最新版中国5G行业发展投资策略分析报告.docx
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最新版中国5G行业发展投资策略分析报告
2017年6月出版
1、5G黎明
1.1、2017年将是5G推出的关键一年
2017年将成为5G推出的关键一年，包括标准的拟定和初步实践。
3GPP将开展多次研习会以保证5G标准的尽快推出，Verizon和AT&T将在今年试水固定无线服务。
我们认为今年将有大量的基础设施投入建设（包括城市网络和回传的升级，以及前传网络和CloudRAN的建设），而暗光纤也将逐渐投入使用，以面对即将在2018~2019年激增的基站需求。
5G标准制定紧锣密鼓
根据通信行业标准制定组织3GPP（3rdGenerationPartnershipProject，由7大电信标准组织组成，包括日本ARIB、欧洲ETSI、日本TTC、韩国TTA、北美ATIS、印度TSDSI和中国通信标准化协会）的时间表，完整的5G标准将在2019年问世，但是，关于固定无线接入的Release15是今年的工作重点，并将于2018年6月发布。
而针对移动设备无线网的Release16将于2018~19年发布。
目前，3GPP的5G标准化工作正有序地推进，这项工作将制定名为5GNR（New
Radio）的新无线空口全球规范。
5GNR包括两种组网方式：
Standalone（SA）和
Non-Standalone（NSA），NSA-NR是将新无线技术控制面锚定于现有的LTE核心网，而SA-NR是指NR的用户面和控制面独立部署于5G。
在公司层面，AT&T、Verizon、高通等正致力于提前5G标准制定的时间表：
►AT&T把NSA-NR标准的推出计划从2018年中提前至2017年底，可能将在
2018年底支持移动设备；
►Verizon则成立了Verizon5GTechnologyForum（V5GTF），成员包括思科、爱立信、英特尔、LG、诺基亚、三星和高通等，在3GPP推出5G标准前率先推出5G预标准规范，帮助早期的5G试验和部署，影响3GPP5G标准的最终方向；
►高通、爱立信与SKTelecom去年底宣布，计划于2017年下半年合作开展基于
3GPP5GNR早期规范的互操作性测试和OTA外场试验；今年1月，高通、爱立信和
AT&T也达成了类似的合作协议。
这些举动将有助于加速Release15的进程。
此外，与过去的3G、4G发展历史不同，中国公司将在5G标准的制定中发挥更
大作用。
►去年3GPPRAN1#87会议在美国召开时，将华为的Polar码采纳为5GeMBB（增
强移动宽带）场景的控制信道编码方案，将与用于eMBB场景的数据信道编码方案LPDC
一同用于5GeMBB场景下。
Polar码的采用展示了主导Polar码的华为和中国企业在
5G标准制定上的贡献。
实际上自2010年起，华为就开始致力于5G的研发。
2010年开始，华为向加拿大安大略的研究中心先后投资数千万美元，其中部分用于5G技术的研发，去年宣布将在未来5年内继续投入3亿美元。
同时，华为也积极在国际上推动5G产业的发展，2014年6月底，华为成为5G欧洲基础设施协会董事会成员，同时也是英国5G创新中心（5GIC）创始成员之一。
►中兴自2009年启动研究工作以来，成立了专门的5G研发团队，开发5G的关键技术和原型机。
去年巴塞罗那MWC上，中兴联合中国移动发布了5G高频原型机。
该原型机利用中兴自己研发的智能波束跟踪技术，灵活实现波束成形，峰值速率可达10+Gbps。
2016年9月，中兴通讯率先完成中国5G试验一阶段测试。
►工业和信息化部、中国IMT-2020（5G）推进组于去年11月表示，国内5G技术目前已经完成了第一阶段的试验工作，即5G无线和网络关键技术主要性能测试已经完成。
将于2017年展开5G网络第二阶段测试，2018年公布首个版本的标准并进行大规模试验组网，在此基础上于2019年启动5G网络建设，最快2020年正式商用
5G网络。
Verizon与AT&T首推固定无线服务
在5G的实际应用方面，业界普遍认为，5G的大规模部署将在5G标准全面建立以后，即2020年。
