国内PLC光分路器产业分析

国内PLC光分路器产业分析目录一、FTTH产业分析二、PLC市场分析三、PLC产业链介绍四、PLC产业的一些思考五、PLC行业预测一、FTTH产业分析在上个世纪的最后五年，DWDM技术将光纤通信行业带入第一个春天并在2000年达到发展最高峰，之后，由于光纤设施的过度敷设，整个光纤通信行业被拖入了一个持续三年的萧条期。2004年之后，因为FTTH的发展和应用，光纤通信迎来了行业的第二个春天，而且经过萧条期的理性调整之后，行业的发展也更加稳健。光纤通信网分骨干网、城域网和接入网三级，如图1所示，FTTH（广义的FTTH概念包含光纤到楼FTTB、光纤到路边FTTC、光纤到节点FTTN、光纤到驻地FTTP等接入方式）隶属其中的接入网部分，在面对终端用户的“最后一公里”解决方案中，FTTH被认为是最好的解决方案，可以全面融合传统语音、数据、CATV、高清IPTV等几乎所有接入业务。1、FTTH概述基于PON（PassiveOpticalNetwork）技术的FTTH已经被提出十年，并于2004年首先在日本进入快速发展阶段，随后在韩国和北美开始大规模的部署，欧洲的部分国家也已启动FTTH建设。日本和韩国在全球FTTH发展中处于领先地位，其FTTH用户数量已经超过ADSL（AsymmetricDigitalSubscriberLine非对称数字用户线环路），成为最主要的接入技术。北美地区则是目前全球最大的FTTH新兴市场，预计其市场容量将会远远超过日本和韩国。图1.光纤通信网的三级架构2、带宽需求驱动FTTH发展FTTH是作为DSL和CATV等宽带接入技术的竞争者进入市场的，在一些FTTH发展较早的国家，FTTH已经取代DSL成为首选的宽带接入方案，而在其他国家，FTTH仍处于起步阶段。随着网络业务的拓展，人们对带宽的需求将会不断增长，中国网通研究院的唐雄燕博士分析了各种网络业务对带宽的要求，如图2所示，以此为基础预测了未来数年内用户对带宽的需求，如图3所示，预计到2010年用户对带宽的需求将达到下行4-15M和上行2-4M，2010年之后的远期将达到下行20-30M和上行4-10M，DSL和CATV显然不能满足这样的带宽需求，作为带宽和成本折中的FTTB+LAN只能提供4M的下行带宽，也不能满足远期带宽需求。随着用户对带宽需求的增长，FTTH取代DSL和CATV是大势所趋，而FTTB+LAN也只能是一种过渡的接入方式，最终也将被FTTH取代。图2.各种网络业务对带宽的要求图3.家庭接入带宽需求预测3、FTTH市场分析我们首先以日本为例来分析FTTH的发展趋势，日本的FTTH应用起步于2002年，在2004年进入快速发展阶段。从图4和图5中可以看到，日本的DSL用户数量自2006年第一季度首次开始下滑，而FTTH用户数量以每季度约80万户的速度稳步增加，宽带接入的总增速则为每季度50-70万户。截至2008年3月底，日本宽带网络用户达到2875万，其中DSL、FTTH和CATV用户数分别为1271万、1200万和387万，占宽带用户总数的比例分别为44%、38%和13.5%。从日本宽带接入的发展情况可以看到，FTTH占领了几乎所有的新增宽带接入市场，同时在逐步蚕食DSL的现有市场，因为一些DSL用户因带宽需求增长，正在抛弃DSL转而选择FTTH。可以估计，在2008年第二季度末，日本的FTTH用户数量已经超过DSL用户，而且可以预计，FTTH取代DSL的速度也会逐步加快，并在未来5年内完全替代。图4.日本宽带接入发展趋势图5.日本宽带接入发展趋势（比例）PLC作为FTTH产业链中的一个重要环节，在目前仍是一个技术密集和劳动密集型产业，在未来2-3年内将变成一个劳动密集型产业，同其他光器件产业的发展轨迹类似，全球的PLC产业将大部分集中到国内进行生产，尤其是其中的封装环节，因此有必要对全球的宽带接入和FTTH市场进行分析。