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通信行业周报:交换机行业市场空间广阔、竞争激烈,建议关注优势企业

信息技术2023-08-06耿琛华创证券向***
通信行业周报:交换机行业市场空间广阔、竞争激烈,建议关注优势企业

行情回顾。本周通信行业(申万)上涨了3.34%,跑输沪深300指数涨幅(+0.70%)2.64个百分点,跑输创业板指数涨幅(+1.97%)1.36个百分点。 今年以来通信行业(申万)上涨了44.40%,跑赢沪深300指数涨幅(+3.85%)40.55个百分点,跑赢创业板指数涨幅(-3.55%)47.95个百分点。本周通信行业涨幅(+3.34%)在所有一级行业中排序第四,全年涨幅排序第一。截止本周末,通信行业(申万)估值PE- TTM 为34.20,同期沪深300 PE- TTM 为12.09,创业板指数PE- TTM 为32.39。本周通信板块涨幅前五分别为天孚通信(+15.6%)、ST高升(+14.2%)、汇源通信(+13.7%)、华星创业(+11.8%)、菲菱科思(+10.4%);本周通信板块跌幅前五分别为*ST日海(-5.7%)、亿联网络(-5.4%)、欧比特(-4.5%)、ST鹏博士(-3.5%)、坤恒顺维(-2.9%)。 交换机是通信网络核心组件,下游应用场景广泛。交换机是一种用于转发数据的多端口网络设备,能够扩大网络覆盖范围。交换机在下游应用场景广泛,按照不同应用场景通常分为数据中心交换机、园区交换机和SMB交换机。其中数据中心交换机主要为大型数据中心环境而设计,能够提供高性能计算和云服务,2022年数据中心交换机规模增速高于整体水平,已逐渐成为行业主要增长极;园区交换机主要为园区或办公楼宇等小型网络环境而设计,在数字化转型驱动下有望不断优化升级,向高速、融合、绿色、可信的方向发展;SMB交换机负责承载中小企业网络的接入回传,直连企业内部各终端设备,使用范围广,需具备低成本、操作简单、稳定可靠的特点。 数据中心内通信包括多类解决方案,适配不同应用场景对通信性能的需求。 当前数据中心内通信主要包括以太网和InfiniBand两种解决方案,其中以太网解决方案采用以太网通信协议,多应用于对通信网络带宽和时延要求不高的通用计算场景;InfiniBand解决方案采用封闭的InfiniBand协议,相较于普通以太网交换机,InfiniBand交换机具有更大的带宽和更高的端口速率,多应用于对网络带宽和延迟较为敏感的HPC场景或大模型训练场景。此外,随着AI大模型训练对GPU间更高的速率需求,英伟达独有的NVLink连接也逐渐从板内GPU互联向板间GPU互联拓展,核心组件形态由交换芯片NVSwitch向NVLink交换机演进。 我国交换机下游市场空间广阔,国产交换机竞争加剧。交换机作为数据交换的核心网络设备,在算力需求持续增长的背景下有望迎来上行周期,在互联网公司、运营商、数据中心为代表的下游市场中均具有较大的想象空间。同时,随着近年来国内交换机市场逐步扩张,华为、新华三逐步占据原思科等海外厂商市场地位,锐捷网络、中兴通讯等企业紧随其后,市场份额不断提升。对比中国移动2023年交换机招标采购结果与上一期采购结果,交换机的招标数量显著提升、市场竞争加剧等趋势明晰,我们认为随着国内交换机市场不断扩张,市场竞争将愈发激烈,优势企业份额或将得到提升。建议关注中兴通讯、锐捷网络、共进股份、菲菱科思等。 通信行业持续跟踪公司: 运营商重点推荐中国电信、中国移动、中国联通;设备商建议关注紫光股份、中兴通讯、锐捷网络、共进股份;光模块光器件光芯片建议关注中际旭创、天孚通信、新易盛、源杰科技;光纤光缆建议关注长飞光纤、亨通光电、中天科技;IDC建议关注奥飞数据、光环新网、科华数据;物联网模组重点推荐广和通、移为通信,建议关注威胜信息;控制器重点推荐拓邦股份、和而泰;卫星通信重点推荐铖昌科技;军工通信重点推荐七一二、上海瀚讯;会议系统重点推荐亿联网络;5G消息重点推荐梦网科技;通信网络管维建议关注润建股份。 