而具体的普及程度还将依赖于基础设施的建设（SmallCell的建立和光纤的铺设）、供应商/软件生态系统的准备情况以及未来市场的需求（由于5G性能的全面提升，包括视频、VR、自动驾驶等任何一个关键应用的需求就很可能促使5G的加速）。
尽管如此，我们认为今年将有大量的有线基础设施投入建设，而暗光纤也将逐渐投入使用，以面对可能在2018~2019年激增的基站需求。
实际上，Verizon和AT&T为了抢先占领市场，已经计划在今年推出5G服务，韩国也将在2018年冬奥会进行5G测试：
►Verizon去年在新泽西州、马萨诸塞州和德克萨斯州均进行了5G的测试，平均速率可达1Gbps，峰值速率超过10Gbps，延迟达到毫秒级别。
Verizon计划，2017年利用现有资产在部分地区推出使用28GHz的固定无线5G服务，2018年推至全国范
围。
为此，目前公司已经在美国10多个城市安装部署了5G设备，未来数月内将在全
国部署数百个5G站点。
但由于其设备可能与3GPP之后公布的5G标准不一致，因此今后可能需要对目前的站点进行物理设备升级，以确保其服务与3GPP即将到来的5G标准一致。
►AT＆T的5G项目在实验室中已经达到了14Gbps的速度，在去年12月已经完成了面向商业客户的首次5G高频波（使用15GHz和28GHz）测试。
今年1月3日，公司在CES上宣布将从2017年上半年开始在德克萨斯州奥斯汀通过固定无线5G连接向住宅用户投放DirecTVNow视频服务。
►韩国电信商KT表示，将在今年年底前在平昌和首尔部分地区的体育赛事现场完成5G网络基础设施的建设，并在明年的冬季奥运会上测试5G网络。
目前，KT已经在首尔市中心光华门广场周围建立了一个5G现场测试网络，这一场所拥有大量的流动人口，以及会对网络信号产生干扰的几栋高层建筑。
图表1：
3GPP发布5Glogo（左），将在未来三年内发布定义5G标准的Release15和
Release16（右）
图表2：
关于固定无线接入的Release15将于2018年6月发布
图表3：
ITU将在2020年推出5G标准IMT-2020
1.2、5G将提速100倍、延迟降低50倍、密度提高10倍
尽管关于5G的具体标准和参数尚未定论，但ITU-R（InternationalTelecommunicationUnionRadiocommunicationStudyGroups）已经发布了5G的参数标准，其中对比4G的主要提高如下：
►5G的速度将达到4G的100倍（1Gbps），和GoogleFiber相同，峰值速率达到20Gbps。
意味着用户下载8GB的HD电影只需要6秒，而3G网络下需要70分钟，
4G网络需要7分钟。
►延迟降低50倍至1毫秒，对比4G网络的延迟一般为50毫秒。
►网络容量大幅增加，可达到10Mbps/平方米
►连接密度从目前的10万/平方公里增至100万/平方公里
►能耗大幅降低，使用5G网络的物联网设备续航时间可达到10年。
目前来看，与2G到3G、3G到4G不同，5G还没有确定引入新的空口标准，仍
然使用4G/LTE使用的OFDMA（OrthogonalFrequency-divisionMultipleAccess）技术。
但为了实现上述需求，5G将引用新的频段，使用新的技术，并构建全新的网络架构和网络拓扑：
►新的频段：
5G将采用高频波段以增加带宽，FCC已经于去年7月投票通过增加总计11GHz的高频频段用于5G通信，其中包括3.85GHZ的授权频段（27.5~28.35
GHz、37~38.6GHz、38.6~40GHz）及7GHz的非授权频段（64~71GHz），达到此前美国移动网络的所有授权频段总和的16倍。
高频频谱的使用将大大增加移动设备中RF
（射频）内容和芯片复杂性，约3~4倍。
►新的技术：
主要是利用波束成形及大规模MIMO（Multiple-InputMultiple-Output）天线阵列等技术，大幅提高5G的频谱效率（bps/Hz），达到LTE的数倍至数十倍。
大规模天线阵列是基于多用户波束成形的原理，在基站端布臵大量天线，对数十个目标调制各自的波束，通过空间信号隔离，在同一频率资源上同时传输数十条信号。
这种对空间资源的充分挖掘，可以有效利用宝贵而稀缺的频带资源，从而提升网络容量。
此外，由波束成形形成的信号叠加增益将使得每根天线只需以小功率发射信号，从而避免使用昂贵的大动态范围功率放大器，减少了硬件成本。
