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通信设备零部件行业产业链影响及技术水平趋势(附报告目录)
发布日期:2021-11-19 15:22:45

通信设备零部件行业产业链影响及技术水平趋势(附报告目录)

1、行业上下游影响

(1)行业上游情况对本行业的影响

由于上游行业产品具有一定的大宗商品属性和部分垄断供应属性,通信设备零部件厂商向上游转移成本压力的能力较弱,上游产品价格的波动会对通信设备零部件厂商的产品成本造成影响。

(2)行业下游情况对本行业的影响

行业下游厂商较为集中,大部分为成立时间较久、规模较大的跨国公司,均拥有较为成熟的供应链管理体系,使通信设备零部件业形成了以下几个方面的特点:

相关报告:北京普华有策信息咨询有限公司《中国通信设备零部件行业市场调研及“十四五”发展趋势研究报告

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资料来源:普华有策调研整理

A、供应链体系外的厂商的进入门槛较高

由于通信网络是非常重要的基础设施,通信服务运营商对通信设备的稳定性存在较高的要求,所以通信设备厂商也会对其供应商有较高的要求。通信设备厂商对新供应商会有严格的认证过程,会对相关厂商的技术水平、生产流程、质量管理和工作环境等各方面的情况进行严格的考核,通过资质认定后还需经过相当一段时间的产品测试才能成为其正式的供应商,因此进入其供应链体系的门槛较高。

另外,大部分通信设备厂商倾向与合作纪录良好的现有供应商继续合作,以利用供应商的研发能力和供应链管理能力降低自身的成本,也变相提高了外部厂商的进入门槛。

B、通信设备零部件厂商的客户集中度较高

通信设备零部件厂商所面对的下游行业的厂商集中度较高。以通信主设备商为例,随着行业内的几轮整合,目前市场上主要厂商包括华为、爱立信、诺基亚、中兴和三星等有限几家,形成了寡头垄断,客观上使得通信设备零部件厂商存在客户集中度较高的情况。

C、通信设备零部件厂商间的竞争市场化但“不完全”充分

通信设备零部件厂商间的竞争往往是市场化但不完全的;市场化表现为通信设备厂商会根据供应商的技术能力、产品质量和产品价格做选择,比如会选择先通过产品测试的厂商的设计作为最终选型,并选择该厂商作为相关零部件的第一供应商;不完全竞争表现为一般竞争仅发生在同在供应链体系内的厂商之间(外部厂商进入供应链体系的门槛较高),而且部分情况下竞争有限,比如采用某个通信设备零部件厂商的“一揽子方案”时,方案中单独某类零部件实际上会选购该通信设备零部件厂商的独有产品。

2、行业的技术发展情况和未来发展趋势

(1)通信技术的整体发展历史:由分裂走向统一

1)1G 时代:各国各自研制自己的移动通信系统

1973 年,摩托罗拉研发出了世界第一台手机;1976 年,ITU 批准了 800/900 MHz 频段用于移动电话的频率分配方案。

1978 年底,美国贝尔实验室研发成功了世界第一套移动通信系统 AMPS(Advanced Mobile Phone System)并于 1983 年开始正式商业运行,开启了 1G时代;随着 AMPS 的面世,欧洲各国也纷纷建立齐了自己的第一代移动通信系统,包括北欧的 NMT(Nordic Mobile Telephone)、前联邦德国的 C-Netz 和英国的 TACS(Total Access Communications System)等。

作为最早面世的移动通信系统,AMPS 受到了广泛的欢迎,在超过 70 个国家运行,是 1G 时代最广泛使用的通信技术标准。

2)2G 时代:欧洲各国开始联合,欧洲 VS 高通的通信标准格局形成

1982 年,为研发、设计一个可以泛欧洲使用的移动通信系统,欧洲邮电管理委员会设立了 GSM(法语 Groupe Spécial Mobile,移动通信专家组,其标准化的职能后转移)。

1986 年,为与美国在通信领域竞争,建立一个更先进、更广泛使用的泛欧通信技术标准,欧洲委员会(European Commission)于 1986 年开始对美国通信行业的情况进行了考察,并于 1987 年第一次公布了设立一个通信技术标准协会的设想。

1987 年,德国、比利时、丹麦、西班牙、芬兰、法国、爱尔兰、意大利、挪威、荷兰、葡萄牙、英国、瑞典共同签署了一份备忘录,同意在 1991 年前建立一个泛欧洲的、基于数字信号的通信系统,并委托 GSM 承担该任务。1988 年,欧洲邮电管理委员会设立了 ETSI(European TelecommunicationsStandards Institute,欧洲电信标准协会)。

1989 年,欧洲邮电管理委员会将 GSM 的职能转移给了 ETSI,同年,新一代 的 泛 欧 洲 通 信 系 统 标 准 被 确 定 , 即 GSM ( Global System for Mobilecommunications)标准,欧洲的通信技术标准得到了统一。

