5G：如何把握萬物互聯(lián)的投資機(jī)會(huì)？

本刊記者 肖俊清

移動(dòng)通信領(lǐng)域正在呼喚5G時(shí)代帶來新的增長動(dòng)力。人工智能、智能駕駛、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和VR/AR等新技術(shù)對5G的迫切需求，疊加當(dāng)下中國經(jīng)濟(jì)增速放緩，亟需技術(shù)創(chuàng)新為中國產(chǎn)業(yè)升級助力?？梢哉f，5G與新能源汽車一樣，將是未來市場兩大最具價(jià)值的投資方向。

隨著3GPP國際標(biāo)準(zhǔn)組織去年底確定5GNSA非獨(dú)立組網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，今年6月又凍結(jié)了5GSA獨(dú)立組網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，史上首個(gè)真正完整的5G標(biāo)準(zhǔn)正式成立。此后，中國5G頻譜規(guī)劃有望在9月落地，5G商用或?qū)⑻崆暗絹恚@預(yù)示著建設(shè)周期將順勢到來。

根據(jù)信通院發(fā)布的《5G經(jīng)濟(jì)社會(huì)影響白皮書》，到2030年在直接貢獻(xiàn)方面，5G將帶動(dòng)的總產(chǎn)出、經(jīng)濟(jì)增加值、就業(yè)機(jī)會(huì)分別為6.3萬億元、2.9萬億元和800萬個(gè)。此外，受益光傳輸方案升級，5G光通信產(chǎn)業(yè)鏈整體受益光通信產(chǎn)業(yè)鏈整體受益；而超密集組網(wǎng)必然增加基站數(shù)量，將推動(dòng)千億小基站市場；Massive MIMO（大規(guī)模天線陣）和AAU（有源天線）技術(shù)的運(yùn)用，天線需求相對4G時(shí)代將大幅上升。

從5G的特性看建設(shè)期投資方向

與2G、3G和4G不同，5G除了是移動(dòng)通信技術(shù)上的升級，還是多種無線接入技術(shù)演進(jìn)集成后解決方案的總稱，除了解決人與人之間的溝通，還解決人與物、物與物之間的連接，實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)。ITU在2015年舉辦的無線電通信全會(huì)上，將5G的應(yīng)用場景劃分為增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶（eMBB）、大連接物聯(lián)網(wǎng)（mMTC）和低延時(shí)高可靠通信（uRLLC）三類，簡單點(diǎn)說就是，速度更快、容量更大、更加穩(wěn)定低延時(shí)。

相較于4G，5G的斷代式特點(diǎn)表現(xiàn)為速率的大幅提升。而速率的大幅提升，將導(dǎo)致5G基建中，部分領(lǐng)域的市場相比4G時(shí)代有明顯的提升。

無線傳輸增加傳輸速率大體上有兩種方法，其一是增加頻譜利用率，其二是增加頻譜帶寬。頻譜利用率（spectrum utilization）對于語音來講，定義為每小區(qū)每MHz支持的多少對用戶同時(shí)打電話；對于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)來講，定義為每小區(qū)每MHz支持的最大傳輸速率。而頻譜帶寬是由信號頻譜圖可以觀察到一個(gè)信號所包含的頻率成分。把一個(gè)信號所包含諧波的最高頻率與最低頻率之差，即該信號所擁有的頻率范圍，定義為該信號的帶寬。因此可以說，信號的頻率變化范圍越大，信號的帶寬就越寬。

一、增加頻譜寬帶。

相對于提高頻譜利用率，增加頻譜帶寬的方法顯得更簡單直接。在頻譜利用率不變的情況下，可用帶寬翻倍則可以實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸速率也翻倍。這很好理解：

1MHz到2MHz的帶寬=1MHz

1GHz到2GHz的帶寬=1GHz=1000MHz

現(xiàn)在常用的5GHz以下的頻段已經(jīng)非常擁擠，各大廠商不約而同想到的方法就是使用毫米波技術(shù)。高頻電波利用帶寬提升速率有明顯的優(yōu)勢，從1G到4G的移動(dòng)通信發(fā)展的歷史看，使用的頻率也是一路上揚(yáng)。2017年國家工信部下發(fā)通知，明確了我國的5G初始中頻頻段：3.3-3.6GHz、4.8-5GHz兩個(gè)頻段。同時(shí)，24.75-27.5GHz、37-42.5GHz高頻頻段正在征集意見。目前，國際上主要使用28GHz進(jìn)行試驗(yàn)。