实际上，该技术还能够通过大规模天线的波束成形弥补高频波段易衰减、易吸收的劣势。
►新的网络架构和网络拓扑：
使用SDN（软件定义网络）/NFV（网络功能虚拟化）
实现网络架构，并大量使用SmallCell（小基站/小蜂窝）构建网络。
SDN/NFV作为一
种新型的网络架构与构建技术，提倡将控制与数据分离、软件化及虚拟化，将能够灵活部署网络，有利于简化基础设施、降低延迟及运营成本、增加可靠性等。
SmallCell则主要针对高频波段推出。
由于大量新增频谱处于20~100GHz的高频频段，因此网络覆盖性能较弱，意味着网络密度将需要显著提升，SmallCell将成为唯一真正的解决途径。
图表4：
ITU对5G的性能要求
图表5：
5G网络将加入高频波段
图表6：
未来网络架构将包含SDN/NFV及SmallCell
1.3、2025年可及市场空间将达2500亿美元
根据ReportsnReports的报告，2020年前投入在5G研发和试验的花费将超过60亿美元。
在2020年开始大规模商业部署之后，2025年5G的可及市场空间将达到2500亿美元。
Ericsson则估计5G于2022年在北美地区全网占比将达到25%。
高通所发布
的《5G经济》研究报告则指出，5G不是连接技术的渐进式提升，也不仅是新一代的
移动技术，而将是一种全新类型的网络，以前所未有的规模、速度和复杂性支持高度多样化的终端。
5G的整体经济效益将于2035年之前实现，届时全价值链（OEM厂商、运营商、内容创作者、应用开发者和消费者）可实现3.5万亿美元的总收入，创造2200万个工作岗位。
我们认为，即使在全面铺开后，5G并不会完全取代现有的4G（LTE）网络，后者仍将用于短信、IP电话、数据平台等方面。
而5G将利用性能优势处理更加复杂的任务，并将无线网络的应用范围拓宽至智能手机之外的传感器、汽车等多样化终端：
►随着高清视频流媒体的蓬勃发展，人均每月数据流量使用量将大幅增加。
倘若每天使用移动数据观看1小时HD视频，则每月数据流量将达到50GB。
此外，VR的发展也需要网络的支持，ARRIS估计720pVR游戏将需要50Mbps的带宽，而4kVR游戏则需要高达500Mbp的带宽。
►根据思科的预测，2020年物联网设备数量将达到500亿，为目前的100倍。
因此急需对网络架构进行重新整合优化以满足设备数量的暴增。
►自动驾驶、工业自动化、AR等对网络的延迟和可靠性要求极高，而目前的4G网络延迟一般为50毫秒。
低延迟也将允许对延迟十分敏感的MOBA（多人在线战术竞技）类型的游戏使用无线网络运行。
目前来看，5G主要的应用领域为增强型移动通信（eMBB，Enhancedmobilebroadband）和物联网，其中物联网可分为关键业务型服务（uRLLC，Ultra-ReliableLowlatencyCommunications）和海量物联网（mMTC，MassiveMachine-TypeCommunications），不同的网络拥有不同的需求：
►增强型移动通信主要包括VR、高清视频等大流量移动宽带业务，对网络的需求为高容量和高输出。
针对未来密集城市地区每平方公里需要提供50Gbps的带宽的情况，2016年巴塞罗那MWC（MobileWorldCongress）上，诺基亚已经实现了峰值
30Gbps的速率，爱立信5Gradio原型也实现了超过25Gbps的输出，华为则实现了
10Gbps的峰值速率。
实现这方面的关键性相关技术包括：
大规模MIMO、波束成形、
NOMA（非正交多址）、MEC（移动边缘计算）等。
►关键业务型服务包括工业自动化、自动驾驶、远程医疗等，对网络的主要需求为极高的接入可靠性、高可用性和极低的延迟，需要在所有零容错的关键时刻提供可
靠连接。
这部分的关键技术包括：
MEC、SDN/NFV、网络切片、Filtered-OFDM等。
►海量物联网包括智能建筑、智慧农业、车辆管理等，对5G的主要需求包括大规模、可扩展性、低能耗和数据安全性等。
关键技术包括：
SDN/NFV、网络切片、异构网络等。
在2020年正式普及以前，5G目前面临的阻碍包括频谱政策的颁布、统一标准的确立、基础设施的建设（包括SmallCell的部署和光纤密集化）以及网络安全性（尤其是针对物联网）。
图表7：
2022年5G在北美占比达到25%.
