近日，工业和信息化部副部长表示，我国5G商用发展取得三个世界领先的显著成就，包括5G网络发展领先，截至2021年3月底，我国建成5G基站81.9万个，占全球70%以上，建成全球规模最大的5G独立组网网络；产业能力领先，在欧洲电信标准化协会（ETSI）声明的5G标准必要专利中，我国企业继续保持全球领先；应用创新领先，5G应用创新案例已超过9000个，5G正快速融入千行百业、呈现千姿百态，已形成系统领先优势。

 

源起基金发现真正具有创新价值的产品或服务，投资成长性行业中有科技和模式创新的、确立市场地位的“领头羊”，探寻5G发展，深挖价值，精耕细作，开展系列研究。

 

5G产业链结构

 

从配合形成服务的角度，5G产业链可按结构划分为“5+1”模块，具体包括：“云-边-管-端-用”5大主要模块，以及围绕部分领域提供的配套服务模块（如安全、节能、制冷、规划设计等）：

 

图 5G产业链结构

 

（一）云计算：对5G网络重构作用重大，云网融合将提速

云计算将成为重构通信网络的重要手段。传统电信网络是刚性固化的，更加关注网络的底层传送能力而忽略了网络向上层应用和业务的开放，使得业务很难灵活调用网络能力。5G时期业务的复杂性和多样性进一步放大了原有网络存在的问题，传统网络亟待重构。云计算技术将提升网络的响应效率、可靠性和单位容量，在5G时期通信网络的重构中将发挥重要的作用。网络云化将成为5G时期的重要特征之一。

 

云计算和网络将走向云网融合。云计算业务的开展需要强大的网络能力支撑，网络资源的优化同样需要借鉴云计算的理念。在5G时期，网络能力提升有望加速云计算渗透率提升，而云计算作为解决5G面向复杂业务需求时的重要手段将更多的被使用，最终实现云网融合。

 

随着5G商用，云计算渗透率将加速上升。一是因为连接数目的增长将导致网络流量快速提升，对于算力的需求进一步提升。二是5G网络将带来单位比特成本的下降。两者分别从需求端（云计算解决算力问题）和成本端（网络能力提升，资费下降降低云计算成本）为云计算渗透率的进一步提升奠定基础。根据中国信通院《云计算发展白皮书（2019年）》，2018年我国云计算市场规模达到962.8亿，同比增长39.2%，预计2019-2022年仍将保持高速增长，到2022年市场规模达到2903亿元，复合增速为31.8%。

 

（二）边缘计算：就近终端进行数据处理，保障5G低时延

边缘计算的技术性能将较好地满足5G三大应用场景提出的标准和要求。uRLLC对超高可靠、低时延通信的要求，eMBB对高带宽的要求与mMTC对大连接的要求，都需要边缘计算的引入。边缘计算通过把带有计算处理能力的节点部署在网络边缘，与移动设备和用户紧密相连，减少核心网络负载，降低数据传输时延。边缘计算一方面可根据不同的业务类型和需求灵活调度到不同网络，实现面向多网络协同承载；另一方面，通过将计算能力下沉到移动边缘节点，提供第三方应用集成，为具备低时延、高速率、高计算的复杂度需求，为新型业务创新提供了无限可能。

 

边缘计算将随着5G网络建设和应用发展迎来爆发。一是因为5G新基建受到中央重视，网络建设进度有较大概率超预期，配套的边缘计算中心建设也将提速。二是随着应用的发展，5G流量将比4G增长10倍以上，边缘流量占比预计将较4G时代增长30倍以上，边缘计算的价值量将至少新增10倍以上。赛迪预测，2021年我国边缘计算的市场规模将达325.31亿元，近2-3年将保持约60%的复合增速。

 

（三）5G网络：架构及组网方式发生重大变化，将率先迎来爆发

5G网络架构和组网方式较4G发生重大变化。5G的最大变化首先体现在网络层面。如前所述，5G三大场景的极端差异化性能需求，要求5G比前几代移动通信性能更加出众，用户体验速率、连接数密度、端到端时延、单位面积容量等关键性能指标需要全面大幅升级。为了满足5G多项关键性能，构成5G网络的无线接入网、承载网和核心网三大模块需要发生重大变化，面向5G系统最终目标架构的组网方式将需要以5G核心网全面置换4G核心网（详见“三、5G网络的基本架构和新变化”）。

 

