5G产业链

发表于 讨论求助 2021-10-23 07:48:54


一、1G到4G的发展过程

二、中国在5G标准的制定中的领先地位

三、5G的主要特征

四、5G性能需求

五、5G发展过程中需要的技术及相关企业

      -投资时序

      -基站系统

      -网络架构(SDN/ NFV 解决方案)

      -系统集成及应用服务

      -终端设备

      -信维通信

一、1G到4G的发展过程

   1G的盛行年代在1980-1995年,采用的是模拟信号传输,一般只用在语音传输上,讯号不稳定,覆盖的范围也不够全面。

   2G盛行的年代在1995-2009年,1G到2G的最大变化就是传输信号从模拟信号升级为数字信号,语音通话的质量更佳,具有更强的保密性,系统的容量增加了很多,从这一代开始,手机可以上网发短信了。

   3G的盛行年代在2009-2013年,在这一时代中国自主研发的通信标准TD-SCDMA成为世界上主要的三大标准之一,虽然相较于其他两个标准起步较晚,但却是国内通信史上重要的里程碑。

   4G从2013年使用至今,中国移动4G采用了中国自主研发的TD-LTE网络制式。

软件和信息技术服务业发展规划(2016-2020年)

从1G到2G,移动通信技术完成了从模拟到数字的转变,在语音业务基础上,扩展支持低速数据业务。从2G到3G,数据传输能力得到显著提升,峰值速率可达2兆比特/秒(Mbps)至数十Mbps,支持视频电话等移动多媒体业务。4G的传输能力比3G又提升了一个数量级,峰值速率可达100Mbps至1吉比特/秒(Gbps)。相对于4G技术,5G将以一种全新的网络架构,提供峰值10Gbps以上的带宽、毫秒级时延和超高密度连接,实现网络性能新的跃升,开启万物互联、带来无限遐想的新时代。

二、中国在5G标准的制定中的领先地位

 标准由谁来制作

     5G 标准制定以企业为主,通过区域性研究平台合作进行。世界各地区的研究机构、运营商、设备制造商、标准组织都参与相关技术研究、开发实践和标准制定工作。通信技术的标准即端到端的系统性技术规范。


    3GPP就是负责制定整个这一套系统的技术规范。3GPP的全称是3rd Generation Partnership Project,中文叫第三代合作伙伴计划,成立于1998年12月,最初的目标是为了制定3G技术规范。其制定的3G和4G技术规范现在都成了全球通用的标准。3GPP中有七个标准组织,包括中、美、欧、日、韩、印,其中日本有两家。如果一个企业要参与通信标准的制定,就要加入七个标准组织中的一个,也就成了3GPP的个体会员,中国的华为、中兴、移动就加入了中国通信标准化协会,正在为5G标准化贡献力量。


标准的制定要经过以下五个流程:


第一步、早期研发。这部分是在3GPP之外进行的,一般是由组织成员提出愿景、概念和需求,并进行早期的研究。这些成员觉得这套系统或者这个功能非常有用,先行研究之后大家心里先大概有个谱了之后,提交给3GPP审核。

第二步、项目提案。任何组织成员都可以提案,但只有自己一厢情愿也不行,但必须有至少4个其他成员支持才可以。提交之后,经过3GPP内部的多轮讨论评估,标准制定组 (TSG) 最终给出决定,无非两种可能,要么是:这概念没太大需求,干脆不做了吧!要么是:这是一个好主意,如果这个想法实现了的话,上网速度可以提高一倍啊,提案已采纳,我们赶紧研究怎么做吧!如果被采纳的话,就进入下一阶段:可行性研究。

第三步、可行性研究。又经过多轮的讨论评估,3GPP内部针对这个提案输出一个叫技术报告的文档,然后提交标准制定组 (TSG)决策。结果也无非两种可能,要么是:这个提案在技术上不可行啊,实现限制太多代价太大,鸡肋,干脆不做了吧!要么是:不错,技术上可行!我们赶紧制定规范吧!如果被采纳的话,就进入下一阶段:技术规范制作。

第四步、技术规范。统一了思想,把复杂任务划分成多个小的模块,交给各个工作组去完成。当然,那些3GPP的个体会员也一直在献计献策,共同推动技术规范的进展。人多力量大,最终大家意见一致,规范完成,经过标准制定组决策之后,就可以发布了。发布之后,各个成员就可以遵从这些规范来研发商用产品,建造商用网络了。

