通信设备
通信系统设备通常指移动通信设备和固定通信设备,包括无线接入网设备、核心网设备、卫星通信设备、光纤传输设备、固定宽带接入设备,以及IP路由与交换设备等。通信设备产业链包括电子元器件、研发设计制造检测装备、软件和服务,以及通信系统设备等环节。
需求
随着全球5G商用进程加快,新一代移动通信、网络通信与云计算、大数据、人工智能、物联网等新技术新业务深度融合,加速信息通信行业的变革,引领数字经济的发展,催生智慧社会的到来。信息通信网络和业务走向全面感知、泛在连接、开放智能、融合创新的新阶段。作为信息通信网络的核心环节——通信设备,其需求呈现持续增长的趋势。
◆无线移动通信
未来无线移动通信网络主要包括移动通信网络、卫星通信网络等,可融合为空天地一体化网络。5G面向移动互联网、物联网场景,将渗透到未来社会的各个领域,以用户为中心构建全方位的信息生态系统。
根据GSMA的报告,截至2018年年底,全球移动通信用户数达到51亿,占世界人口的67%;除物联网(IoT)外的移动用户连接数(SIM卡)达到79亿。2018—2025年年均增长1.9%,预计到2025年全球移动通信用户数将达到58亿;除IoT外的SIM卡连接数将达到92亿。截至2018年年底,全球移动互联网用户总数为36亿,预计到2025年,全球移动互联网用户总数将达到50亿。
◆新一代网络
作为信息网络的核心传输管道,涵盖从接入、回传、汇聚至骨干网的各个部分,包括陆地及海洋传输,将从新型网络架构及协议、IPv6编址与路由、高速数据速率、确定性、新型高效率组播、网络切片、协议无关转发、云网融合、网络人工智能、网络操作系统等方面进行综合演进。
2018年全球光通信设备市场规模为216亿美元,IP路由与交换设备市场规模为176亿美元。根据Ovum等机构预计:到2020年,全球光通信设备市场规模将达244亿美元,IP路由与交换设备市场规模将达189亿美元;到2023年,全球光通信设备市场规模将达280亿美元,路由器与交换机市场规模将达203亿美元。按照此趋势,预测到2030年,全球光通信设备市场规模将达380亿美元,IP路由与交换设备市场规模将达240亿美元。
◆卫星通信
2018年,全球卫星通信服务业总收入1265亿美元,其中电视和音频广播业务1000亿美元,固定和宽带业务203亿美元,移动业务41亿美元。地面关口站制造138亿美元,用户终端制造181亿美元。2019年,卫星制造业总收入从2018年的155亿美元增长到195亿美元,其中军用和商业通信卫星制造业收入占比从21%增长到26%,达50.7亿美元。随着国内外OneWeb、Starlink、天地融合网络等新兴大规模天基通信网络的发展,通信卫星产业还将迎来新的发展高潮。
预计到2035年,卫星和地面装备制造增长能够达到10%的年增长率。到2025年,关口站和用户终端制造市场可望达到622亿美元,通信卫星制造市场达到99亿美元。2030年,关口站和用户终端制造市场可望达到1001亿美元,通信卫星制造市场达到159亿美元。5G与卫星通信系统的融合将真正实现天地一体的无缝覆盖。
目标
2025年目标
通信设备技术和产业能力进入世界强国行列,形成较为完整的产业体系和创新体系。
◆无线移动通信
我国移动通信系统设备、移动终端、移动终端芯片产业均进入国际第一阵营。本土国产移动通信系统设备、移动终端、移动终端芯片的国内、国际市场占有率进一步提升。移动通信生产类测试仪表占据主流市场,高端研发类仪表实现市场突破。到2025年,移动通信具备基本完整的国内产业链,掌握产业关键环节核心技术,产业链安全可控能力显著增强。
◆新一代网络
本土国产光通信设备国际市场份额继续保持第一,国际市场占有率维持在60%左右;本土国产IP路由与交换设备国际市场占有率达25%;网络设备可编程能力显著增强,网络操作系统核心技术实现并跑。
目前,海缆通信市场高度垄断,来自欧洲、美国、日本的企业几乎尽揽全部市场收益,占据了全球80%以上的海缆市场。本土国产海洋光通信设备力争打破国际垄断,在海缆通信市场占有一席之地。