在欧洲大力发展 GSM 标准的同时,美国的高通也在布局新一代的通信技术,与基于 TDMA(时分多址)技术的 GSM 标准不同,高通采用 CDMA(码分多址)技术建立了自己的通信技术标准 IS-95,并于 1993 年被美国电信行业协会(Telecommunications Industry Association)确立为 2G 标准,相关网络系统后续在香港、韩国等多个地区部署,在全球形成欧洲的 GSM 和高通的 CDMA 两大2G 标准竞争的格局。

3)3G 时代:更多国家、组织积极参与通信技术标准的设立

1985 年,联合国下属的 ITU(International Telecommunication Union,国际电信联盟)提出建立新的通信技术规范,即 FPLMTS(Future Public Land MobileTelecommunications System,未来公共陆地移动通信系统)。由于 GSM 等 2G 网络的部署,ITU 的该计划暂时搁置(FPLMTS 后被改名为 IMT-2000)。

1987 年,一项旨在研究一种在革命性的通信系统的研究在英国剑桥开展,研究员们将这项技术称作 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System),该研究得到了欧洲委员会和爱立信、诺基亚等厂商的资助。

上世纪 90 年代初,越来越多的 SDO(Standards Developing Organization,标准化组织)和通信厂商意识到全球通行的通信技术标准的意义,包括 ESTI、日本的 ARIB 等标准化组织以及爱立信、诺基亚、三星都开始进行研究。为了能够采用单一标准,ITU 要求每个地区的 SDO 和厂商提交能够满足 IMT-2000 性能要求的无线电传输技术的提案。

1992 年,UMTS 的研究取得了阶段性成果,但参与 UMTS 研究的各方对UMTS 的无线电传输部分选择 ATDMA 技术还是 WCDMA 技术存在争议。

1996 年,在欧洲委员会的促进下,爱立信、诺基亚等厂商,法国电信、Orange等运营商以及标准化组织 ETSI 共同建立了 UMTS 论坛,以推动 UMTS 的产业化发展。其后,日本加入了欧洲阵营,UMTS 确定以 WCDMA 技术作为无线电传输部分的技术。

1996 年-1998 年间,各大 SDO 和相关厂商提交了 17 个提案,包括欧洲和日本 SDO 联合主张的 WCDMA(UMTS),高通和三星为主的厂商联合主张CDMA2000 和中国主张的 TD-SCDMA。

1998 年,为支持 UMTS 成为世界标准,以 ESTI 为核心的组织、厂商建立了3GPP(3rd Generation Partnership Project,第三代合作计划);同年,支持CDMA2000 的以高通为核心的厂商、组织建立了 3GPP2、3GPP 和 3GPP2 都宣称为 ITU 的 IMT-2000 项目服务。

1999 年,为推动 TD-SCDMA 的普及,中国的标准化组织 CCSA 同时加入了3GPP 和 3GPP2。中国主张的 TD-SCDMA 后来成为 UMTS 的一部分,与 WCDMA作为 UMTS 的两个不同版本。

2000 年,经 ITU 确认(ITU-R M.1457 Recommendation),WCDMA、CDMA2000 和 TD-SCDMA 被确立为 3G(IMT-2000)的标准。

4)4G 时代:高通放弃主导标准,IT 厂商竞争失败,技术标准趋向统一

在 3G 时代,为收回对 UMTS 研究的资助,欧洲各国采用了最大化频谱使用权拍卖价格的政策,使运营商背负了较大的投入成本,因此运营商在短期内无法承受再一次“革命性”的通信技术更新。在这种商业背景下,各大标准化组织和厂商对于通信技术的研究方向主要是在现有体系下“演进”,3GPP 和 3GPP2 两大组织分别在其原支持的 UMTS、CDMA2000 的基础上推出了 LTE(Long TermEvolution)和 UMB(Ultra Mobile Broadband)。在通信行业组织演进技术的同时,主要由 IT 厂商和工程师组成的 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers,电机电子工程师协会)也升级了其负责制订的 Wi-Fi 技术标准;升级后的 IEEE 802.16e 及以后版本 Wi-Fi 技术标准可以支持移动互联网功能,开始与通信行业组织与厂商进行竞争。

2008 年,ITU 定义了 4G(IMT Advanced)网络技术的性能指标,要求相关SDO 和厂商向 ITU 提交 4G 技术的提案。同年,高通宣布停止推广 UMB,加入LTE 阵营。

2009 年,3GPP 和 IEEE 分别向 ITU 提交了 LTE Advanced 和 WiMAX rel 2.0(IEEE 802.16m)作为 4G(IMT Advanced)技术标准的提案。

2011 年,经 ITU 批准,LTE Advanced 和 IEEE 802.16m 都被确认为 4G 的技术标准。

2012 年,IEEE 公布了 WiMAX rel 2.1,由于 WiMAX rel 2.1 不兼容以前的版本,众多运营商和厂商转向 LTE Advanced,LTE Advanced 成为唯一主流的 4G 通信技术标准。