第五步、商用。在技术规范的基础上搭建起商用系统的高楼大厦。当然技术规范不是完美的,在应用中发现有需要改进的地方,还经过需要一个变更请求的流程,把改进需求反馈回3GPP,使技术规范近一步完善。

    从以上的叙述来看,一个公司能够在标准的制定中起到关键的作用,需要可行性技术的支持。中国移动提出的SBA构架已被3GPP确认为5G核心网基础构架、中兴提出了Pre 5G技术和新型多址和波形技术、以中国华为公司主推的Polar Code(极化码)方案,成为5G控制信道eMBB场景编码方案等,目前5G中超过一半的标准都是中国企业提出的。

    一个公司能够在标准的制定中起到关键的作用,需要可行性技术的支持。中国移动提出的SBA构架已被3GPP确认为5G核心网基础构架、中兴提出了Pre 5G技术和新型多址和波形技术、中国华为公司主推的Polar Code(极化码)方案成为5G控制信道eMBB场景编码方案,目前5G中超过一半的标准都是中国企业提出的,中兴占了差不多两成。

三、5G的主要特征

5G的主要特征包括大带宽、低时延和海量连接

    在峰值速率、流量密度、频谱效率等各项关键能力均有大幅度的改善,5G相对于4G并不是功能上的扩展,更大的区别是万物的互联。5G的最低时延能够达到1ms,大约为4G反应速度的100倍,再举个例子,当痛觉从指尖传导到脑干,也就是相当于痛觉传导距离1米左右,需要花费29到200ms,这样对比起来就知道5G的低时延有多么可怕了吧。5G的体验速度将会达到100Mbps至1Gbps,这么高的速率必须要靠更大的带宽资源来支撑。为了拓展带宽,所以5G中数据传输介质电磁波的频率就会要求的非常高。

5G的主要特征包括大带宽、低时延和海量连接

    在峰值速率、流量密度、频谱效率等各项关键能力均有大幅度的改善,5G相对于4G并不是功能上的扩展,更大的区别是万物的互联。5G的最低时延能够达到1ms,大约为4G反应速度的100倍,再举个例子,当痛觉从指尖传导到脑干,也就是相当于痛觉传导距离1米左右,需要花费29到200ms,这样对比起来就知道5G的低时延有多么可怕了吧。5G的体验速度将会达到100Mbps至1Gbps,这么高的速率必须要靠更大的带宽资源来支撑。为了拓展带宽,所以5G中数据传输介质电磁波的频率就会要求的非常高。

    以中国移动来说三种标准的频率范围如下:

    4G:1880-1900MHz、2320-2370 MHz、2575-2635 MHz

    注:[1GHZ=1000MHZ  1MHZ=1000KHZ  1KHZ=1000HZ

    HZ:声波和机械振动周期循环时频率的单位即每秒的周期次数(周期/秒)。]

    现在5G的频率范围标准还没有制定,但是从我国5G研发试验首先将部署的是低频段来看,包括3.3-3.4GHz、4.4-4.5GHz、4.8-4.99GHz等,其中3.3—3.6GHz频段已经定为进行5G的试验频段。同时高频段24.75GHZ-27.5GH、37GHZ-42.5GHZ也正在筹备阶段。目前国际上主要使用的是28GHZ进行试验,这个频段也可能成为5G最先商用的频段。

从以上的对比来看,5G的频率比4G的频率高了一个数量级。

频率高了又会有一个问题出现,如下文公式所展示的

C(光速)=λ(波长)*v(频率)

    光速是一个定量,如果电磁波的频率变大,那么波长就会变小。

    一般5G的波长都在毫米级,这是5G的一大特点。电磁波有个显著的特点,频率越高(波长越短),就越趋近于直线传播,绕射能力就会越差,而且传播的过程中衰减也就越大。基于这个原因,在建设5G阶段,会建设很多的微基站来覆盖所有的区域,上游和终端中的所有与频率相关的器件都会更新换代。