图表8：
5G三大应用场景
图表9：
5G能带来更好的实时VR体育直播效果
NextVR的CEO在CES2017上表示，由于VR将图片、音频和3D几何等数据同时传输，因此需要大量的带宽。
5G实现后可以把目前的8Mbps提升至100Mbps以上乃至Gbps量级，从而实现更多的每秒传输帧数（60FPS提升至120FPS）、更高的分辨率、更宽的色彩动态范围、更高的音频/视频质量和更多的自由度（从目前只能绕x、y、z三个坐标轴转动的3自由度提高至还能沿三个坐标轴平移的6自由度）。
5G更低的延迟也将给用户提供更平滑的VR体验。
图表10：
爱立信在CES上展示5G传输体育赛事VR直播的效果
1.4、部署早期利好网络设备、射频器件等，促进运营商大融合
网络设备供应商将最先受益
5G将导致无线网络的密度大幅增加，使回传到核心网的需求急剧增加。
目前大容
量回传最主要的解决方案是光纤回传服务。
我们认为未来1~2年内网络设备供应商、特别是光纤传输相关的设备供应商将成为首批受益的玩家，包括思科、Juniper、Ciena、AcaciaCommunications、Oclaro、Finisar和Lumentum等。
射频（RF）器件与调制解调器需求将大幅增加随着设备数量的增加、高频波的使用，我们预计RF解决方案和调制解调器的需求
将会大幅增加，利好Broadcom、Skyworks和Qorvo等RF供应商，以及赛灵思、英特尔和高通等芯片制造商。
5G网络引入高频波将大大增加网络复杂度，导致RF解决方案的复杂度提升，从而驱动RF市场的加速发展。
Broadcom将利用自身的体量和技术优势攫取RF市场上需求量大幅增加的高性能部分，而Qorvo也拥有高性能BAW（体声波）滤波器产品。
赛灵思用于基站的芯片将利用AllProgrammable技术解决容量、连接性和性能等方面的挑战，并拥有强大的灵活性，支持多种标准、多个频段和多个子网络。
因此我们预计，赛灵思在2018~2019年的基站收入将会大幅增加。
而英特尔和高通目前已经公布可用于5G的新一代调制解调器，样品均预计在今年下半年问世，将成为首批用于移动设备的5G调制解调器。
此外，大量增加的数据也对数据处理和分析能力拥有更高的要求，因此英特尔的高端处理器及网络业务也将获益。
铁塔公司也将受益
对于规模较小的运营商来说，如何降低成本将是保持竞争力的关键。
其中一个途
径是通过被动或主动的网络共享，而铁塔公司将促进其发展，尤其是针对SmallCell和回传而言。
未来随着经济效益方面的考虑，移动运营商很可能会向铁塔外包的方向转变。
因此我们认为，AmericanTower、CrownCastle和SBACommunications等铁塔公司将在1~2年内增建基站并从中受益。
其中，CrownCastle致力于SmallCell解决方案已经超过10年，目前已经开始在美国的拉斯维加斯、丹佛、纽约、芝加哥等城市试验SmallCell系统。
此外，Zayo等光纤服务商也将获益。
促进运营商层面的大融合，固网与移动相互进入，网络向内容延伸移动运营商最早通过租用专线和微波组合将无线站点与核心网进行连接。
然而，
随着回传容量的持续增加，光纤回传逐渐成为主流。
因此，5G的网络密度增加意味着光纤回传将成为最主要的解决方案。
目前大多数的光纤回传服务由拥有大量固定基础设施的有线运营商提供。
因此，有线运营商可以通过推出无线业务发挥协同效应，交叉补贴固网业务来实现其固定资产的投资回报，可能会给利润率带来高达5个百分点的影响。