由此，5G的一個(gè)重要特性就出來了，使用高頻電波，其重要特性是高頻率、低波長（波長=光速/頻率）。而低波長意味著繞射能力低，單個(gè)基站覆蓋面將急劇減少，這導(dǎo)致5G對于基站數(shù)量的需求急劇攀升，根據(jù)中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院預(yù)測，5G建站密度將達(dá)到4G的1.5倍到2倍。除此之外，對于熱點(diǎn)高容量地區(qū)，還需要采用超密集組網(wǎng)，這將不斷強(qiáng)化另外一個(gè)重要市場——?。ㄎⅲ┗臼袌?。

二、在提高頻譜利用率上，Massive MIMO（大規(guī)模天線陣列，軍迷可以對比下有源相控陣?yán)走_(dá)）技術(shù)的出現(xiàn)，預(yù)示著未來需要更多的天線，并將重構(gòu)天線價(jià)值鏈。

因?yàn)槭謾C(jī)天線長度與波長呈正比關(guān)系，隨著毫米波技術(shù)的出現(xiàn)，手機(jī)天線也變成毫米級別。4G時(shí)代的MIMO技術(shù)（多入多出）技術(shù)在于，基站和手機(jī)都采用多天線接受和發(fā)送信號。進(jìn)入5G時(shí)代，在現(xiàn)有多天線基礎(chǔ)上通過增加天線數(shù)可支持?jǐn)?shù)十個(gè)獨(dú)立的空間數(shù)據(jù)流，以此來增加并行傳輸用戶數(shù)目，這將數(shù)倍提升多用戶系統(tǒng)的頻譜效率，對滿足5G系統(tǒng)容量與速率需求起到重要的支撐作用。

此外，Massive MIMO技術(shù)將重構(gòu)天線價(jià)值鏈。在4G時(shí)代，天線的單體價(jià)值量約為2000元。到了5G時(shí)代，由于Massive MIMO和波束成形技術(shù)（簡單解釋波束成形技術(shù)：將大基站曾經(jīng)燈泡式電磁波發(fā)送方式，改為手電筒發(fā)送方式）的應(yīng)用，需要單面天線里集成64個(gè)、128個(gè)甚至更多的天線振子，而5G所用的高頻率信號又需要更高性能的射頻器件，因此，承載天線振子的高頻PCB及高頻覆銅板材料成為5G天線價(jià)值鏈上最受益的環(huán)節(jié)。

三、因?yàn)橐?、二中對傳輸速率的提升?G的部署需要對光傳輸網(wǎng)進(jìn)行升級，由兩級架構(gòu)演變?yōu)槿壖軜?gòu)，光模塊廠商可能做夢都會(huì)笑醒。

光模塊由光器件、功能電路和光接口等組成。光模塊的作用就是光電轉(zhuǎn)換，發(fā)送端把電信號轉(zhuǎn)換成光信號，通過光纖傳送后，接收端再把光信號轉(zhuǎn)換成電信號。

相對于4G接入網(wǎng)的基站射頻處理單元RRU（Remote Radio Unit）和室內(nèi)基帶處理單元 BBU（Building Baseband Unit）的前傳和回傳兩級構(gòu)架，5G接入網(wǎng)將演進(jìn)為AAU、DU和CU三級架構(gòu)，分為前傳、中傳和后傳三個(gè)部分。有源天線處理單元AAU（Active Antenna Unit），由原基站射頻處理單元RRU與天線合并而成，DU（Distribute Unit，分布單元）負(fù)責(zé)處理BBU物理層協(xié)議和實(shí)時(shí)服務(wù)，CU（Centralized Unit，集中單元）即將原BBU的非實(shí)時(shí)部分分割出來，負(fù)責(zé)處理非實(shí)時(shí)協(xié)議和服務(wù)。

簡單點(diǎn)說，新的傳輸架構(gòu)增加了一個(gè)傳輸程序。同時(shí)，對于前傳部分，光模塊連接DU和AAU，5G更寬的頻率帶寬和Massive MIMO技術(shù)，意味著CPRI接口傳輸速率更高，目前4G基站設(shè)備的6G/10G光模塊無法滿足需求，將升級到25G/40G/100G，比如，現(xiàn)階段的4GMassive MIMO，根據(jù)不同廠家的產(chǎn)品，或者采用100G，或者2個(gè)40G，或者4個(gè)25G光模塊。同時(shí)，因?yàn)榛緮?shù)量的量級的增長，光模塊的增量需求，將受到傳輸構(gòu)架改變、光模塊產(chǎn)品升級以及基站數(shù)量增長的三重影響，其增長潛力可見一斑。（光通信行業(yè)中，光纖光纜的受益情況較明顯，不多描述。）