据市场咨询公司KMI统计，截至2007年底全球宽带用户已经达到3.7亿，如图6所示，而另一家研究机构Gartner指出，这个数字将在2012年达到5亿。贝尔实验室曾在OFC2008会议上对全球FTTH发展趋势作了统计和预测，如图6所示，预计到2010年的近期和2012年的中期，全球FTTH用户将分别达到5500万和1.1亿。进入2007年以来，由于宽带市场渐趋饱和，日本的FTTH发展已经放缓步伐；韩国的FTTH一如既往的高速发展，并计划到2010年将FTTH普及率提高到70%；在欧洲，由于两大运营商法国电信和德国电信加大了FTTH推进力度，我们增加了对欧洲市场的预期值；在中国大陆，由于成本和政策因素的制约，我们调低了市场预期；中国台湾和中国香港都在大力发展FTTH，FTTH的普及率将会迅速提高。基于以上考虑，我们对近期（2010年）和中期（2012年）的全球FTTH市场预测如表1所示，扣除已有的FTTH接入用户数量，我们得到近期和中期的市场容量分别为3500万户和8000万户。图6.全球宽带接入发展趋势图7.全球FTTH发展预测表1.全球FTTH市场预测（单位：万户）国家和地区日本韩国北美欧洲中国台湾香港全球2008年1,2806003301407570602,5002010年2,0001,0008007001,2002501306,000近期市场7204004705601,125180703,5002012年3,0001,2001,8001,5002,50050018010,500中期市场1,7206001,4701,3602,4254301208,000韩国、中国台湾和中国香港等三个经济发达地区现阶段仍主要采用过渡的FTTB+LAN接入模式，在中期将必然会出现带宽升级的市场需求，这些升级用户不会增加FTTH普及率，但是需要更多的PON网络设施，包括我们所关心的PLC产品。4、国内FTTH发展现状国内于2004年9月在武汉启动FTTH试点工作，最早参与试点的电信运营商和设备供应商分别是武汉电信和烽火科技，到目前为止，已经在全国各省市建成了试点小区，探索了针对新建小区、老社区改造和农村信息化等不同用户群体的FTTH建设模式。根据试点经验，确定国内FTTH建设模式不是一步到位，而是以FTTB+LAN（光纤到楼+局域网）为主，这种方案可以尽力挖掘现有的铜缆资源以降低成本，而对特殊用户群体则采用针对性的建设模式，如别墅小区采用一步到位的FTTH模式，农村信息化采用光纤到村+LAN模式。FTTH在技术上已经非常成熟，影响其应用的三个主要因素是敷设成本、带宽需求和产业协调。FTTH的敷设成本由PON网络、有源设备和人工成本三大部分构成，表2中列出了中国、美国和日本三个国家的FTTH敷设成本构成比例，与其他两国不同的是，中国的人工成本要低的多，而PON网络成本占到了45%。由于国内采用了成本和带宽折中的FTTB+LAN方案，每户的接入成本已经降到2000元，与早期的ADSL接入成本相仿，已经初步具备了大规模部署的基础，而规模效应又会促进成本的进一步下降，在成本与应用这个“鸡生蛋，蛋生鸡”的怪圈中，只有迈出第一步，才有可能进入良性循环。引领全球FTTH发展的日本，最初就是将FTTH作为一个国家战略行为，由政府主导FTTH的发展进程。在国内，政府部门也开始扮演这种角色，比如在FTTH试点工作中引领全国的武汉市，为了进一步将武汉打造成国内FTTH产业的领头羊，推出了一系列优惠政策，运营商每安装一户光纤，政府都会补贴一定的政策资金，但是要求整个产品链尽量采用本地厂商的供货。表2.各国FTTH敷设成本的构成比例国家PON网络有源设备人工成本中国45%25%30%美国25%20%60%日本20%20%55%推动FTTH发展的最大驱动力终究是带宽需求，而其中的杀手级应用是IPTV。网络视频产业目前仍处于起步阶段，一旦发展起来，带宽需求将产生爆炸式增长，推动FTTH快速发展。