5G网络将率先迎来爆发。各代际移动通信发展均呈现出基础设施先行-应用发展繁荣的路径特点，5G将同样遵循此规律。5G商用初期，将率先由运营商大规模开展网络建设，5G网络设备投资带来的设备制造商收入将成为5G商用初期直接经济产出的主要来源。由于5G网络的技术含量更高、基站的部署更加密集，5G网络较4G将量价齐升。根据中国信通院的预测，2020年，电信运营商在5G网络设备上的投资超过2200亿元，各行业在5G设备方面的支出超过540亿元，网络设备领域的快速发展期将持续至2024年。

 

（四）智能终端：在功能、器件组成及形态上发生变化

5G手机相对4G手机的核心变化是射频系统的变化。5G时代，全频谱接入意味着需要增加频谱资源，增加频谱资源将会对手机射频芯片设计与结构产生影响；基站与手机之间的大规模天线阵列模式、5G毫米波技术等将影响手机天线的设计。5G手机相对4G手机而言，核心的变化是以天线、射频前端、基带为核心的网络信号接收及发送系统（射频系统）的变化。

 

5G手机一系列的零部件也将因应发生变化。在射频系统变化的基础上，为保证及提升手机的性能及使用体验，随之受到影响的零部件包括：PCB、能源管理（电池、快充、散热等）、手机背板、部分被动元器件及连接器、存储器等。

终端形态多样化，从消费领域向垂直行业领域不断革新扩散。5G终端将与越来越多行业相融合，从而实现更多功能和服务，可穿戴设备、智能家居、车载终端、教育机器人、服务机器人等新型产品不断涌现，将来呈现多样化发展趋势，而伴随越来越多的物联网应用落地，万物互联继而推动终端市场进入一个新的发展高度。

 

（五）5G应用：场景丰富超越想象，发展空间极为广阔

在加速传统行业数字化转型方面应用场景丰富。相较4G主要应用于人与人通信的场景，5G将广泛应用于工业、汽车、能源、医疗、金融、公用事业等垂直行业，有望形成人与人、人与物、物与物的多种应用生态，推动传统行业数字化转型升级。mMTC大规模物联网场景，将有效支持海量的物联网设备接入，在智能穿戴、智能家居、智慧城市、智能物流等多领域爆发，通过云端应用配合终端需求，出现云物流、云交通、云工业等物联网细分领域的应用。uRLLC高可靠低时延场景，将更加注重网络切片和边缘计算能力，并提供超低时延网络能力，在车辆自动驾驶、设备自动控制、机器人参与生产和提供服务等场景广泛应用，通过云端应用配合智慧设备需求，提供云自动驾驶、云工业控制等满足工业互联网严苛要求的控制类服务。

 

5G应用发展空间将超越想象，极为广阔。5G将大大促进各行各业的数字化发展，促进传统商业模式演进、甚至是颠覆性的重塑。根据中国信通院预测，5G有望实现以万亿级的投资拉动十万亿级的下游应用经济价值。

 

（六）配套服务：促进5G高效、安全、低成本发展

安全、节能、制冷、规划设计等配套服务将成为5G发展的刚需。以节能服务为例，据中国通信标准化协会数据显示，目前运营商的5G基站空载功耗约2.2-2.3千瓦，满载功耗约3.7-3.9千瓦，是4G单站的3倍左右，需对现网电源、配套进行提前扩容。目前通信网络的能耗成本已占运营商网络维护成本（OPEX）约20%，单站功耗翻倍意味着单站能源成本翻倍，将大大增加运营商的OPEX压力；另外，电源设备扩容，也意味着5G网络建设投资（CAPEX）需增加。结合中国产业信息网、界面新闻等机构的测算，如果当前条件不变，5G基站数量达500-600万座时，运营商的能耗成本将达1150-1800亿元。而2019年三大运营商利润之和仅为1384亿人民币，这意味着5G铺开后，仅能耗成本一项就将透支运营商的全部利润。节能等配套服务将成为促进5G高效益发展的刚需。

 

5G系列研究报告将深入研究“云-边-管-端-用”5大主要模块以及配套服务模块。鉴于5G的最大变化首先体现在网络层面，且5G网络将率先迎来爆发，本篇报告将先对5G网络的基本架构和相关产业链进行全面解析和研究。

 

三、5G网络的基本架构和新变化

 

（一）移动通信网络的基本架构

移动通信网络主要包括无线接入网、承载网和核心网三部分。无线接入网亦即基站，负责将终端接入通信网络；核心网主要起运营支撑作用，负责处理终端用户的移动管理、会话管理以及服务管理等，位于基站和因特网之间；承载网主要负责数据传输，介于无线接入网和核心网之间，是为无线接入网和核心网提供网络连接的基础网络。无线接入网、承载网和核心网分工协作，共同构成了移动通信网络。

