2023年中国光通信设备类PON芯片行业词条报告

2023年中国光通信设备类PON芯片行业词条报告 作者：陈志煌 行业：头豹分类/信息传输、软件和信息技术服务业港股分类法/信息科技/通讯器材关键词:PON芯片 摘要：PON需求市场持续旺盛，10GPON需求继续走高。未来十年，世界PON需求将由亚太地区主导，特别是中国市场。三大运营商逐步增加10GEPON的招标量，预计2019年、2020年10GEPON的OLT与ONU设备招标放量额达到百万级别。用户对IPTV(4K)等的需求也刺激了10GPON市场。10GPON光模块规模预计2021年达21亿美元。PON上游器件价格有所回落，PON设备商毛利有望回升。MLCC等原材料2019年逐渐回归理性，在通信行业成本加成定价的影响下，各设备商毛利回暖。但考虑到5G牌照发放可能对行业需求产生影响，未来原材料价格走势不明，恢复到2018年涨价前的价格可能需要一定时间。 1.光通信设备类PON芯片行业定义 PON（无源光网络）是指OLT（光线路终端）和ONU（光网络单元）之间的ODN（光分配网络）全部采用无源设备的光接入网络。PON技术传输容量大，相对成本低，维护简单，有很好的可靠性、稳定性、保密性，有效解决了FTTH问题,已被证明是当前综合宽带接入中非常经济有效的方式，成为有线宽带接入技术主流。在此背景下，10GPON应运而生，逐渐成为接入网主流技术。 2.光通信设备类PON芯片行业分类 PON是一种典型的无源光纤网络，是指(光配线网中)不含有任何电子器件及电子电源，ODN全部由光分路器(Splitter)等无源器件组成，不需要贵重的有源电子设备。一个无源光网络包括一个安装于中心控制站的光线路终端(OLT)，以及一批配套的安装于用户场所的光网络单元(ONUs)。 类型名称 类型说明 EPON EPON在现有IEEE802.3协议的基础上，通过较小的修改实现在用户接入网络中传输以太网帧，是一种采用点对多点网络结构、无源光纤传输方式、基于高速以太网平台和TDM（TimeDivisionMultiplexing）时分复用、MAC（MediaAccessControl）媒体访问控制方式提供多种综合业务的宽带接入技术。 GPON 吉比特无源光网络(GPON)系统通常由局侧的OLT、用户侧的ONU和ODN组成，通常采用点到多点的网络结构。ODN由单模光纤、光分路器和光连接器等无源光器件组成，为OLT和ONU之间的物理连接提供光传输媒介。当采用三波长提供CATV等业务时，ODN中也包括分波、合波的WDM器件。 10GPON 10GEPON作为率先成熟的下一代PON技术，由IEEE制定，在带宽能力方面，提供1Gbps/10Gbpss非对称速率和10Gbps/10Gbps对称速率两种模式，将EPON带宽提升了10倍，与EPON一脉相承，与兼容组网，现网可平滑升级，带宽提升10倍，支持更高的光功率预算（高于29dB）分光比（最大1:256），即在相同的覆盖范围下能接入更多用户，或者保持接入用户不变的情况下提供更远的覆盖范围，而升级部署投资成本较低，可支撑国内电信运营商中远期规划目标的实现，支撑运营商在IDC业务、政企客户业务、家庭客户业务的持续拓展。 50GPON FSAN组织在完成10GGPON标准XG-PON的制定之后，启动了下一代PON的技术研究。首先基于10Gbps速率的波长叠加，在2011年启动NG-PON2的标准研究，2015年完成标准制定。但受限于可调谐光器件的高成本和系统的成熟度，导致NG-PON2商用部署进展缓慢，未来应用存疑，并有可能被跳过。 3.光通信设备类PON芯片行业特征 局端设备趋势 局部设备发展为PON芯片的更新迭代成为可能 由于大多数光线路终端(OLT)采用的上联口是基于IP/MPLS的，供应商都在探索通过使用以太网背板来简化设计并减少成本的方案。这种方案使得原始设备制造商们可以在干线卡上配以低成本的以太网交换芯片来代替更为昂贵的基于ATM交换的板卡。