四、5G性能需求

1、增强型移动宽带:主要场景包括随时随地的3D/超高清视频直播和分享、虚拟现实、随时随地云存取、高速移动上网等大流量移动宽带业务,要求承载网络提供超大的带宽。

2、高可靠低时延通信:主要场景包括无人驾驶汽车、工业互联及自动化等,要求低时延和高可靠性,需要对现有的网络的业务处理方式进行改进,使得高可靠性业务的带宽、时延是可预期可保证的,不会受到其他业务的冲击。

3、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,要求提供多连接的承载通道,实现万物互联,为减少网络阻塞瓶颈,基站以及基站的协作需要更高的时钟同步精度。

5G的主要应用场景

与4G的关键性能对比


五、5G发展过程中需要的技术及相关企业


5G发展过程中需要的技术及相关企业--基站系统

基站是无线信号覆盖和收发的核心环节,5G建设,基站先行,最先受益的当然是基站建设。上文提到由于毫米波的特殊性,决定了5G基站的分散的密度比4G基站的分散密度大的多,5G基站需求量较大。简单来说,基站设备包含三个部分:基带处理单元、射频处理单元、天馈系统。


  天馈系统包括馈线和天线,基站天线是用户用无线方式与基站设备连接的信息出(下行、发射)入(上行、接收)口,是载有各种信息的电磁波能量转换器。基站发射时,调制后的射频电流能量经基站天线转换为电磁波能量,并以一定的强度向预定区域(手机用户)辐射出去;用户信息经调制后的电磁波能量,由基站天线接收,有效地转换为射频电流能量,传输至主设备。基站天线性能的好坏,严重影响到移动通信的质量。

   射频处理单元主要就是将接收/发送往基带处理单元的数字/模拟信号进行A/D、D/A、数字上下变频、射频信号的调制解调,然后将这些要发送或者是要接收的射频模拟信号进行功率放大和低噪声放大,最终经由滤波器元件传送至天馈系统进行发射。


   基带处理单元主要完成信道编解码、基带信号的调制解调、协议处理等功能,同时需要提供与上层网元的接口功能。



产业链环节

企业名称

相关产品及业务



天线/射频

通宇通讯

基站天线和射频模块研发、制造

摩比发展

天馈系统射频器件供应商

华为

大规模天线和天线射频一体化研发、制造

摩比发展

基站天线和射频模块研发、制造



射频

大富科技

基站射频器件与模块研发、制造 

武汉凡谷

基站射频器件与模块研发、制造 





小微基站与室内分布

邦讯技术

小微基站产品与解决方案

京信通信

小微基站产品与解决方案

日海通讯

合作佰才邦,拓展小基站市场

盛路通信

室内分布天线、射频产品与解决方案


    通宇通讯(002792):公司是一家一直专注于移动通信系统中的基站天线、微波天线以及射频器件等设备的研发、生产和销售的公司,为移动通信运营商、设备集成商提供通信天线、射频器件产品及综合解决方案。其中微波天线的适应的频率范围为5GHZ-80GHZ,与5G的频率范围相匹配,这对于5G天线来说是一个有优势的技术储备。

    武汉凡谷(002194):该公司是目前国内比较大的天馈系统射频器件供应商。公司的主要产品包括双工器、滤波器、射频子系统等,其核心功能是通过频率筛选进行电磁波的过滤,以实现无线频谱的高效利用、保证无线通信的通信质量。其中滤波器为具有频率筛选功能的基础器件,双工器由成对的发送滤波器和接收滤波器组成,射频子系统是具有滤波功能和其它特定功能的独立产品。

    通信网络的建设具有一定的周期性,4G网络建设趋于成熟,国内通信网络建设速度低于市场预期,基站建设整体需求明显放缓,因此所有与基站建设相关的企业近两年的业绩都有所下滑,武汉凡谷近期表现也并不好,从其中报中看出该公司正在为抓住5G建设的机会做准备。

    盛路通信(002446):公司的业务主要是在通信、汽车电子和军工三大领域,在通信领域,公司基站天线、无源天线、室分天线、微波天线、汽车天线、终端天线等六大系列产品线不断完善,产品性能逐步提高。公司也在加强对5G技术探索和预研的提前布局。

    摩比发展(0947.H):公司为中国少数一站式无线通信天线及基站射频子系统供货商之一,公司的产品组合可分为三大组别:天线系统、基站射频子系统及覆盖延伸方案。在Massive MIMO方面具有技术优势但近两年的业绩有所下滑。