 

图 移动通信网络整体架构

 

（二）5G较4G网络的新变化

5G网络的基本架构同样包含无线接入网、承载网和核心网三部分。但为了满足5G网络高功率、高频段和高速率的关键性能需要，5G的无线接入网、承载网、核心网以及组网方式相比4G均发生了较大变化：

 

1.无线接入网的新变化

无线接入网部分，相比于主要由BBU基带处理单元、RRU射频拉远单元、馈线和天线构成的4G基站，5G基站发生了以下重要变化：

Ø 一是采用了大规模天线阵列（Massive MIMO）技术，结合波束赋形，通过大量阵列天线同时收发数据，大幅度提升网络容量；

Ø 二是将传统基站的天线与RRU一体化集成为AAU有源天线单元，简化站点部署，降低馈线复杂度，减少传输损耗，提升网络性能；

Ø 三是BBU拆分为CU和DU，使得无线接入网网元从4G时代的BBU+RRU两级结构演进到CU+DU+AAU三级结构，得以通过不同的组网方案适配不同的基站接入场景。

 

因应上述变化，整个无线接入网架构也从包含前传（BBU和RRU之间的网络）和回传（BBU和核心网之间的网络）的2级架构，变为5G时代包含前传（DU和RRU/AAU之间的网络）、中传（CU和DU之间的网络）和回传（CU和核心网之间的网络）的3级架构；DU可以星型方式连接多个AAU，CU可以星型方式连接多个DU。

 

图 5G无线接入网的新变化

 

2.核心网的新变化

根据标准，5G核心网采用服务化架构（SBA）设计，虚拟化方式实现，控制面和用户面彻底分离。控制面采用逻辑集中的方式实现统一的策略控制，保证灵活的移动流量调度和连接管理，用户面将专注于业务数据的路由转发，具有简单、稳定和高性能等特性，便于灵活部署以支持未来高带宽、低时延业务场景需求。

 

对于5G核心网部署方式，控制面网元主要集中部署在承载网的省级核心或区域核心，用户面将采用根据业务特点切片部署的方式，根据不同类型业务的功能、性能等进行网络切片，并分别进行部署，不同切片部署在网络的不同层级：

Ø eMBB业务单向时延小于10ms，同时也是5G网络流量最大的部分，基于时延和流量优化的目的，eMBB业务的用户面会从4G承载网的省级核心下沉到城域网，随着CDN网络的下沉，甚至会下沉到城域网的汇聚层。

Ø mMTC业务对时延不敏感，mMTC业务的用户面将在较高层面集中部署，如承载网的省级核心。

Ø uRLLC相关标准尚未完成，uRLLC业务的用户面部署策略有待研究。

 

3.承载网的新变化

5G的三大应用场景对网络性能的极端差异化需求，推动了核心网切片及分布式部署，也对承载网的架构和性能有较大影响。5G承载组网架构包括城域与省内/省际干线两个层面，其中城域内组网按逻辑包括接入、汇聚和核心三层架构。接入层通常为环形组网，汇聚和核心层根据光纤资源情况，可以分为环形组网与双上联组网两种类型。

 

5G基站进行了CU/DU分离，提高了组网的灵活性，针对不同业务场景和网络发展的不同阶段，CU/DU可以部署在承载网的不同位置，其中DU部署位置和4G的BBU类似，一般部署在承载网的接入层机房；CU可以部署在承载网接入层机房、汇聚层机房或者核心层机房。随着部署层次越高，回传接口的带宽越大，CU容量越大，可连接的DU越多，系统可获得的资源池化增益越大，但同时传输距离越远，CU与DU间的传输时延越大。对于uRLLC等时延敏感的业务场景，需要将CU尽量下沉并靠近DU部署。

 

图 5G承载网架构和CU/DU部署位置

 

4.组网方式的新变化

从无线接入网与核心网的关系角度看，考虑到4G向5G的平滑过渡，5G架构分为独立组网方式（SA）和非独立组网方式（NSA）。在NSA架构中，先演进5G无线接入网，保持现有4G的核心网的架构、接口、网管、计费和运维体系，其物理和虚拟化网元均可软件升级支持NSA，NSA方式是5G核心网尚未成熟阶段的过渡方案。SA通过部署5G无线网接入5G核心网，是5G系统最终的目标架构，能够最大程度实现5G的新特性和新功能。

 

四、5G网络产业链解析

 

