2022年光纤行业研究报告

2022-03-30 16:51

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第二章产业链、商业模式和技术发展

2．1 产业链

图产业链全景图

资料来源：资产信息网千际投行 Wind

图光纤产业链

资料来源：资产信息网千际投行 Wind

作为光纤的上游，主要有光纤预制棒、四氯化硅、四氯化铬、光纤光缆设备组成。中游是光纤光缆的加工和制造；下游则是5G领域像是运营商之类的、交通领域（智慧交通）、海洋经济领域（海底光缆）以及其他等众多领域。

细看整个光纤光缆产业链，主要包括这四步：四氯化硅（原材料）＞芯棒、预制棒（光棒）＞光纤／光缆＞ ODN施工。整个产业链最下游的客户主要是我国三大通信运营商，对光纤光缆的需求占到整体市场的80％。

除去最前端的原材料与最后端的安装工程，整个光纤光缆制造产业链利润分配情况为：光棒：光纤：光缆＝7：2：1。很明显，整条产业价值链的分配上，光棒＞光纤＞光缆。

图产业链结构

资料来源：资产信息网千际投行

上游：光棒是产业链上最核心的部分。光棒，也就是光纤预制棒，材质为高纯度石英玻璃。光棒原材料的纯度、质量、技术工艺精密度，会导致光棒成品质量天差地别。比如：抗拉强度、有效折射率、衰减。

下游：光纤市场主要由下游应用场景拉动，5G 通讯，海缆以及军工国防为拉动未来光纤光缆发展的主要力量。通信传输为光纤光缆的主要应用场景。随着我国4G移动通信建设的基本完成以及新基建政策的推动，运营商重心逐步转向 5G 及光纤网络建设，从而拉动上游光纤光缆产业繁荣，扭转 2019 年行业的低迷状态。

中国移动 2021－2022年普通光缆集采结果公布，长飞光纤、富通通信、亨通光电、中天科技等 14 家厂商入围。近三年，中国移动普通光缆招标采购规模不断上升，从 2019 年 1．05亿芯公里上升至 2021 年 9 月的 1．43亿芯公里，年复合增长率超 10％。本次集采普通光缆规模 447．05万皮长公里，折合 1．43亿芯公里，相比 2020 年提升 20％，相比 2019 年提升 36％。价格方面，最终中标的 14 家厂商的成交均价为 63．95 元／芯公里，接近最高限价 68．85 元／芯公里，相比 2020 年成交均价 42．45 元／芯公里，涨幅超 50％。

图 2019－2021年中国移动普通光缆采购规模和供应商报价情况

资料来源：资产信息网千际投行华泰证券

2． 2商业模式

（1）光纤网络与智慧家庭融合

近年来随着家庭信息化、家庭客户场景化服务的不断丰富，包括家庭组网、家庭控制、智能安防等在内的家庭信息化应用前景广阔，三大运营商均深度布局以融合经营为基础的智能家庭固网业务。通过充分把握娱乐、健康、教育、安全等行业对家庭信息化的升级需求，为客户提供从传统固网通信向智慧生活升级的综合信息服务，持续提升家庭通信及信息化用户规模和价值。

同时，随着智慧家庭宽带用户数的增长、用户对于宽带速度需求的日益提升，千兆宽带数量有望实现快速增长。截至 2020 年末，100Mbps 及以上接入速率的固定宽带用户数占互联网固定宽带用户总数的 88．6％，接入用户总数达到 4．4 亿户，而 1000Mbps 及以上速率固定宽带用户占比仅 1．3％，接入用户总数为 640 万户，市场提升空间较大。

图 2020－2025年中国智慧家庭市场规模预测

资料来源：资产信息网千际投行华泰证券

（2）光纤到户

也就是指光纤直通到用户家，光网络单元ONU直接安装在用户处。光纤到户就是采用光纤通信技术，具有频带宽、传输量大、损耗小、误码率小、抗干扰的优点，利用光波作载波，以光纤为传输介质将信息传至到另外一端的通信方式。光纤到户是无源网络，可以从局端到用户做到无源，同时由于它的带宽比较宽，可以长距离大规模运用，比较灵活的支持通信协议，具有实际的应用价值。

光纤到户中采用一纤三波长的通道处理方式，FTTH采用光纤作为传送载体，传输保密性好，是绿色的接入方式；再有就是光纤接入网生命周期高，分别可以传输语音、数据以及有线电视信号，质量损耗较小没有质量损耗，有效保证传输质量。

（3）三网融合

针对家庭有线电视的运营中，为实现用电客户可以通过庭有线电视进行电量电费查询、电费缴纳、客户档案管理的功能，可以通过将家庭有线电视平台与有线电视的合作的模式，在有线电视数字电视业务基础上，开电力业务、有线传输网络相结合的运营模式，以最直观、最快捷的方式向市民开放电力相关业务。