目前，Comcast计划在
2017年中推出自己的无线服务，也有可能通过收购移动运营商进一步扩张无线服务。
而移动运营商方面，由于行业回报率较低，收购有线运营商或光纤提供商将成为最直接的解决方案。
美国最大的移动运营商Verizon目前正在与第二大有线运营商Charter接触，进行收购的初步商谈。
此外，5G所释放的视频需求也使移动和固网运营商都在增加视频的投入。
例如，AT&T在收购DirectTV后推出流媒体实时电视套餐DirectTVNow，并计划收购时代华纳，以做成全融合产业链。
DirectTVNow在AT&T移动网上免流量费（zero-rating）。
在共和党执政下，zero-rating和产业链横向纵向并购都将享受较为宽松的监管环境（当然，大型横向并购还是会受到反垄断干预）。
新玩家进入
5G创新的网络架构及高频波的使用将引入更多的行业内子领域的竞争者。
例如谷歌和Facebook两大互联网科技巨头已经在进行相关部署，包括利用无人机、热气球等实现无线回传和偏远地区的网络覆盖等。
尽管目前5G很大程度上仍是主要使用固定技术，但仍然存在高容量无线回传的潜在解决方案，因此也将吸引新的竞争者加入。
2、SDN/NFV和SmallCell构建5G新架构
我们认为，使用SDN/NFV实现网络设备的虚拟化/软件化，以及利用SmallCell构建密集型网络，将形成全新的5G网络架构，以便适应未来超高速、大容量及低延迟的网络需求。
2.1、SDN与NFV互补，灵活部署网络
SDN将控制与转发层面分离，简化网络管理只要网络硬件可以集中式软件管理、可编程化，控制与转发层面分开，则可以认
为这个网络架构是一个SDN网络。
SDN架构拥有开放性、灵活性和可编程性的特点。
基础设施层位于网络最底层，包括大量基础网络设备（路由、交换机等），该层根据控制层下发的策略对数据进行处理和转发；中间层为控制层，提供统一的管理和控制，包括协议计算、策略下发、网络拓扑控制、链路信息收集等；最上层为应用层，该层包括大量的应用服务（安全、流量控制等），通过开放API对网络资源进行调用。
SDN将网络设备的控制平面从设备中分离出来，放到具有网络控制功能的控制器
上进行集中控制。
此举消除了大量人工配臵操作的过程，相对传统架构的优势包括简化管理员对全网的管理、降低运营成本、提升效率、增加网络可靠性等：
►SDN可以实现多供应商环境的集中控制，其控制层可以管控来自任何供应商的所有支持OpenFlow的网络设备（包括交换机、路由器、虚拟交换机等），实现整个网络中所有设备的快速部署、配臵和更新，简化全网的管理任务；
►SDN提供灵活的网络自动化及管理框架，可以利用工具自动化完成许多目前需要人工处理的管理任务。
此外，基于云的应用程序也可以借助SDN通过智能协调和配臵系统进行管理。
这些都有助于降低运营成本及由于人为操作失误引起的网络不稳定性，并支持IT-as-a-Service的发展。
►SDN加快了业务创新，允许IT网络运营商实时对网络进行编程，以满足特定的业务需求和用户需求，提高灵活性和动态配臵能力。
►SDN允许定义高级配臵和策略语句，并通过OpenFlow控制基础架构。
基于OpenFlow的SDN架构避免了传统架构在添加或移除单个端点、服务或应用时，需要对单独网络设备进行配臵的情况，从而降低了由于配臵或策略不一致造成网络故障的可能性。
此外，由于SDN控制器提供对全网的完全可见性和控制，可以保证全网（包
括有线和无线网）基础设施在访问控制、流量工程、QoS、安全性及其它策略的一致性。