5G网络由无线接入网、承载网和核心网三部分构成。无线接入网分为宏基站和小基站，其上游供应链包括天线、射频器件、印制电路板等各类元器件，其中，天线最重要的组成部分为天线振子；射频器件的组成部分包含滤波器、功率放大器（PA）、低噪声放大器（LNA）、模数转换器及双工器等。承载网包括光纤光缆和光模块等器件。核心网包括各类网元和网络虚拟化软件等。

 

（一）无线接入网产业链解析

1.天线

（1）基站天线性能决定通话功能质量：基站天线是基站设备与终端用户之间的信息能量转换器，主要用于发射或接收电磁波，把传输在线的射频信号换成可以在空间传播的电磁波。信号发出过程中，以射频信号经过基站天线转换为电磁波能量，并在预定的区域辐射出去。信号接收过程中，在收到由用户经调制后发出的电磁波能量后，由基站天线接收，并有效地转换为射频信号，传输至主设备。因此，基站天线性能的高低将直接决定移动通信的质量。由于传统射频信号通过同轴馈线传输到天线造成损耗大，因此，5G时代将天线与射频器件一体化独立部署降低馈线损耗，形成了AAU有源天线，已成为主流方案。

 

（2）Massive MIMO技术和超密集网络部署将大幅提升5G对天线的需求：相对2G/3G/4G时代，2G/3G的天线以2端口为主，4G的以多频段天线为主。在5G时代，由于频段升高波长减小，接收信号减弱，迫使增加天线数量。因此，5G基站引入大规模天线阵列(Massive MIMO)，即多输入多输出（Multiple-inputMultiple-output）的方案。此外，高频段组网所需的基站数更多，主要是频率越高、波长减小、传输距离越远，天线传输则损耗越大，接收到的信号功率显著减少，因此频段上移将导致基站覆盖半径进一步缩减，在相同覆盖面积下，需要更为密集的网络部署。因而，所需基站天线的数量也同时增加。

 

（3）技术结构升级将提升天线的单价和市场规模：从4G到5G，基站天线的发展以小型化、多频段、高效率和智能化为发展方向，天线的技术和价值持续提升。主要是5G基站采用了Massive MIMO，使得：

Ø 单副天线中的天线振子从传统的8个或者16个，提升至64个、128个甚至256个；

Ø 印制电路板需提升质量，以满足5G信号高频高速的传输需求；

Ø 滤波器发展趋向以天线+滤波器的一体化解决方案。

此外，天线的形式将由无源转向有源，可实现各个天线振子相位和功率的自我调整，提高MIMO系统的空间分辨率、频谱效率及网络容量。

 

综上，市场预期单副天线的成本将从4G时期的大约1000元提升至3000-4000元，对外销售的价格将介于4000-6000元。5G宏基站一般最起码有3副天线，其总价将介于1.2-1.8万元。因此，天线的市场规模将迅速提升。

 

（4）天线振子的需求将同步大幅提升：天线振子作为天线的主要组成部分，主要负责将信号放大和控制信号辐射方向，可以使天线接收到的电磁信号更强。此外，多天线振子的动态组合也可适用于波束赋形技术，从而让能量较小的波束集中在一块小型区域，将信号强度集中于特定方向和特定用户，提高覆盖范围的同时提升用户体验。如上所述，单副天线中的天线振子数量将从4G的8个或者16个，大幅提升至5G的64个、128个甚至256个。

 

（5）国内天线厂商在全球的份额占比超过6成：2017年，在全球宏基站天线发货量为453万支，中国企业占前十大天线厂商半数，发货量占比超过60%。其中，华为的天线市场份额占比为全球最高，约32%，京信通信占13%，摩比发展占8%，通宇通讯占比约7%。天线振子国内市场的TOP 3为京信通信约21%，通宇通讯约8%，摩比发展约7%。

 

随着5G信号加快覆盖，行业应用大门将开启。“十四五”期间5G网络建设将更成体系。源起基金认为2021年是中国5G的关键之年，5G技术应用丰富，如果与人工智能、区块链等技术交织，还会产生聚变效应。5G推动数字产业化发展的同时，将有力提升我国产业数字化水平，发展潜力巨大。预计到2025年，5G将带动约1.2万亿元的网络建设投资，拉动8万亿元的信息消费，直接带动经济增加值2.93万亿元。

 

源起基金拥抱新基建，把握新动能，掘金万亿物联，以通信巨头领航，产融强强联合。目前，已积累了一大批优质项目，尤其是最终投向通信技术、云计算、大数据、物联网及其应用、人工智能、产业互联网领域的优质企业。未来更将凭借资本力量助推科技创新发展，着力推动中国经济稳步向前。

 

 

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