 在 2018 年开始小规模商用,韩国为了在平昌冬奥会上实现 5G 覆盖,时间 表较为激进,计划在 2018 年初开展预商用试验。



国际组织—ITU 和 3GPP 的时间表


 ITU—5G 推进过程的引领者:ITU 即国际电信联盟,是联合国的一个专 门机构,其下辖的无线电通信部门 ITU-R 是 5G 愿景的起草者和技术标准 的最终敲定者。


ITU从 2012 年开始启动 5G 愿景研究, 2014 年 10 月形 成了“IMT-2020”工作计划稿,明确了全球 5G 发展总体规划、国际标准 化机制与流程, 2015 年 6 月制定了 5G 时间表。


时间表中两个值得注意 的时间点是 2019 年 6 月的 ITU 第 32 次会议完成 5G 标准的初步技术文 档,2020 年 10 月的 ITU 第 36 次会议完成最终技术规范,3GPP、国家 层面计划及各运营商计划大多以这两个时间点为基准。



3GPP—5G具体技术规范的制定者与执行者:3GPP全称为第三代合作伙伴计划,由欧洲的ETSI、日本的ARIB和TTC、韩国的TTA以及美国的T1在1998年底发起成立。在国际组织间的5G协调分工中,3GPP主要负责具体技术标准和规范的设计。


3GPP的工作计划基本服从ITU的时间表,并向ITU承诺在2020年提交5G技术文档,确保2020年5G标准正式批准生效。


为此,3GPP按两阶段制定5G技术规范:Release15 (5G第一阶段)和Release16(5G第二阶段)。


R15主要为了满足急于在2020年前商用5G运营商(如有奥运会需求的日本和韩国),R16则是为了满足ITU定义的需求。



考虑到日韩奥运会及技术流程紧迫性,3GPP时间表加速:按照原定计划,R15第一版5G标准将2018年6月完成,但是考虑到2020年提交最终技术方案的时间紧迫性,以及韩国和日本提出想在2018年平昌冬奥会和2020年东京奥运会上使用5G技术。


因此在2017年3月,3GPP第75次全会通过了5G加速的提案,将非独立空口标准完成时间点提前至2017年12月,而独立空口的完成时间不变,仍然是2018年6月。


加速的意义在于提前完成并冻结了非独立空口的协议,将非独立空口产品开发的时间提前了6个月。


国家层面—欧美、日韩与中国的建设历史与5G规划


为推进本国5G进程,同时回应ITU和3GPP工作时间表,主要国家相关机构/协会都制定了适用于本国的5G工作计划,代表有美国IEEE协会、日本ARIB、欧盟5GPPP、韩国5GForum以及中国的IMT-2020推进组等。


上述组织中,日本ARIB和美国IEEE基本沿用3GPP和ITU的时间表,因此本文主要介绍规划较为详细的欧盟5GPPP、因冬奥会需求导致时间表较为激进的韩国5GForum以及中国IMT-2020推进组。



欧盟5GPPP是欧洲协调和推动5G发展的组织,由政府出资管理项目吸引民间企业和组织参加,其机制类似中国的重大科技专项。


因此,5GPPP除了指定时间表、协调欧盟各国5G的发展进程外,还资助了大量5G科研试验,从而推动5G的发展。5GPPP要求欧盟成员国最迟在2017年底制定5G详细时间表,2020年实现在本国至少一个主要城市实现5G商业服务,2025年实现5G全覆盖。


中国移动通信网络建设从1G-4G始终落后于发达国家,经过3G、4G两次追赶,5G时代已经基本与国际同步甚至领先:


3G时代中国落后发达国家近10年。ITU早在上世纪80年代即提出3G计划,2000年前后3GPP确定了WCDMA的国际标准,美国、日本、韩国等运营商均在2000-2004年实现3G部署,而中国三大运营商2009年才获得工信部3G牌照,大规模建设在2010年之后,落后发达国家近10年时间。


4G时代中国落后发达国家的时间已缩短至5年。


国际组织技术标准化方面,ITU在2003年制定4G愿景,3GPP在2009年向ITU提交技术文档;运营商方面,欧美、日韩等运营商多在2009-2011年期间获得4G牌照并展开商用部署,而中国三大运营商则在2013年获得工信部LTE-TDD牌照。


时间上看,经过4G时代的追赶,中国移动网络代际升级落后发达国家的时间已从3G时代的10年缩短至4G时代的5年。


中国5G推进计划已经与国际同步甚至领先。2013年2月中国工业和信息化部、国家发展和改革委员会、科学科术部联合推动成立IMT-2020(5G)推进组,推动第五代移动通信技术研究。