四、移動(dòng)設(shè)備端的影響：射頻、濾波器需求將大幅上升。

圖一：5G全產(chǎn)業(yè)鏈投資時(shí)鐘

圖二：5G產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)崂?/p>

現(xiàn)代移動(dòng)設(shè)備的無線通信模塊主要包含射頻前端模塊，射頻收發(fā)模塊，以及基帶信號處理器。其中，射頻前端負(fù)責(zé)射頻收發(fā)、頻率合成、功率放大，該模塊主要包括：天線開關(guān)、雙工器、功率放大器、以及濾波器。其中濾波器作為對信號有處理作用的器件和電路，可以使信號中特定頻率成分通過篩選進(jìn)入，并同時(shí)極大抑制其他頻率、無關(guān)信號的干擾。

5G網(wǎng)絡(luò)高頻和高密度通信將成為主流，所要求支持的無線頻段數(shù)量呈上升趨勢。在2012年全球3G標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)3GPP提出的LTER11版本中，蜂窩通訊系統(tǒng)需要支持的頻段增加到41個(gè)。根據(jù)射頻器件巨頭sky works預(yù)測，到2020年，5G應(yīng)用支持的頻段數(shù)量將實(shí)現(xiàn)翻番，新增50個(gè)以上通信頻段，全球2G/3G/4G/5G網(wǎng)絡(luò)合計(jì)支持的頻段將達(dá)到91個(gè)以上。理論上來講，單個(gè)頻段的射頻信號處理需要2個(gè)濾波器。由于多個(gè)濾波器會(huì)集成在濾波器組中，而濾波器器件與頻段數(shù)量之間的關(guān)系并非簡單線性比例關(guān)系。但頻段增多之后，濾波器設(shè)計(jì)的難度及濾波器數(shù)量大幅增加是確定的趨勢，相應(yīng)的價(jià)值量和銷售數(shù)量都將倍增。

萬億市場可期

根據(jù)中國信通院《5G經(jīng)濟(jì)社會(huì)影響白皮書》預(yù)測，2030年5G間接拉動(dòng)的GDP將達(dá)到3.6萬億元。按照產(chǎn)業(yè)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系測算，2020年，5G間接拉動(dòng)GDP增長將超過4190億元；2025年，間接拉動(dòng)的GDP將達(dá)到2.1萬億元；2030年，5G間接拉動(dòng)的GDP將增長到3.6萬億元。十年間，5G間接拉動(dòng)GDP的年均復(fù)合增長率將達(dá)到24%。

《5G經(jīng)濟(jì)社會(huì)影響白皮書》預(yù)計(jì)2030年電信運(yùn)營商流量收入所產(chǎn)生的GDP約9000億元，占當(dāng)年5G對GDP總貢獻(xiàn)的31%，各類信息服務(wù)商提供信息服務(wù)將產(chǎn)生約1.7萬億元的GDP，占當(dāng)年5G對GDP總貢獻(xiàn)的58%。

5G投資規(guī)?？捎^，將從投資需求路徑和投資供給路徑兩方面對社會(huì)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)形成正面影響。需求方面，5G網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模投資將直接帶動(dòng)先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的需求，并間接帶動(dòng)電子元器件、原材料、軟件研發(fā)等相關(guān)需求。供給方面，5G推動(dòng)社會(huì)信息化水平持續(xù)提升，高速、廉價(jià)、高可靠的信息網(wǎng)絡(luò)將帶動(dòng)社會(huì)勞動(dòng)生產(chǎn)率的提升和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長。

根據(jù)白皮書預(yù)測，在5G商用初期，運(yùn)營商大規(guī)模開展網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，5G網(wǎng)絡(luò)設(shè)備投資帶來的設(shè)備制造商收入將成為5G直接經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出的主要來源，預(yù)計(jì)2020年，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和終端設(shè)備收入合計(jì)約4500億元，電信運(yùn)營商在5G網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上的投資超過2200億元，各行業(yè)在5G設(shè)備方面的支出超過540億元。隨著5G網(wǎng)絡(luò)和終端的成熟，基于5G的業(yè)務(wù)的豐富，各行業(yè)和消費(fèi)者對5G網(wǎng)絡(luò)依賴度提升，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)和其他垂直行業(yè)也將增加對5G的投資，以保持對5G網(wǎng)絡(luò)的最大化利用以及提升自身信息化領(lǐng)域的競爭力。運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)設(shè)備支出預(yù)計(jì)自2024年起將開始回落，各行業(yè)在5G設(shè)備上的支出將穩(wěn)步增長，成為帶動(dòng)相關(guān)設(shè)備制造企業(yè)收入增長的主要力量。2030年，預(yù)計(jì)各行業(yè)各領(lǐng)域在5G設(shè)備上的支出超過5200億元，超過目前三家運(yùn)營商每年資本開支之和。