为了支持以太网背板，PON芯片供应商将提供xMII和GMII接口。为了后向兼容性，DSL供应商将继续提供传统的UtopiaLevel2接口给ATM处理器。一方面，在接入网市场流行的超额订购要求局端设备能够对单个业务流进行整形；另一方面，与数据传送混合在一起，无法保障语音和视频服务的可靠性。为了支持不同的服务，线速分类和过滤功能也是必需的。总之，这些功能特性使得提供三重业务、分级的数据带宽(例如，金/银/铜级)和其它业务成为可能。为了支持多协议和业务管理，PON器件一般都集成带有硬件加速器的中央处理器。 乘风破浪，“中国芯”加速持续写辉煌，PON芯片发展未来可期 OLT芯片趋势 OLT向完整解决方案发展，PON与收发模块合作趋于紧密 由于原始设备制造商将开发多端口的线路卡，下一代的PON器件将是多端口结构。例如，这种器件可能包含一个4端口GPON控制器和一个用于连接网络处理器的SPI-4.2接口。在多端口架构下，PON控制器的处理能力将完全用于PON层的传输，业务管理将需要另外一个独立的网络处理器来执行。上述因素驱动了对带有低成本、低功耗、高密度线路卡的多端口设备的需求。EPON供应商目前采用0.18微米工艺来控制开发和制造成本。他们可以通过采用0.13微米工艺减小器件尺寸从而减少功耗和成本。减小器件尺寸的0.13微米工艺还可以让PON供货商有可能开发多端口控制器。SPI-4.2接口和更快的中央处理器同样需要更先进的工艺。由于突发模式收发模块用到的混合工艺，它不大可能与PON控制器集成在一起。许多PON供应商也需要依赖第三方来提供突发模式收发器。但由于原始设备供应商们倾向于寻找完整的解决方案，这些PON控制器供应商将需要与收发模块供应商紧密合作，某些情况下，还要捆绑在一起进行开发。 CPE趋势 CPE趋势集成化管理提升 用户驻地设备(CPE)包括独立调制解调器和SOHO网关。与调制解调器相比，网关加入了更多功能，比如防火墙/NAT、无线局域网、以太网交换以及语音接口。至少到明年为止，PON将主要作为调制解调器销售，之后，像DSL一样，PON将发展成集成网关，因而将需要集成度更高的处理器。由于其前期在部署上的领先优势，EPON将领先开始向PON集成处理器的迁移。由于最近收购了Passave，PMC-Sierra已定于今年晚些时候发布第一款集成PON处理器。关于GPON，第一步是在2007年开发出供独立调制解调器使用的控制芯片，GPON的集成处理器将晚些出现。 CPE芯片趋势 技术越来越流行，产品即将获得 PON芯片组包括一个EPON/GPON控制器、突发模式收发器和其它光学组件。PON控制芯片合并了一个中央处理器和硬件加速器。某些供应商，比如PMC/Passave，已经集成了一个ARM9中央处理器，为诸如web服务和VoIP等网关功能提供了处理能力。多数处理器通过外接DSP来支持语音，集成了语音处理功能的产品减少了成本和功耗，随着基于包的语音传送技术越来越流行，这种产品将获得更多的优势。除了以太网接口，GPON控制器支持TDM和ATM业务。TDM需要一个外部编解码器，这是另一个涉及混合信号因而更适合处于控制器外部的芯片。不同类型的数据需要桥接到广域网，需要协议互换以及汇聚。这些功能的结合，需要一个比DSL数据调制器或EPON控制器性能更高的中央处理器。 4.光通信设备类PON芯片发展历程 以技术的更新迭代去看PON芯片行业的发展历程。PON技术体系从最开始的APON、BPON到后来的GPON和EPON。随着时间的推移，APON和BPON因为ATM与IP的竞争中占据下风，以及成本和效率等原因逐渐被运营商抛弃，留下了GPON和EPON两种主流技术体系。GPON和EPON是不同组织推出的不同技术体系，两者没有替代和升级的关系，而是平行竞争。GPON和EPON各有优劣势，相对而言GPON拥有更大的带宽和更高的效率，可服务更多的用户，但部署成本较高，该技术体系更受中国移动和中国联通的欢迎，而EPON技术体系则被中国电信普遍使用。