IMT-2020推进组相继发布了5G愿景、5G概念、5G网络技术、5G无线技术等白皮书,确定了2018年试商用,2020年实现商用部署的时间表。



 2017年11月10日工业和信息化部正式发文,在全球率先发布了5G系统获得工信部3G牌照,大规模建设在2010年之后,落后发达国家近10年时间。中频段3.3-3.6GHz和4.8-5.0GHz的使用规划,对中国5G系统技术研发、试验和标准等制定以及产业链成熟起到重要先导作用,并明确将继续为5G系统规划调整出包含高频段(毫米波)、低频段在内的更多频率资源,充分表明了中国抢占5G这一新一代信息通信技术高地的坚定意志。



通讯运营商—Verizon、AT&T、KT及中国三大运营商的时间表


为了抢食5G蛋糕,各国运营商也纷纷制定5G时间表,时间进度上看,韩国运营商希望赶在平昌冬奥会期间提供5G服务,将5G预商用时间提前至2018年;美国Verizon和AT&T商用时间设定在2017-2019年,中国三大运营商计划的商用时间基本在2020年。



美国最大的电信运营商Verizon在2016年中开始5G技术测试,宣称在2017年内即在美国部分城市进行5G试运营。然而,鉴于5G的重要核心组件“新空口”等标准在3GPP里尚未能形成统一的技术规范,Verizon自行成立了V5GTF(Verizon5GTechnologyForum)组织来制定专属的V5G标准。


V5G标准的设立有利于Verizon5G进程的加速,但有评论认为Verizon作为3GPP成员,在5G标准方面“抢跑”,或动摇3GPP的权威性。美国第二大电信运营商AT&T2016年底开始5G技术测试,商用时间表不断加速,由原定的2019年提前至2018年年末向消费者提供移动商用5G服务。



韩国为了实现平昌冬奥会期间场馆5G覆盖,在5G发展进程上表现较为激进,电信运营商KT及SK公司2016年与Verizon组成5G公开测试规范联盟,在2016年至2018年间进行技术测试。


随着平昌冬奥会的临近,KT公司从2017年9月即开始部署5G网络,以加速为“在2018年冬奥会期间提供5G服务”的准备进程。SK公司在2017年8月宣布已经启动第5代网络商业化进程,开始接受5G设备报价。



中国三大运营商对5G均已展开前期布局,实施方案较为详细。三大运营商节奏基本一致,均计划在2020年实现商用,与IMT-2020推进组的时间表一致。


中国移动是2013年初中国政府成立IMT-2020(5G)推进组时最早参与的运营商。2016年2月,中国移动联合华为、高通、中兴、Intel、爱立信等合作伙伴成立了中国移动5G联合创新中心,推出了业界首款3.5GHz频段5G原型基站、FlexRAN平台等多个5G网络的最新研究成果。计划在2018年进入商业前试用,2020年进入5G正式商用。




中国联通2016年10月对外给出5G规划时间表,计划2016年完成5G端到端网络架构关键技术布局,2017年完成5G无线、网络、传输及安全关键技术研究,完成5G实验室环境建设;2018年,完成5G关键技术实验室验证,同时完成联通5G建设方案;2019年完成5G外场组网验证;2020年,实现联通5G网络商用。


中国电信2016年8月和华为、北京邮电大学等公司和学术机构展开合作,进行5G网络的各项测试,并成立“CTNet2025网络重构开放实验室”和“5G联合开放实验室”,聚焦“SDN、NFV、云”为代表的网络重构和5G技术,计划2020年实现5G商用。



5G提升TMT全产业链的巨大空间


正如第一部分所述,5G作为基础网络技术的全面升级,对TMT全产业链都有很大的推动作用,本章就仔细测算了细分产业链的新增市场空间,特别是中游网络设备、上游终端元器件以及下游行业应用三大领域的市场空间。



我们认为,中国5G网络设备投资,包括无线和光网络,总量有望达到1.7万亿元,是4G建设的1.9倍。由于5G手机设计、制造难度大幅增加,采用的零组件更多。


我们预测,2019年将有20%的手机支持5G通讯,5G手机单台价值量提升约700元,新增市场需求将达到1605亿元,随着渗透率的加速,2020-2022年,每年均将新增1600多亿的市场需求。


下游的很多应用场景,包括智慧城市、工业物联网应用、车联网等的市场空间更为巨大,每一个细分行业应用都具有千亿美元级别以上的市场空间。5G对TMT全产业链的正外部性带动效应非常显著。



运营商经营能力总体满足5G建设需求:目前正处于4G的投资回收期,累计净利润/累计资本支出的比值持续走低。


以中国三大运营商目前的现金流和资产负债情况来看,总体上可以满足5G网络1.7万亿的投资需求其中中国移动现金流最充裕,投资潜力和空间最大,中国联通压力最大。


考虑动用债务融资手段的情况下,中国电信和中国联通的资产负债率会有所提升,但是仍低于美国三大运营商。


中国联通成为混改试点,股权融资615.46亿元刚刚完成,可以改善资产负债表质量,为进一步网络投资建设需要打下基础。(乐晴智库收集整理自互联网)




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