2017年我国光通信行业现状分析及发展趋势预测

    全球流量的需求在每年30%左右的增速下，光通信凭借着高带宽和低成本的极大优势已经在骨干网和城域网得到了广泛应用，目前在数据中心和FTTH的场景下渗透率不断提升。

    但由于过去建网的主要投资来自于运营商，近年来中国提速降费的压力和运营商控制资本开支的大环境给光通信行业也一定程度上对行业有所制约。从光通信行业角度看，光器件高速芯片始终受制于海外供应商也使得国内光器件厂商发展短期发展仅限制在无源器件或低端模块上，随着国内数据中心建设加速，国内市场有望加快光器件国产化进程。

光通信行业SWOT分析

    (一) 流量增长及电子摩尔定律接近失效推动光通信发展

    摩尔定律最早由英特尔联合创始人 Gordon Moore 提出，内容是：当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件数量约每隔 18-24 个月就会增加一倍，性能也将提升一倍。后面 Moore 修正了模型，变为：单位面积芯片上的晶体管数量每两年能实现翻番。

    但现在，这种发展轨迹要告一段落了。由于同样小的空间里集成越来越多的硅电路，产生的热量也越来越大，这种原本两年处理能力加倍的速度已经慢慢下滑。此外，还有更多更大的问题也慢慢显现，如今顶级的芯片制造商的电路精度已经达到14纳米，比大多数病毒还要小。近年来Intel的Tik-Tok节奏渐缓，10纳米的制程计划于2017下半年推出，而未来在工艺继续缩小的过程中，由于新增厂线成本压力伴随工艺精度提高将大幅上涨，经济性将成为一个重要的问题。

    而另一方面，数据中心的流量业务在近年来却给逐渐吃力的摩尔定律带来更大的压力。

集成电路摩尔定律逐渐失效 V.S. 数据中心流量持续增长

    通过Cisco对未来5年流量的预测，我们可以得出以下两个结论：

    1. 数据中心内部流量（东西向流量）在未来将成为主导，2020年占据超过未来网络流量超过70%；

    2. 未来网络流量将绝大部分与数据中心相关，5年将增长超过3倍。（1ZB=1000EB=1012GB）

    随着数据中心流量的不断增长，尤其是数据中心内部（东西向流量）占比远远超过了数据中心互联以及数据中心与用户（南北向流量）的份额，各大互联网厂商同时对数据中心内部通信能力性也提出了更高要求。

    数据中心结构从过去传统为南北向流量设计的三层架构逐渐变成叶脊式架构。由于东西向数据传输均可以通过Spine层交换机来通信，数据中心内部的连接数将增加到原来的3倍左右，光模块的需求也会相应增加。

数据中心从三层架构逐渐过渡到叶脊式架构，连接数增多

    1、光通信出现源于高带宽，从骨干网向城域、接入网、数据中心逐渐渗透

    1966年高琨博士发表的一篇题为《光频率介质纤维表面波导》的论文，其中开创性地提出了光导纤维在通讯上应用的基本原理，指出了利用光纤进行信息传输的可能性和技术途径，奠定了现代光通信-光纤通信的基础。

光通信历史重要事件

    光通信是一种以光波为传输媒介的通信方式，常用的光通信有：大气激光通信、光纤通信以及红外线通信、紫外线通信等，由于光纤通信应用最为广泛。所以我们在本文中也仅限于对光纤通信的讨论。

    在光通信出现之前，我们的通信传输媒介以电为主。然而以电为媒介的通信最大的局限则来自于同轴电缆的带宽，目前铜缆的工作频率在106~107Hz，六类线的最高传输速率为1Gbps；而光的频率一般在1014~1015Hz，光通信目前已经达到单波长200Gbps以上，在1550nm窗口单通道光纤理论传输速率将达到近200Tbps。

光通信发展历程简图

    由于流量不断增长以及下沉，通信网络消耗的流量也从骨干网、长途网不断下沉到接入网、数据中心甚至是服务器之间以及电路板之间。光通信应用也正在从长途骨干网、城域网向短距离数据中心以及未来的板级互联、硅光推进。

    2、 光网络从光传输、光交换向智能全光网络迈进

    从历史来看，通信网络都是从点对点传输开始变得复杂。为了减少光电转换带来的能耗和带宽以及时延上的浪费，光网络的发展趋势是全光化、网络扁平化。目前来看，光网络的发展历程可以分为三代：

    第一代光网络SDH，主要实现大容量传输，所有的交换、选路和其他智能都在电层面上实现，较大地限制了光纤可用带宽的利用；

    第二代光传送网OTN，可以在光层面实现很多交换、选路、和其他智能功能；

    第三代光网络是以ASON/ASTN为代表的智能光网络，智能化的ASON在ITU-T被定义为通过能提供自动发现和动态连接建立功能的分布式控制平面，在OTN或SDH网络之上实现动态的基于信令和策略驱动控制的一种网络。

光网络发展历程

    (二) 运营商控制资本开支，高速芯片国产化静待突破

    在经历了4G LTE网络建设投资周期后，在提速降费的大背景下，中国三大运营商对资本开支开始有所控制，在2020年5G投资高峰到来之前，运营商资本开支规模将在4000亿人民币以内，并且稳中有降。

    而在光通信行业内部来看，高速芯片的缺失也使得光器件的生产受制于国外厂商。其中光通信芯片主要包括激光器、探测器芯片以及主要的无源器件芯片。光网络设备以及无源结构件如陶瓷插芯、套管等产品国产化程度已经较高，国内厂商占据较大的市场份额。

    由于国内厂商得天独厚的市场优势，我们可以期待关键器件尤其是高速光芯片的国产化进程有望在不久的将来取得实质性进展。