    东山精密(002384):公司是专业从事精密钣金结构件工艺设计、制造服务企业,全球最大的基站天线精密钣金零部件提供商。该企业有基站天线、滤波器等核心产品群。由于传输频率的增加,无论是发射端还是接收端,滤波器的使用量都会大量增加,该公司17年滤波器业务增速较快,在行业里有一定的知名度,应关注。

    5G 网络架构的产业链包括通信网络设备(SDN/ NFV 解决方案)、光纤光缆、光模块、网络规划运维等环节,其中最核心环节为通信网络设备及 SDN/NFV 解决方案。

    实现灵活、高效、支持多样业务、网络即服务是 5G 网络架构的总体目标,关键技术在于网络软件化(SDN/NFV)和网络云化。网络软件化是利用 SDN/NFV 技术实现网络架构解耦,其中 SDN 是面向网络架构的创新,NFV 是面向设备形态的创新。SDN/ NFV 解决方案即为重构的“新大脑”,最重要是基于不同的场景和流量的不同要求,灵活地来组合不同的功能模块,分配资源,以及提升网络的弹性。并且可以控制用户层,以及用户层的划分,实现网络切片的目标架构。

    NFV:网络功能虚拟化,网络功能软件从专有硬件解耦、虚拟化承载,网络功能可以快速部署、扩容、

升级,网络能力可以统一调度和自动化编排。

    SDN:软件定义网络,通过网络控制从设备的分离,进行集约化管理,实现网络的全局可视化、开

放和可编程,业务的按需定制和自助服务。

    网络云化:通过网络基础设施通用化、标准化、虚拟化,业务、IT 云化到网络云化,以及云延伸到网络管道和终端,实现云管端协同。

结合起来看NFV主动提供网络服务,这种网络服务通常运行在拥有虚拟机的专有硬件上,其中虚拟机被理解为模仿专用硬件的操作系统。借助NFV,虚拟机可以提供路由、负载均衡和防火墙等网络功能。资源不再局限于数据中心,而是遍及网络,加快内部运营的生产力。。例如,当一个数据包到达网络中的特定交换机时,网络中的策略决定了转发数据包的位置。利用SDN,网络管理员能够在整个网络中提供服务,而不需要考虑硬件组件。

    SDN和NFV都能提供网络切片所需的功能,5G网络切片的主要思想是在网络上创建和划分不同的业务,使运营商能够为这些业务提供最佳的支持。SDN和NFV作为网络切片的基础,允许使用武力和虚拟资源来提供某些服务。预计SDN和NFV将在网络切片中扮演重要角色的另一种方式涉及无线接入网(RAN)。在网络核心中,SDN和NFV将各个切片的网络组件虚拟化以满足特定的需求。网络切片可以通过从物理无线资源中映射到RAN中启用,预计NFV和SDN将被用于支持不同的RAN以及在这些RAN上运行的不同业务类型。

5G发展过程中需要的技术及相关企业--网络架构(SDN/ NFV 解决方案)

   


    以上概念比较抽象,简单理解就是该技术使网络的性能、弹性和开放性获得大幅提升,实现最大限度的硬件通用化和资源效率的最大化,从而高效支持多技术同时接入和跨技术的动态业务带宽聚合和负荷平衡,使得“网络自动配置,网络随需而变”,对加快网络的运营,数据的计算,对实现万物互联和低时延非常重要。通信网络设备解决方案(SDN/ NFV 解决方案)的投资能够占到整个5G产业链的40%左右。

5G发展过程中需要的技术及相关企业--网络架构(光器件模块和光纤光缆)

    光器件模块由光电转换器件组成,帮助信号在光纤中实现“电-光-电”传递的核心部件,发送端把电信号转换成光信号,通过光纤传送后,接收端再把光信号转换成电信号。光器件模块生产工艺要求比较高,工艺制作不好将大大影响其光路质量,导致无法与光模块对接,或者经常产生一些链路错包,影响数据转发等一系列问题。尤其是如今40G、100G这类高速光模块,对光模块的生产工艺提出了更多的要求,然而并不是所有的光模块厂家都能生产这种100G光模块,这也使得100G光模块的价格一直维持在高位。