到2025年,光通信设备产业链安全可控能力显著增强,关键核心技术进入跟跑和并跑共存阶段,基本掌握产业关键环节核心技术。
◆卫星通信
初步建成天地一体化信息网络,实现天地融合网络的规模建设和有效应用。形成全球覆盖能力,提供战略安全通信、应急救灾保障、航空网络、信息普惠通信等领域服务,技术水平国际先进,成为国际上主要的卫星通信服务提供者。
2030年目标
通信设备产业体系更加完整,创新能力和整体实力大为增强,产业综合实力位列世界强国前列。
◆无线移动通信
我国移动通信系统设备、移动终端、移动终端芯片产业实现国际领先,核心、关键技术领域实现较大程度上的产业链安全,成为未来移动通信国际标准组织和产业的主导者之一。
◆新一代网络
本土国产光通信设备国际市场份额进一步提升,海洋光通信领域打破国际垄断,本土国产路由器与交换机产业进入国际第一阵营,国际市场占有率达35%;本土网络设备可编程能力进入国际第一阵营,国产网络操作系统核心产业技术进入领跑阶段。
到2030年,本产业的产业链基本达到安全可控,产业技术进入大量并跑、少量跟跑阶段,掌握产业链各环节关键技术,产业发展自主可控。
◆卫星通信
全面扩展提高天基网络能力,实现全面服务。按需持续增补节点,提升网络服务质量,实现天基网络与地面互联网、地面移动网深度融合,提供安全可信的全球网络服务能力。创新应用和商业模式,形成具有国际竞争优势的产业生态,关键技术、终端、关口站和载荷产品水平达到国际领先。
发展重点
1. 重点产品
无线移动通信
包括5G移动通信系统设备(含系列化多天线大带宽基站设备、云化核心网设备、边缘计算产品、行业专网产品等)、5G移动终端(含消费终端、行业终端、M2M终端等)、6G关键技术综合验证平台(含太赫兹、可见光通信、认知无线电等)、6G移动通信仪器仪表(含终端综测仪、协议一致性测试仪等)、6G移动通信系统设备、6G移动终端等。
新一代网络
包括高速大容量光传输设备(含DCI)(单接口800G/1T/2Tbps)、大容量长距离海洋传输设备(SLTE、SLM、ROADM BU、16芯+中继器)、光电混合交换设备(100Tbps)、全光交换设备(Pbps级)、高速光接入设备(50G/100Gbps)、波分复用无线前传设备、核心路由器(单接口400G/1Tbps、交换容量512T)、大容量IP交换机(单接口400G/1Tbps)、下一代IP网络设备(大规模、确定性时延、协议无关转发等);大规模网络操作系统(云网融合、按需服务、智能控制)。
卫星通信
包括宽带多频段星载数字多波束天线载荷,大容量星上微波和光混合交换载荷,大容量星上时频交换载荷,大容量星上可编程处理载荷,星间/星地高速激光/毫米波通信终端;多频段星地融合卫星通信终端和芯片、大容量虚拟化信关站。
2. 关键共性技术
无线移动通信
包括超大规模天线阵列技术(支持峰值速率达数十Gbps)、基站小微型化技术、超密集组网技术(连接密度大于106/km2、流量密度大于数十Tbps/km2)、海量机器通信、高可靠低时延通信(含车联网、工业互联网)、智慧网络技术(网络+AI)、无线传感网络、认知无线电、太赫兹通信关键技术(Tbps级)、可见光通信技术、灵活的频谱共享技术、下一代信道编码及调制技术、干扰对齐技术、地空天融合组网等关键技术。
新一代网络
包括大容量光电混合交换技术(100Tbps)、大容量全光交换技术、高速高频谱效率长距离光传输技术(单端口800G/1T/2Tbps)、宽谱放大技术、多芯光纤传输技术、量子通信技术、高可靠海底长距离中继器技术、海底线路监控技术、海洋工程施工技术、高速路由交换技术(512Tbps)、网络层可编程技术、IPv6编址与路由技术、确定性网络技术、面向万物互联的灵活寻址技术和超低时延技术、动态可编程的协议无关转发技术、按需智能化大规模网络控制技术、网络资源感知的智能路由控制技术、网络切片技术、大容量交换矩阵技术、网络智能技术、全生命周期智能运维技术;网络设备关键元器件研制技术,以及有线无线融合、传输接入融合新型网络架构技术。
卫星通信