随着时代的发展，GPON和EPON的1Gbps速率已无法满足企业和个人用户的网络性能需求，GPON也因此向10GPON演进。 开始时间：2007结束时间：2012阶段：1G/2.5G行业动态：EPON/GPON 行业影响/ 阶段特征：EPON相对于现有类似技术的优势主要体现在以下几个方面。（1）与现有以太网的兼容性：以太网技术，是迄今为止最成功和成熟的局域网技术。EPON只是对现有IEEE802.3协议做一定的补充，基本上是与其兼容的。考虑到以太网的市场优势，EPON与以太网的兼容性是其最大的优势之一。（2）高带宽：根据目前的讨论，EPON的下行信道为百兆/千兆的广播方式，而上行信道为用户共享的百兆/千兆信道。这比目前的接入方式都要高很多。如Modem、ISDN、ADSL甚至ATMPON（下行622/155Mbit/s，上行共享155Mbit/s）。（3）低成本：第一，由于采用PON的结构，EPON网络中减少了大量的光纤和光器件以及维护的成本；第二，以太网本身的价格优势，如廉价的器件和安装维护使EPON具有ATMPON所无法比拟的低成本。 开始时间：2012结束时间：2020阶段：10G行业动态：10GEPON/XG-PON1,XGS-PON 行业影响/ 阶段特征：目前的PON技术为1GPON时代，可满足用户20-50M的带宽需求，主要包括EPON和GPON两种技术方式。1GPON的带宽能力显然无法满足用户4K/8K高清视频、在线互动、VR/AR等百兆以上甚至千兆的需求。从2016年下半年至今，运营商陆续开启了千兆宽带的试点服务，千兆宽带的宣传更是动作频频，诸多省市开启了“普及百兆，迈向千兆”宽带升级浪潮。2016年10月中国电信在上海启动家用千兆宽带规模发展计划，投资超过10 亿元全面部署、扩容设备，计划于2018年实现千兆宽带全市覆盖，上海也将成为首个千兆宽带城市。 开始时间：2020结束时间：2025阶段：N*10G/25G行业动态：NG-EPON/TWDM-PON 行业影响/ 阶段特征：目前10GPON已进入批量部署阶段。未来，随着更高带宽的家庭宽带接入、政企接入需求的大量普及，50G-PON将是有线宽带接入下一阶段的部署趋势。为实现10GPON到50G-PON的平滑演进，满足不同业务的组网需求，10GPON和50G-PON将长期共存。为节约机房部署空间，降低光接入设备能耗，有效利用现网的ODN资源和降低运营商的网络建设成本，局端设备采用多制式共存的光收发合一模块是目前已被验证的最有效手段，如GPON和10GPON共存ComboPON光模块。根据网络平滑演进，节约机房部署空间以及高效利用ODN资源的系列要求，有必要开展50G№PON和10GPON业务共存验证和测试。 5.光通信设备类PON芯片产业链分析 OLT、ODN、ONU设备技术壁垒依次降低，市场竞争程度依次攀升，OLT和ONU设备解耦进展缓慢PON设备产业链从上游到下游可大致分为OLT设备、ODN设备、ONU设备，各设备技术壁垒也从上游到下游依次递减。在运营商市场，中国本土OLT设备厂商还是以华为、中兴、烽火三家为主。而在全球接入网设备市场，国内头部厂商的主要竞争对手为海外的诺基亚贝尔、DASANZhone、Calix、Adtran等。目前，中美贸易战对华为、中兴在北美市场的经营施加重重限制，而国内运营商也在不断推进设备国产化进程，诺基亚贝尔的设备也逐渐被华为、中兴、烽火所替换。中国本土ODN设备做的较好的厂商包括日海、亨通、烽火、中天，以及一些民营小厂商。小厂商主要通过贴牌的方式打开市场，而大厂商的ODN设备通常也为集成品。在海外市场中，德电、Telefonica等跨国电信公司偏向于选择美资背景的康宁、康普公司作为ODN供应商，中国本土ODN小厂商在北美、欧洲市场没有生存空间。在ONU市场，OLT设备和ONU设备的互通一直是设备商