    光器件产业链包括光芯片、光组件、光器件和光模块,光芯片和光组件是制造光器件的基础元件,其中芯片占据了技术与价值的制高点,国内仍然薄弱;光组件主要包括陶瓷套管/插芯、光收发接口组件等,中国为全球最大的生产产地,市场竞争激烈;光无源器件方面,连接器和分路器竞争激烈,波分复用器件门槛较高;光有源器件方面,技术含量高,国内企业在放大器和收发次模块方面具有一定优势;而光模块是由多种光器件封装而成,如光源、检测器等,国内高速光模块竞争力正在提升。 我国的光芯片自给率不足,进口依赖严重,目前正处在量变向质变转换的过程中。

5G在无线技术和网络技术的创新,为线缆行业带来了新的发展机遇,特别是光纤光缆领域,随着全球范围内光通信改造需求巨幅攀升,光纤光缆需求也将持续上扬。5G对光纤光缆的利好有以下几个方面:

(1)基站增加导致馈线使用量增加;

(2)基站增加导致基站之间连接光纤光缆增加;

(3)爆炸式增长的流量需求对回传/前传的承载需求越来越强烈对光纤光缆需求提高。

目前光棒依然紧缺。

5G发展过程中需要的技术及相关企业--网络架构


产业链环节

企业名称

相关产品及业务





  通信网络设备

(SDN/NFV 解决方案)


中兴通讯

无线网、接入网、核心网等通信设备,SDN/NFV

网络、未来网络演进、分组核心网等解决方案

烽火通信

传送网、运营商 IP、宽带接入等通信网络设备,SDN/NFV 解决方案


华为

无线网络、云核心网、IT 基础设施等通信网络设备,业务云化、网络云化和运营云化等解决方案

星网锐捷

交换机、路由器、网关等网络设备,极简网络、

物联网、呼叫中心等解决方案









光器件模块和光纤光缆

烽火通信

光纤、光缆、光器件一体化生产能力

亨通光电

光棒-光纤-光缆-光器件-通信服务的完整产业链

中际装备

高速光模块研发与生产

光迅科技

光芯片、光模块、光器件研发与生产

新易盛

光模块的研发、制造和销售

通鼎互联

光纤、普通光缆、室内光缆等线缆产业链

中天科技

棒纤缆一体化,“棒纤缆+ODN”全产业链


    光迅科技(002281):是国内光模块的领先者,国内比较大的光通信供货商,主营产品包括光纤放大器、DWDM、光连接器、光模块及其他光有源、无源器件,具备从芯片到器件、模块、子系统全系列产品的垂直整合能力。

    烽火通信(600498):烽火通信立足于光通信,并深入拓展至信息技术与通信技术融合而生的广泛领域,长期耕耘国内外的运营商和信息化市场。经过几十年的积累,掌握了光通信核心技术,实现了光通信设备、光纤光缆和光器件芯片的全产业链布局。坚持保持在高端、关键核心技术方面的研发力度,每年 10%以上收入投入研发核心和前瞻技术。公司在超高速传输(400G/1T)、超大容量、超低时延、超高精度时钟同步、网络切片等多方面提前做好了布局,持续深耕网络承载解决方案,发布了面向 5G 时代的 FitHaul 解决方案,提前布局 5G 网络重构领域。

    亨通光电(600487):亨通光电是我国光通信产业链最为完整的主力供应商之一,包括光通信产业、电力电缆产业、新兴产业三大板块,拥有全球领先的光纤通信和量子保密通信核心技术,提供光纤光网、海洋光网、智慧海洋工程、量子保密通信系统解决方案及 EPC 总包服务。公司积极拓展光通信、电力电缆产业向新一代光棒、电力 EPC 方向发展,并积极培育海洋工程、新能源汽车、量子通信等业务,在海外并购了印尼 Voksel、南非Aberdare、西班牙 Cablescom、葡萄牙 Alcobre 等公司,并于 2016 年先后完成股权交割;2016 年巴西工厂建成投产,向里约奥运供应光缆用于场馆通讯建设。公司初步形成了沿着的产业布局。公司将继续受益于 5G 无线基站前传和回传等网络建设的光纤光缆新需求。

    中天科技(600522):公司的主营业务为光通信、电力传输、新能源、海缆,其中光通信形成了“棒纤缆一体化”即在上游能够生产光纤预制棒,下游能能够生产光纤光缆。也是国内率先建成海底光缆完整生产线,拥有海底光缆制造的核心技术的公司。