FTTH推广应用面临的第三个问题是产业协调问题，被称为带宽杀手的IPTV业务，其版权属于广电系统，而位于信息产业链顶端的固网运营商，长期处于强势地位，不甘偏居网络业务的承载方，广电系统与固网运营商之间的协调和利益分配问题仍有待解决。2008年1月，国务院发布了国务院办公厅转发发展改革委等部门关于鼓励数字电视产业发展若干政策的通知（国办发[2008]1号，简称国务院“1号文”），打破了广电和电信之间的壁垒，以文件形式规定二者可以“相互准入”。2010年国务院常务会议决定加快推进电信网、广播电视网、互联网三网融合，并审议通过了推进三网融合的总体方案，FTTH迎来了可贵的发展契机。无论如何，FTTH在国内的推广应用是大势所趋，因为：第一，传统的语音业务已经充分发展，很难再有增长，宽带接入是固网运营商业务中的亮点，目前的ADSL对带宽的挖掘也似乎走到了尽头，而FTTH最有希望实现“三网融合”，产生新的业务增长点。第二，国际铜原料价格大幅上涨，而光纤价格大幅下跌，已经降到80元/公里，“铜退光进”是大势所趋。中国拥有全球最多的互联网用户，现阶段也是主要采用FTTB+LAN接入模式，由于带宽需求的增加和经济的发展，在中远期将会有很多用户直接选择FTTH接入，可以预见，国内的FTTH市场将会分步释放，其市场周期更长。二、PLC市场分析PLC是平面光路的简称，最常用的PLC产品有光分路器和AWG两种，本文中PLC特指光分路器。PLC光分路器的市场容量直接取决于FTTH的市场，日本、北美、欧洲采用一步到位的FTTH接入模式，每个用户配置一个专用的ONU；韩国、中国大陆、中国台湾和中国香港采用的是FTTB+LAN模式，多个用户共享一个ONU；每个ONU对应一条光纤链路，也就是对应PLC光分路器的一个通道，而且考虑到网络的可靠性，必须对每条光纤链路进行备份。基于以上考虑，我们预计到2010年的近期和2012年的中期，全球光纤链路需求分别为4000万条和1.1亿条。日本和美国的FTTH网络，主要采用1:4和1:8两级分光，国内主要采用1:32一级分光，折算成1:32的光分路器，近期和中期市场容量分别为125万只和344万只，平均50万只/年和76万只/年。如果全球需求量的80%在国内生产（包括国内企业自主品牌生产、为外企OEM生产和外企在国内设厂生产），近期和中期市场容量将分别达到40万只/年和60万只/年，参考其他光器件的发展轨迹，这是完全可能的。三、PLC产业链介绍基于PLC技术的光器件结构和封装形式如图8所示，其生产链可分为三个主要环节：PLC芯片、光纤阵列和器件封装。图8.PLC光分路器结构1、PLC芯片PLC光分路器芯片通常以二氧化硅光波导和玻璃光波导两种工艺制作，两种工艺的制作流程分别如图9和图10所示；制作好光波导的圆片如图11所示，划片之后的芯片如图12所示；光分路器芯片由多个Y分支串联而成，如图13所示。国内的二氧化硅光波导工艺线，到目前为止仅能用于研究用途，尚未推出商用化的芯片产品。对于玻璃光波导，国内已有多家科研院所进行研究，但仍有待最后的技术冲刺。二氧化硅光波导与玻璃光波导相比，后者具有成本低和耦合损耗小的优点，占领了光分路器芯片的绝大部分市场。图9.二氧化硅光波导的制作工艺图10.玻璃光波导的的制作工艺图11.光波导圆片图12.光波导芯片图13.PLC光分路器芯片到目前为止，国内企业都是进口PLC芯片进行封装。2、光纤阵列不同于PLC芯片，光纤阵列（FiberArray，FA）属于劳动密集型产品，其生产环节正在逐步向国内转移，如日本公司出售的光纤阵列，很多都是由国内OEM工厂代工的，或者直接在国内设厂生产。光纤阵列中的关键技术有两个：高精度的V型槽和高可靠性的胶水。高精度的V型槽一般采用温度特性好的石英玻璃材料，通过机械精加工制作而成。在PLC光分路器的输入端还需要一个单通道的光纤阵列。图14.V型槽和U型槽端面图15.V型槽和U型槽芯片用于光纤阵列的胶水应具有耐高温高湿特性，而且需要足够的硬度以便于光纤阵列的端面研磨。3、器件封装与光纤阵列相比，PLC器件