目前SDN的主要三大组织分别为ONF（OpenNetworkingFoundation）、ODL
（OpenDayLight）和ONOS（OpenNetworkOperatingSystem）：
►ONF于2011年成立，创始成员主要为Facebook、谷歌、微软和雅虎等互联网巨头。
ONF发布了SDN白皮书，其中的三层架构得到了一致认可。
该组织还制定并颁布了OpenFlow技术标准，从而实现了控制与转发层的分离。
►ODL成立于2013年，由思科携手IBM、Jupiter、惠普、英特尔、VMware、Ericsson等创立，成员主要为网络厂商。
ODL的主要目标是打造开源SDN平台框架（包括SDN控制器、南向/北向API等），目前已经推出了一款OpenDayLight控制器。
►ONOS于2014年成立，成员包括AT&T、华为、爱立信、富士通等，旨在为运营商提供开源网络控制器，目前已经推出了面向运营商的ONOS控制器。
未来5G网络中需要将控制与转发分离，进一步优化网络的管理，以SDN驱动整个网络生态系统。
图表11：
SDN架构
NFV利用标准硬件与虚拟化技术，替代专用网络设备
2012年底，AT&T、英国电信、德国电信、中国移动等联合发起成立了NFV，旨在将SDN的理念引入电信业，实现IT设备的虚拟化。
NFV的核心思想是将网络设备硬件通过虚拟化技术，集成到大容量标准服务器（x86）或存储、交换设备之上，此后直接在标准硬件平台之上执行网络设备功能。
通过基于行业标准的x86服务器、存储和交换设备来取代通信网的那些专用网元
设备的好处与SDN类似，包括降低成本与能耗、缩短创新周期、增强灵活性等：
►使用大容量标准服务器、存储和交换设备，利用对设备的整合及IT产业的规模经济，减少设备成本及能耗；
►运营商可以专注于基于软件的开发，而不必花费大量精力开发专有硬件，且运营商可以在标准基础设施上进行生产测试。
这些因素降低了新业务的开发成本和上市时间，有助于实现新业务的快速开发和部署，且有可能提高利润率
►网络设备功能不再依赖于专用硬件，不同的应用、用户和租户可以使用单一平台，允许网络运营商在保证一定的安全隔离情况下，提供跨服务和用户的资源灵活共享；
►开放的API接口有助于软件开发者、小型企业和学术界人士的加入，创建开放性生态系统并加速产业创新；
►可以在不需要进行现场操作的情况下，实现对特定区域或客户的服务，例如基于实际业务需求进行实时网络配臵优化、弹性伸缩、故障隔离等，拥有强大的灵活性和扩展性。
图表12：
NFV将网络设备硬件通过虚拟化技术，集成到大容量标准服务器、存储、交换设备之上
SDN与NFV互补，灵活部署网络
SDN将控制和转发层面分离，而NFV则直接对网络服务本身进行了优化。
尽管方式不同，但目标都是将网络结构软件化、虚拟化并进行统一管理。
两者高度互补，但并不相互依存，组合使用能够为网络带来更大的提升。
两者结合后，昂贵的专用设备将可以通过虚拟化利用标准硬件替代，软件控制层面也可以从专用平台移至位于数据中心或网点的标准硬件上运行，从而实现在不更新网络设备的情况下实现网络的配臵部署。
5G网络引入SDN/NFV，可以利用后者的灵活性更好地满足5G时代不同应用或设备的不同需求，为其部署特定的带宽、延迟等；同时设备成本的降低将有助于网络节点数量的增加。
而对运营商而言
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