1、F5G赋能千行百业推动数字经济转型升级2021年年1月月全球光通信产业白皮书全球光通信产业白皮书目录目录全球光通信产业白皮书|1致读者致读者2第三章：政策与需求的双重利好：中国光通信市场展望第三章：政策与需求的双重利好：中国光通信市场展望65政策驱动要素及其利好场景识别.市场需求及其利好场景识别.6773第五章：产业启示第五章：产业启示91产业的发展离不开政府的宏观支持.产业生态的建立离不开资产学研体系的供血.关键应用场景的投资将为产业发展提供养分.9396100第二章：技术与应用的相互推进：全球光通信新兴应用场景展望第二章：技术与应用的相互推进：全球光通信新兴应用场景展望8技术场景升级助力全
2、球领先技术的跃进，打造激活新时代的“有机养分”.光通信应用场景升级驱动万物互联的落地，链接迎合新时代的“播种途径”.基建场景升级升级网络架构、软硬件性能，培育适合新时代的“健康土壤”.101259第一章：光通信产业发展历程第一章：光通信产业发展历程3回溯历史：人类文明的发展离不开科技的进步.放眼未来：光通信赋能“光联时代”迈入人类文明新纪元.47第四章：产业展望和资本市场洞察第四章：产业展望和资本市场洞察79全球固网光通信市场规模测算.资本助力光通信产业发展.8185致读者致读者与移动网络的演进一样，在前几代固定网络基础上，F5G在联接容量、带宽和用户体验三个方面均有飞跃式提升。在技术驱动光网
3、络代际演进、市场拉动企业网络变革升级的双重作用下，全光连接的F5G网络正在掀起新一轮的基础设施建设与应用场景发展机遇。第一章光通信产业发展历程回溯历史：人类文明的发展离不开科技的进步回溯历史：人类文明的发展离不开科技的进步人类社会面临的第二个趋势是泛智能化人类社会面临的第二个趋势是泛智能化我们身边的电子设备将不仅变得越来越多，也将持续变得更加智能并且能够实现更广泛的功能，而这些功能当中，有相当一部分是需要远程联网才能实现的。例如数字孪生，通过模拟数字实物进行动态仿真，从而达到提高效率、节约成本的目的。所有这些操作的实现，都需要相关信号从人类的大脑到设备的处理器之间精准且及时地传递，而光通信“网
4、络”正是这个信号的桥梁。随着未来智能设备的进一步增加以及联网化，越来越多更具有未来感和充满想象力的功能将逐一实现，甚至部分的作业指令能够在执行中途进行灵活编辑，而另一部分的指令则可以包含许多复杂的步骤与指示。这些智能设备和我们的生活息息相关，也因此，泛智能化的趋势对于光通信网络提出了更强的稳定性、可靠性以及更大规模终端互联的要求。第三种趋势是感官的极限化第三种趋势是感官的极限化众所周知人类的欲望是无穷的，对于更好感受的追求也是无止境的。而本质上阻碍这种追求的是现实的制约，所以在过去的现实中我们可以看到，消费者们可以忍受标清视频，也可以忍受预先把视频下载到硬盘里或者U盘中再行观看。但是随着网络能
5、力的提升，这些古老的用户习惯早已经烟消云散，不再复回。现在，苛刻的消费者们已经不可能再忍受这样的娱乐方式，相反其所追求的是8K视频、互动的超清VR体验以及几乎没有延时的大型云游戏等。8k电视上市后，全球出货量年复合增长率预期高达134%，而4k电视出货量的增速放缓至约18%。由此可见，新技术的出现会提升人们的消费需求，从而推动技术不断升级，提供更极致的体验。从实现要素来看，显示设备技术的提升也逐渐使得分辨率能够几乎达到肉眼没法分辨的精度，互动的时延也将逐渐低到大脑难以察觉的边界。因此，以后我们的娱乐生活将是一种超清、沉浸、实时及互联式的体验。有趣的是，随着消费者习惯的快速改变以及媒体的大肆宣传
6、，面对这一轮新的感官体验升级，消费者比以往都要更加期待与迫切，也因此我们的光通信网络需要能够尽快升级以提供更大的带宽，甚至直接通过光信号实现娱乐内容的传递与展现，从而真正消除消费者们追求感官极限的现实制约因素。全球光通信产业白皮书|4纵观古今，人类文明的发展离不开科技的进步。伴随着瓦特发明蒸汽机，以机器生产代替手工劳动，极大地提高了生产力，人类历史从农耕文明向工业文明过渡，进入了“蒸汽时代”；电力的发明与应用，促使劳动效率不断提升，电力取代蒸汽深入生产与生活领域，人类居住环境获得全面改善，人类文明从“蒸汽时代”进入了“电力时代”；伴随着电子计算机的发明与网络的普及，人们逐渐开始利用网络作为交互