风险提示:宏观经济下滑风险,交换机需求不及预期,AI拉动数据中心建设需求不及预期 一、交换机是通信网络核心组件,下游应用场景广泛 交换机是一种用于电(光)信号转发的网络设备,是通信网络核心组件。作为承载通信网络的基座,网络设备是用于建立计算机网络连接的组件,提供网络通信和数据传输功能,使计算机能够相互连接并传输数据。作为核心组件之一,交换机是一种用于转发数据的多端口网络设备,每个端口都可以连接到计算机或网络节点,基本原理是根据接收到数据帧中的MAC地址,将数据转发至目标设备的端口上,主要功能是扩大网络覆盖范围,为网络提供更多的连接端口。 图表1交换机是通信网络核心组件 交换机作为通信网络核心设备,根据下游需求不同具有不同形态。交换机在下游应用场景广泛,一般而言,按照不同应用场景主要可分为数据中心交换机、园区交换机和SMB交换机。 图表2常见的三大类别交换机产品系列产品类型 数据中心交换机:主要为大型数据中心环境而设计,能够提供高性能计算和云服务。 数据中心交换机具有高性能和低延迟、大容量和可伸缩性、高可靠性和冗余性以及多层次网络管理的特点,常用于大型数据中心、大规模企业网络和高负载运算场景,用于存储和管理大量的计算机和服务器,并处理海量的数据,适用于高性能计算和云服务等对网络性能要求较高的环境。 图表3数据中心交换机介绍 数据中心交换机增速高于整体水平,已逐渐成为行业主要增长极。在数字化浪潮与AIGC的迅速发展下,全球数据中心市场规模呈现快速增长趋势。根据中国信通院的《中国数据中心产业发展白皮书(2023年)》,全球数据中心产业规模在2022年达到1308亿美元,总体逐步进入成熟期。我国数据中心产业尚处于增长期,预计“十四五”内复合增速保持在25%左右。从需求角度出发,我们认为随着未来全球数据中心建设进程的不断推进,对于数据中心交换机的需求将持续提升。 园区交换机主要为园区或办公楼宇等小型网络环境而设计。园区交换机具有适中的性能和延迟、适中的容量和可伸缩性、基本的可靠性和冗余性以及简化的网络管理等特点,常用于办公楼宇网络、中小型企业网络、教育机构和医疗机构和小型商业园区等场景,主要连接办公设备,如电脑、电话和打印机等。 图表4园区交换机介绍 园区交换机有望在数字化转型下实现优化升级,打造高速、融合、绿色、可信的智慧园区方向明晰。随着高清在线会议、4K视频等业务的快速增长,Wi-Fi 6/Wi-Fi 7、物联网应用的迅猛发展,以及IP电话、无线AP、手机、BYOD等海量终端的密集接入,配置高速、高性能的网络基础设施成为园区网追求的目标,用以进行数据传输的园区交换机实现优化升级已是大势所趋。根据市场研究公司Dell'Oro Group的最新报告,未来五年园区交换机市场销售额将超过1000亿美元,预计到2027年,2.5Gbps/5.0 Gbps将推动园区交换机销量的15%。我们认为在当前“十四五”数字经济发展背景下,园区数字基础设施建设速度加快,利用数字技术提升园区管理和服务能力增强,对于高性能的园区交换机需求有望持续提升。 二、数据中心交换机:应用场景需求决定方案选择 当前数据中心内通信主要包括以太网、InfiniBand和NVLink等解决方案,使用何种方案取决于应用场景对网络性能的需求。数据中心内部任务主要包括通用计算、高性能计算(High Performance Computing,HPC)和存储。通用计算场景对通信网络的带宽和时延要求不高,使用价格较低的以太网交换机组网方案即可满足需求,HPC场景由于需要多个算力单元并行计算,对集群中的网络带宽和延迟较为敏感,需要更大带宽、更高速率的InfiniBand交换机搭建通信网络。此外,业界为满足AI大模型训练等更高算力场景,追求更高的并行计算能力,将高速连接通道进一步下沉至GPU与GPU之间,英伟达的NVLink解决方案即通过NVSwitch交换机进行连接,GPU之间的传输带宽可高达900GB/s。 图表5数据中心内部任务主要分为三类 以太网解决方案采用以太网通信协议,主要包括服务器、网卡、光模块、交换机等组件。