5)5G 时代:第一次尝试全球统一标准,标准分批冻结

以往通信技术标准的不统一为各大软硬件厂商、运营商都带来了很大的不便,因此在 5G 时代统一全球标准成为了通信行业绝大部分参与者的共识。经过 3G、4G 时代标准制定工作的发展,由 ITU 发布定义和指标需求,由各大 SDO 和厂商进行研究,再在 3GPP 框架内进行讨论、谈判、确认,最后由 3GPP 向 ITU 进行提案成为了通信行业普遍认可的确认通信技术标准的方式。

2015 年,ITU 公布的 ITU-R M.2083 文件定义了 5G(IMT-2020)技术的应用场景和技术指标,根据 ITU 的定义,5G 的三大典型应用场景包括:

①eMBB(Enhanced Mobile Broadband,增强型移动宽带),主要应用场景包括 3D/超高清视频、VR/AR、云存取、高速移动上网等需要大流量移动宽带的场景;

②URLLC(Ultra Reliable & Low Latency Communication,高可靠低时延通信),主要应用场景包括无人驾驶/智能驾驶、工业互联网等要求极低时延和高可靠性的场景;

③mMTC(Massive Machine Type Communication,大规模机器通信),主要场景包括车联网、智能物流、智能资产管理等需要大规模数据连接的场景。

根据 3GPP 的规划,5G 标准分为“R15”、“R16”和“R17”,目前“R15”、“R16”标准已经冻结。“R15”版本标准已经能够初步支持 ITU 定义的 5G 应用场景中 eMBB 和 URLLC 两大场景,因此“R15”的冻结意味着面向 5G 规模商用的网络设备、芯片、手机以及各种多样化的智能硬件可以开始生产,部分运营商已经可以开始 5G 网络的部署和运营;“R16”的冻结标志着 5G 网络具备真正的系统级低时延高可靠性能力,并实现了网络切片应用背景下的 4G—5G 互操作问题,以满足智慧车联网、工业互联网等行业应用。根据 3GPP 的时间表,“R17”版本标准预计于 2022 年 6 月冻结。

(2)5G 基站设备的变化对零部件提出的新要求

为实现 5G 网络标准的要求,5G 基站设备不管在设备结构和设备性能方面都与以往的基站设备有很大的不同,为基站设备的零部件提出了很多新的要求:

1)对天线罩的要求大幅提升

在非理想条件下,无线电波的传输需要考虑传输过程中的损耗,包括通过天线罩时的损耗,包括吸收损耗和折射损耗。衡量这两个损耗的指标分别是损耗角正切和介电常数,天线罩的介电常数越低,电磁波在空气与天线罩界面的反射就越小;材料的损耗角正切越小,电磁波在透过天线罩时的能量损耗就越小。天线罩的介电常数越低、损耗角正切越小,透波率(透射波功率/入射波功率)越高。在以往的网络中,由于无线电波的频率相对较低,信号覆盖范围较广,不涉及较为复杂的信号处理,因此对天线罩的要求主要出于防护性能方面、耐久性能方面的考量;在 5G 网络中,由于高频率无线电波的传播性能更差,对天线罩的介电性能更敏感。

除介电性能外,5G 基站设备也要求天线罩有更高的平整度(一致性)。由于5G 基站天线使用天线阵列的方式实现高增益、高容量等特性,为减少各天线信号之间的干扰,实现最佳的效果,天线罩必须拥有更高的平整度、耐变形能力和均匀性,使无线电波通过天线罩时能够按照既定算法传播,不会因为天线罩的不平整或形变而改变无线电波的通过、反射情况。

2)对热管理系统内零部件的性能要求大幅提升

5G 基站设备的功耗和发热量都远大于以往的设备,为使基站设备在高负载下的稳定、长久运行,5G 基站设备对于热管理系统的相关零部件性能有更高的要求。以芯片导热界面材料为例,以往 4G 基站设备普遍使用 3W/m·K、5W/m·K的导热垫片,而 5G 基站设备普遍使用 7W/m·K 甚至更高导热系数的产品。

3)对绝大部分零部件提出了轻量化的要求

相比于高分子材料零部件,金属零部件的重量较大,实现高加工精度的成本更高,不符合 5G 基站设备轻量化、精细化的要求。以往 2G、3G、4G 的基站设备的集成程度较低,重量较轻,部署起来难度相对较小;由于集成度的提升,5G基站天线重量增加较多,如不进行减重,基站天线会超过大部分站址的承载能力。鉴于上述情况,目前 5G 基站设备中较多的零部件存在“去金属化”、“轻量化”的趋势,比如用陶瓷/塑料滤波器和塑料天线振子替代以往的金属零部件,用塑料/新型复合材料天线罩替代以往的“玻璃钢”天线罩。

3、行业的供应链关系发展趋势

随着 5G 的到来,下游通信设备厂商的产品形态、产品结构存在较大的变化,Massive MIMO 技术、多频天线、波束赋形等技术的应用将使通信设备的形态、功能产生较大的变化,进而对供应链关系造成较大的影响,比如:(1)原先通信服务运营商分别向通信主设备商和基站天线厂商采购,未来可能更多变为通信主设备商向基站天线厂商采购集成后再销售给运营商;(2)射频器件厂商销售给通信主设备商变为射频器件厂商销售给基站天线厂商;(3)厂商之间进行上下游并购。