特发信息(000070):公司是国内最早开拓并专注于光纤光缆、配线网络设备及通信设备研制、生产的企业之一,具有完整的销售服务体系。

    中际旭创(300308):公司收购全球领先的高速光通信模块供应商苏州旭创,强势切入光模块领域。苏州旭

创主要从事 10G/25G/40G/100G 等高速光模块的研发、设计和制造,开发大容量、小型化、低功耗、低成本的高速光模块,为云计算和数据中心、数据通信、长途传输、无线接入等领域提供光模块及相关解决方案,成立于 2008 年 4 月,初创团队包括美国著名的创投家、海归博士以及国内外优秀的科技和市场人员。40G/100G 高速光模块销售量占比近八成,在国内光模块市场具有明显的领先优势。应用领域主要为数据中心,70%收入来自海外 Google、Amazon 等云计算客户,将持续受益于数据中心扩建与升级的光模块需求。另外,5G 网络的建设将带来前传、回传和传输网络25G/100G 高速光模块的新增需求。

5G发展过程中需要的技术及相关企业--网络架构(网络规划运维)


    网络规划运维包括无线接入网、业务承载网等前期规划设计以及直放站系统、基站远端射频单元(RRU)等网络优化覆盖设备和相关软件产品的设计、开发和制造;为国内各大移动运营商提供室内室外网络优化覆盖解决方案服务;以及为国内各大移动运营商提供网络测试分析、调整等网络优化技术服务。


主要业务

业务特征

规划设计

无线室内外协同规划设计、无线网络规划、频率规划

系统集成

无线网、接入网、传输网等网络集成,计算机网络系统集成

网络代维

无线基站/直放站维护、电源维护、传输及数据网设备维护

网络优化

无线网络评估、整治、优化、专项网络优化

产品开发

通信网络专业软硬件产品开发、网络优化产品、工具开发


产业链环节

企业名称


相关产品及业务




网络规划运维

杰赛科技

通信网络与电子工程咨询、规划、设计和优化

日海通讯

运营商、ICT 设备商、系统集成商通信网络解决方案、设备和服务

三维通信 

移动通信网络覆盖、网络优化与运维解决方案

华星创业

移动通信网络的规划设计、工程建设、室分工程、网络基础代维、网络测评优化、无线测试系统


    5G 面向应用场景的产业链环节在于系统集成与应用服务,主要包括系统集成与行业解决方案、大数据应用、物联网平台解决方案、增值业务和行业应用等部分。

    各环节的主流厂商包括系统平台综合集成的华为、中兴通讯、烽火通信、新华三、星网锐捷,大数据应用的东方国信、天源迪科、拓尔思,物联网平台与解决方案的宜通世纪、高新兴、拓邦股份,增值业务服务与平台的北纬通信、拓维信息、四维图新、梦网荣信等。

    中兴通讯:中兴通讯是海内外运营商重要的通信设备供应商,国内第二大通信设备供应商(仅次于华为),各系列电信产品均处于市场领先地位,与三大运营商建立长期稳定的合作关系,长期致力于无线网、接入网、核心网等通信设备的研发生产,SDN/NFV 网络、未来网络演进、分组核心网等解决方案的研究应用。2009 年开始相关 5G 技术的研究,并每年将投资 20 亿元用于 5G 研发。公司深度参与 5G 标准化进程,提出了新波形技术 FB-OFDM,统一帧结构 UFS 和面向大连接的关键技术 MUSA。今年 4 月份在 3GPP 中兴通讯主导 5G NR 重量级核心项目 NOMA 立项成功,并担任了重要的领导席位。在 5G 的商用化产品开发方面保持了领先地位,与中国移动开通了我国首个 5G 预商用测试基站。在全球通信网络设备市场中中兴占6%以上的份额,是全球第四大通信网络设备提供商,排名前三的有华为(20%),爱立信(14%),诺基亚(14%)。近日,中信通信发布消息称再投467亿开发5G产品。随着5G建设的深入,18、19年中兴的业绩会迎来爆发点。

5G发展过程中需要的技术及相关企业--终端设备

    终端设备包括传感器、基带芯片、通信设备。

    传感器:大多数传感器的工作原理是物理效应的应用,诸如压电效应,磁致伸缩现象,离化、极化、热电、光电、磁电等效应。利用各种物理效应将被测信号量的微小变化转换成电信号。