其中网卡是服务器用于接入通信网络的硬件设备,通常位于服务器的扩展槽上或集成在主板上,负责将计算机(网络)的数据转换为网络(计算机)可识别的格式并发出;光模块是用于光纤通信的硬件设备,通常位于数据传输设备(如交换机)的光纤端口上,负责将数据转换为光信号并通过光纤传输;交换机是用于转发数据的多端口硬件设备,每个端口都可以连接到服务器或网络节点,负责将数据转发至目标设备的端口上,主要功能是扩大网络覆盖范围,为网络提供更多的连接端口。 图表6组成以太网解决方案的核心设备 为了提高以太网传输性能,RoCE应运而生。由于协议处理时延和CPU资源占用,传统的以太网TCP/IP协议在高速传输数据时存在速率瓶颈,RDMA技术可以通过直接在网络设备之间进行内存访问和数据传输提高了传输性能。为了使以太网支持RDMA技术,RoCE(RDMA over Converged Ethernet)协议应运而生,目前存在两个协议版本:RoCEv1和RoCEv2。RoCE协议使高速、超低延时、极低CPU使用率的RDMA技术可以部署在目前使用最广泛的以太网,支持普通的以太网交换机接入,但是需要支持RoCE的网卡。 图表7是否使用RoCE协议的以太网传输区别 InfiniBand解决方案采用封闭的InfiniBand协议,主要包括通道适配器、交换机和子网管理器,IB交换机由英伟达独供。InfiniBand(IB)是专为RDMA设计的网络架构,从硬件级别保证可靠传输,具有高带宽和低延迟的特点,被广泛应用于HPC、AI大模型训练等需要并行计算的场景,可进行服务器与服务器、服务器与存储系统以及存储系统之间的互连。InfiniBand架构主要包括通道适配器、交换机子网管理器,其中通道适配器将InfiniBand连接到其他设备,可分为主机通道适配器(HCA)和目标通道适配器(TCA),前者为主机设备提供接口,后者提供与InfiniBand的I/O设备的连接;IB交换机是IB网络核心组件,作用与以太网交换机一致,不同之处在于其通信协议为封闭的私有协议,目前仅英伟达旗下的Mellanox具有规模供货能力;子网管理器(Subnet Manager)可以与子网上的任何设备合并,每个子网必须至少有一台子网管理器,负责维护子网正常运行。 图表8组成InfiniBand解决方案的核心设备 NVLink解决方案由英伟达独供,核心组件是NVSwitch交换芯片/交换机,主要应用于GPU之间互联。AI大模型的训练耗费时间较长,为了压缩训练时间,需要在服务器的GPU之间进行高速通信,由于PCIe通信技术存在带宽瓶颈限制了GPU性能的释放,英伟达开发了NVLink互连技术并独家供应。目前NVLink技术已经迭代到第四代,与H100等GPU搭配使用,相较于搭载在A100上的第三代NVLink,第四代已将通信带宽提高了1.5倍达到900GB/s,是PCIe Gen 5带宽的7倍,理论上最高可支持256个GPU互连。英伟达此前发布的DGXGH200将支持256个GPU实现互联,其中每8个GH200芯片与3个NVLink一层交换机互联组成一个集群单元,每个集群单元通过36个NVLink二层交换机实现互联。 图表9 DGX H100内部架构 三、我国交换机下游市场空间广阔,国产交换机竞争加剧 交换机产业链主要涉及各类器件供应、产品设计组装和下游应用,中游集中度较高。交换机产业上游主要包括交换芯片、CPU/PHY芯片以及其他电子元器件提供商;产业中游主要包括各类交换机厂商,集中度较高,国内市场中华为、新华三、锐捷网络等处于优势地位;产业链下游包括电信运营商、互联网公司以及第三方IDC等数据中心建设运营方,以及需要数据互联的各类企业。 图表10交换机产业链概况 AIGC背景下行业大模型推动算力需求扩张,我国交换机市场有望迎来上升周期。在数字经济及AIGC浪潮下,人工智能已经成为各行业发展的重要推动力,打造基础大模型和行业大模型已成为互联网、运营商等企业的重要发展方向。 互联网公司层面,华