并在光纤到户中，可以将电力业务系统与有线业务应用系统针对系统安全性和性能方面考虑，需要将有线电视平台建设在电力公司网络里，并能够通过光纤专线方式，使其可以与有线网络连接，最大限度地保障电力业务系统的安全性。可以根据家庭有线电视平台的功能需求，在其营销业务系统中增功业务，将有线电视平台作为第三方代收机构处理，增设机构代码，满足营销业务系统的各项报表、查询功能，为家庭有线电视平台提供业务数据来源，利用光纤专线搭建的有线电视网络将系统业务功能呈现给客户，实现与客户间的双向互动交互。

2．3 技术发展

随着1958年亚瑟·肖洛与查尔斯·汤斯揭示激光器工作原理之后，1960年第一台红宝石激光器研制成功。接着，1970年第一个能在室温下连续工作的AlGaAs半导体激光器研制成功，并在1977年实现半导体激光器在实用环境中可连续工作几万小时以上。至此，激光器已具备应用于商用光纤通信的前提。

诺贝尔物理学奖获得者高锟博士提出的用于通信的光纤满足了激光通信技术对波导的需求。他提出，玻璃光纤的瑞利散射损耗可以非常低（低于20 dB／km），而光纤中的功率损耗主要来源于玻璃材料中的杂质对光的吸收，因此材料提纯是减小光纤损耗的关键，此外还指出单模传输对保持好的通信性能很重要。

1970年，康宁玻璃公司根据高锟博士的提纯建议研制出了损耗约为20 dB／km的石英系多模光纤，使光纤作为通信的传输媒介成为现实。之后经过不断研发，石英系光纤的损耗在1974年达到了1 dB／km，在1979年进一步达到了0．2 dB／km，逼近了石英系光纤的理论损耗极限。至此，光纤通信的条件已完全满足。

早期的光纤通信系统均采用直接检测的接收方式。这是一种较简单的光纤通信方式，PD是一种平方律的检波器，只有光信号的强度可以被探测到。

图早期光纤通信检测方式

资料来源：资产信息网千际投行中国工程院院刊

这种直接检测的接收方式从20世纪70年代的第一代光纤通信技术一直延续到了20世纪90年代初期，而对应具体的技术指标也由工作在0．8 ?m的GaAs半导体激光器发射45 Mbit／s 信号无中继传输 10 km，提升至工作在1．5 ?m的半导体激光器发射2．5 Gbit／s信号无中继传输100 km。

进入20世纪90年代以来，光纤通信技术中的相干检测技术逐渐成为研究热点。初期的相干检测，这也是第一代的相干检测系统。通过使用相干检测，可实现最优探测灵敏度（受限于散弹噪声极限），另外，这也可以通过使用一个大功率的本振来实现。

通过引入相干检测技术，接收机的灵敏度得到了极大提升。在早期的相干检测中主要采用外差（Heterodyne）探测和零差（Homodyne）探测，其中外差检测指信号载波与本地载波的频率差值为中频，而零差探测指信号载波与本地载波频率完全相同、相位差固定。

图相干检测示意图

资料来源：资产信息网千际投行中国工程院院刊

目前，上述技术产品在商业领域中的应用现状为中国电信集团有限公司和华为技术有限公司已实现了50 G波道间隔、单路200 Gbit／s的偏振复用16 QAM信号，通过概率星座图整形和奈奎斯特整形实现了1142 km传输（实验室可实现1920 km传输），单纤总容量为16 Tbit／s。

2．4 政策监管

当前，新一轮科技革命和产业变革在全球深入发展，特别是新冠肺炎疫情发生后，在线教育、远程医疗、远程办公等应用快速发展，各领域对网络的依赖不断增强，夯实网络基础设施成为各国共识。以5G、千兆光网为代表的“双千兆”网络是制造强国和网络强国建设不可或缺的“两翼”和“双轮”，是新型基础设施的重要组成和承载底座，在拉动有效投资、促进信息消费和助力制造业数字化转型等方面发挥着重要的作用。

党中央、国务院高度重视5G和千兆光网建设发展。十九届五中全会提出，“系统布局新型基础设施，加快第五代移动通信、工业互联网、大数据中心等建设”。2021年《政府工作报告》明确要求，“加大5G网络和千兆光网建设力度，丰富应用场景”。

在2021年3月25日，工信部发布了《“双千兆”协同发展行动计划（2021－2023年）》指出到未来三年是5G和千兆光网发展的关键期。作为信息通信最为关键的环节，光纤光缆的重要程度毋庸置疑。经过多年的高速增长，我国已经成为光纤光缆业的世界工厂，是世界光纤光缆产品的制造大国和出口大国。光纤光缆作为“宽带中国”的重要的基石，相关光纤光缆企业将从万亿投资中获益。我国光纤行业将迎来新一轮发展契机。

图光纤行业政策