    目前传感器的主流发展方向是微机电系统(MEMS)。MEMS 是指尺寸在几毫米乃至更小的传感器装置,其内部结构一般在微米甚至纳米量级,是一个独立的智能系统。MEMS 因为具有微型化、智能化、多功能、高集成度等特点,非常适于大批量生产,成本很低。所有类型的 MEMS 中,加速度计、压力传感器由于广泛应用而在细分产品市场份额居前列。物联网、云计算、大数据、智慧城市更为MEMS传感器创造了良好的市场空间,农业、环保、食品检测、智慧医疗、健康养老、可穿戴设备、机器人、3D打印也为MEMS传感器技术的提升和应用创新拓展了思路。

    近十年来,中国的MEMS传感器产业生态系统逐步完善,已形成从技术研发、设计、生产到应用的完整体系, 部分细分领域已跻身世界领先水平。但是在国内没有具有规模效应的企业,出货量上不去,价格竞争使得盈利困难。与MEMS相关的涉及公司中应关注歌尔股份、欧菲光和瑞声科技。

基带芯片:基带芯片提供商处于终端设备产业链的顶端, 决定着产业链发展与业务走势。基带芯片一般

是集成电路的载体,是集成电路经过设计、制造、封装、测试后的结果。

    芯片行业市场调查分析报告显示,在国产芯片市场飞速发展的情况下,必须正视的一个现象是,尽管国内芯片企业掌握的专利技术很多,但是真正的核心技术很少。芯片产业存在两极分化,在技术门槛较低的消费类电子市场,芯片企业基本上跟随海外巨头,但能够做到原创性研发和技术自主可控的企业仍然较少。国内华为做的还行,展讯、大唐电信主要涉及的是中低端市场。


    通信设备:通信模块提供商芯片厂商的 “ 搬运工 ”,  起承上启下与产业衔接的关键作用。基于基带芯片的通信模块,技术复杂度相对较低。可关注中兴通讯、广和通。

    终端天线:天线的基本功能是发射和接收无线电波,充当能量变换器,发射时把高频电流转换为电磁波,接收时把电磁波转换为高频电流。5G 渐行渐近,多层 LCP 天线非常适用于毫米波高频段,有望成为手机天线的主要发展趋势,采用LCP 材料介质损耗与导体损耗更小,极大地缩减了占用空间。

无线充电:无线充电的主要推动因素有以下两个:

一、5G 手机要新增大量的射频模组(天线、移相器、滤波器、功率放大器、开关等),而现有的手机追求轻薄化,手机内部空间已得到充分利用,如果要新增射频模组,势必缩小现有手机内部其它零部件的体积,这种实现起来难度较高,而且成本会大幅增加。随着手机无线充电技术的成熟,手机有线充电将取消,手机内部的有线充电接口模块将被取消,可以释放手机内部空间,为 5G 手机新增射频器件铺平道路。

二、5G 手机要新增大量的射频器件,5G 的网速是 4G 的 1000 倍,手机耗电量将大幅增加,华为2017年 2 月完成了 5G 手机样机的场外试验,电池只撑了 3 个小时,所以 5G 时代,如何解决手机的续航能力也是一大难题。

从这两个方面进行分析,无线充电的功能就会显得尤为重要了,更多的手机终端搭载无线充电后,将很快促进共享无线充电产业的发展,无线充电生态链发展成熟后,到处都有无线充电发射端,我们的手机随时都可以充电,手机续航的问题也就会迎刃而解了。

    手机射频器件:射频器件是无线连接的核心,凡是需要无线连接的地方必备射频器件。在无线通讯中扮演着两个重要的角色,即在发射信号的过程中扮演着数字信号转换成高频率的无线电磁波信号;在接收信号的过程中将收到的电磁波信号转换成数字信号。

    在射频模块中,射频滤波器可以将带外干扰和噪声滤除,以满足射频系统和通讯协议对于信噪比的需求,发挥着至关重要的作用。

    从这两个方面进行分析,无线充电的功能就会显得尤为重要了,更多的手机终端搭载无线充电后,将很快促进共享无线充电产业的发展,无线充电生态链发展成熟后,到处都有无线充电发射端,我们的手机随时都可以充电,手机续航的问题也就会迎刃而解了。