卫星通信空中接口设计技术(支持多种频段,与地面融合),多轨多星空间组网技术(支持卫星数量大于1000),星上数字波束成形技术(L/S频段大于500,Ka频段大于100),星上大容量可编程处理载荷技术(交换容量大于200Gbps),星上大容量微波和光混合交换技术(交换容量大于200Gbps),星间/星地高速激光通信技术(大于40Gbps),星间/星地Q/V频段通信技术(大于40Gbps);星载高频段微波器件设计技术,长寿命高性能光电器件设计技术,高性能数字处理器件设计技术;多频段星地融合卫星通信终端和芯片设计技术,虚拟化大容量关口站设计技术;星载抗辐照器件设计技术。
3. 核心零部件/元器件
无线移动通信系统设备的核心芯片关键器件,包含高端数字芯片(FPGA、CPU、交换芯片、存储芯片等)、射频/数模混合芯片(功放、收发信机、ADC/DAC、时钟、锁相环等)、通信专用芯片IP(CPU/DSP IP核)、高速连接器等。
对于新一代网络,核心芯片关键器件主要包含核心硅基光收发芯片(800G/1T/2Tbps)、模数/数模转换芯片(ADC/DAC)(128Gbps以上)、数字信号处理器(DSP)芯片(800G/1T/2Tbps)、光传送网(OTN)Framer芯片(800G/1T/2Tbps)、大容量IP交换芯片、网络人工智能芯片、光线路终端(OLT)芯片、波长选择开关(WSS)、集成可调激光器产品、网络处理器(单端口1T、容量10T及以上)等关键零部件、海底光缆及中继器等。
对于卫星通信,星上大功率高频段功放、抗辐照光电器件、抗辐照毫米波器件和数字处理器件等是其特有需求。
4. 关键材料
除通信系统设备制造中需要用到的常规材料外,还涉及以下关键材料:高速PCB基础原材料,光纤光缆制造所需的高纯氦气、芳纶等原材料。对于核心芯片和关键部件开发需要的关键材料,如高频功放、滤波器等器件用到的关键材料,此处不再赘述。
5. 基础软件、关键制造及检测装备
通信设备实时操作系统及软件开发环境、通信设备设计仿真所需的EDA工具,包括芯片设计的综合、仿真、版图、分析工具、网络设计与仿真软件、模拟电路设计与仿真软件、光器件的设计仿真软件,以及PCB设计及仿真软件、芯片制造和设备制造相关工业控制软件等。通信设备研制所需矢量网络分析仪、频谱仪、信号源、信道仿真仪、基站测试仪、综测仪、终端模拟器、光网络OTN分析仪、以太网测试仪、相干光调制分析仪、高速示波器、高速网络分析仪、相干时域光反射仪等。卫星通信专用测试仪器仪表。
战略支撑与保障
1. 强化组织领导和组织保障
建议成立多部委联合的通信设备产业链发展顶层规划和多行业协同领导小组,负责通信设备产业与集成电路产业、高端仪器仪表产业、基础软件产业、基础原材料产业等相关产业在总体目标与实现路径的规划和协同指导。成立通信设备产业发展咨询专家组,为该领域和高度相关跨领域的重大公共技术和产业方向提供咨询指导。
2. 持续优化创新环境和机制
通过降费减(退)税等手段支持通信设备产业在新技术、新产品、新服务方面的创新。鼓励信息通信产业链上下游企业间、企业与政府间,以及行业市场之间的协同合作。不鼓励“价低者得”“多轮竞标”等招标方式,保证设备商合理利润以持续投入核心技术研究,逐步扭转我国通信设备厂家净利润率偏低(且呈下降趋势)、恶性竞争的局面。加大知识产权申请和保护的力度,力争占领通信设备领域技术标准和专利的制高点。统筹考虑频谱规划与分配,针对5G及未来6G服务于行业的频谱规划,进一步探索管理和应用模式。
3. 继续坚持“走出去”战略
落实“一带一路”倡议,探索“资本+产业”“建设+运营服务”的“走出去”新模式,建议建立部际协调机制并设立“走出去”专项基金,推动我国信息通信设备产业“走出去”,打造信息通信丝绸之路。
技术路线图
通信设备产业发展技术路线图如图1-2所示。
图1-2 通信设备产业发展技术路线图
图1-2 通信设备产业发展技术路线图(续)
图1-2 通信设备产业发展技术路线图(续)
图1-2 通信设备产业发展技术路线图(续)
图1-2 通信设备产业发展技术路线图(续)
图1-2 通信设备产业发展技术路线图(续)