    手机射频器件:射频器件是无线连接的核心,凡是需要无线连接的地方必备射频器件。在无线通讯中扮演着两个重要的角色,即在发射信号的过程中扮演着数字信号转换成高频率的无线电磁波信号;在接收信号的过程中将收到的电磁波信号转换成数字信号。

    在射频模块中,射频滤波器可以将带外干扰和噪声滤除,以满足射频系统和通讯协议对于信噪比的需求,发挥着至关重要的作用。

    在终端设备领域,我国企业的生产工艺技术成熟度都比较高,可以关注的企业有信维通信、立讯精密、电连技术。

5G发展过程中需要的技术及相关企业--终端设备(信维通信)

信维通信:主营业务有传统天线、无线充电、O 型弹片、射频连接器、电磁兼容器件、滤波器等。天线加无线充电器与射频器件的收入比例大约为3:1。


主要产品:

1、无线充电产品:无线充电目前主要有两种技术方案,分别是磁感应和磁共振。磁感应充电的原理类似于变压器,充电板与接收端各有一个充电线圈及磁芯,充电板与接收端对齐后即可实现高效率的无线充电。磁共振的原理利用充电板与接收端一致的斜振频率下,共振实现的能量传输。

    磁感应充电的特点是适合短距离充电、转换效率高、成本低,但是充电板与接收端是否对齐直接影响充电效率金属感应接触会发热。磁共振的特点是适合远大功率充电、转换效率适中、充电板与接收端未对齐时不影响充电效率,但是成本较高。

    信维通信在前几年已开始研究、储备无线充电技术,以上两种技术方案都有储备,目前拥有国家级的射频测量实验室,在相关的新材料方面研发投入持续加大,具有在无线充电领域提供测试、研发、设计及制作等一体化解决方案的优势,技术较为领先。也有了千万级的量产出货经验,公司早在16年就给三星供货1亿部,三星公司是信维公司现有存量业务关系的维系,18年原本大家认为能够拿到苹果无线充电产品的50%,但是最近又有消息爆出只拿到15%,这在一定程度上影响了股价,具体能够拿到多少订单还得继续跟踪。

     目前无线充电的的渗透率不到10%,市场空间大,如果无线充电的接受度能够提高按预期增长,18年的增长率能够达到50%。则提前布局信维会享受到无线充电时代的红利。

2、天线系列产品:目前手机天线以 FPC 和 LDS 为主,一台智能手机 FPC 天线大概 4-5 元,LDS 天线大

概 5-15 元不等,FPC 大约占 70%的比重,LDS 在高端机型上用的较多。LDS 天线技术(激光直接成型技术)利用激光镭射技术直接在成型的塑料支架上化镀形成金属天线 pattern。LDS 技术具有 3D 结构,设计灵活,工艺简单,生产周期短等高设计弹性特点。更重要的是,LDS 天线更加稳定、能避免内部元器件的干扰,节省出更多的设计空间,让手机做得更加纤薄。在目前手机精品化和轻薄化的趋势下,LDS 取代传统的 FPC 天线的劲头很大。信维的天线产品主要是以LDS 为主。

      公司在天线方面在国内属于领先地位,在全球的天线行业也能排进第一梯队,覆盖的客户有苹果、三星、华为、Oppo、Vivo等手机品牌,近期有传闻信维丢失了LCP天线的订单,对其股价影响非常大,这也是难免的,毕竟苹果是信维的大客户。

3、滤波器:在滤波器方面信维一直在加大投入,是公司重要的长期战略选择,信维通信将投资五十五所所控股公司德清华莹1.1亿元(五十五所持有德清华莹65.76%股权),并取得德清华莹19%左右的股权,德清华莹为国内最早研制生产声表面波(SAW)滤波器产品企业。

      但是实际上,就滤波器而言,国内基本上依赖进口,该市场主要由日美等厂商所霸占,市场占有率高达90%,尤其在高端射频前段模块更是如此,如SAW滤波器,主要由Skyworks(苹果供应商)、村田、TDK、太诱等主导,而在BAW以及FBAR滤波器方面,则主要由Qorvo所主导,所以国内华为、OPPO和vivo等出货量较大的手机厂商都是采用Skyworks的滤波器。

     信维在滤波器方面的业绩还需要时间来体现。

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