7、手段，人类文明打破物理空间限制，全面迈向“信息时代”。而纵观人类信息化和全球数字化的进程，此刻的我们正处在全新一轮变革的风口之上，数据、通信与算力的可获得性正在以指数级的速度增长，与此同时，企业、机构和消费者对于数字化世界的要求也在以前所未有的速度提升。我们认为，在此时间节点上，未来人类社会及数字世界将共同受到五种大趋势的综合影响，催生出新的技术、场景与基础设施。这五种趋势分别是，联接场景化、泛智能化、感官极限化、需求峰谷化与网络两极化。受到疫情的影响，无论是为了居家隔离，或是为了避免传染，全球人类的移动性正在大打折扣，人们也开始反思自己是否真的需要物理上的移动，例如去公司、去医院或是去学校。
8、假如存在一种更好的技术，能够实现几乎所有事务的远程化交互与处理，那么“亲临现场”的重要性将有所下降。这是我们认为的第一大趋势：联接场景化这是我们认为的第一大趋势：联接场景化越来越多的线下场景，被互联网赋能，人们将不再需要亲临现场，就能接收到现场的所有信息，甚至远程与现场完成交互。而这种“现场”的定义可能非常广泛，包括了学校、医院、办公室、银行、政府事务中心、体育馆、演唱会现场、健身房等一系列场所。这些地方可能集中，也可能分散，或存在于市中心，也可能非常偏远，而同样的，网络另一端所连接的用户，也可能分散在各个角落。以联接场景化最为深入的购物场景为例，2015-2021年全球电商销售额在全球零售总
9、额当中所占份额由7.4%上升到17.5%。因此，为了实现更多场景的互联互通，提供现场与用户的实时连接，势必会需要一张足够强大的光通信网络，其能够连接足够多的终端，并且支撑特定场景下的实时网络互联及超大带宽等要求。为满足以上五种趋势，传统的F1G、F2G、F3G已经难以为继，甚至F4G的通信网络也显得力不从心，人类数字世界的光通信网络迫切地需要进行一轮新的升级以往，我们经历了从F1G到F4G的代际演进。伴随着通信技术的高速发展，网络通信速率从F1G时代的64Kbps，提升至目前的100-500Mbps。带宽的提升，使得网络能够承载更多的信息，为应用的丰富提供了可能（见图1）。F1G通过电话铜线传
10、输模拟信号，满足了语音通话需求，也提供了非常基础的拨号上网服务。F2G使用宽带接入了互联网，数据传输速度的提高，使互联网网站和门户网站得到普及。电子邮件在企业中变得更加普遍，得到更广的应用；个人用户也可以开始使用简单的在线通信工具。F3G进一步推动多媒体成为重心，支持高清电视、电话和在线游戏等应用。F4G时代超过100Mbps的数据传输速率，大大提高了用户通过互联网访问多媒体的速度，高清电视、视频直播、超清视频会议等逐渐普及。到F5G时代，VR/AR、智能电网、智慧医疗/互联网+医院、智慧农业、智能交通、智慧校园等新兴场景如雨后春笋般不断涌现，并从此逐渐融入我们的日常生活之中。随着技术的不断升
11、级，以铜线为基础的通信材料劣势逐渐显露。原本的铜线受限于传输速率与传输质量的问题，已无法满足人们对于传输速率的需求，逐渐成为通信传播的瓶颈。而光纤则完美地解决了其在传输上的弊端，以光纤为代表的光通信技术应运而生，其在传输速率与传输质量上的提升，完美地契合了人们对于高带宽的需求。伴随着光通信的逐步普及，也预示着人类文明将步入又一新阶段光联时代光联时代。第四种趋势可以称作网络需求的波动化第四种趋势可以称作网络需求的波动化回顾历史，我们可以发现直到10年前，消费者们对于家庭网络的投资仍然是以需求驱动为主。但是，随着光通信能力的提升，通信网络的提速、增效和降本不断为消费者带来了切实的好处，运营商也更加
12、积极地响应政策，持续进行大规模的宽带家庭入户建设，终于，人们开始在一些闲余时光开始享受到了宽带的冗余。但与此同时，需求的波动性却也正变得越来越高，随着互联网巨头们创造了一个又一个的消费狂欢节，掀起了一场又一场全民观看的直播，社会新闻与事件的爆炸与传播也变得更加快捷，所有这些信息的传播不再依赖于传统的文字和图片，而是通过超清视频、甚至实时互动的方式。因此，这种需求的波动性也为我们的光通信网络提出了更高的要求，从而避免2012-2019年微博由于突发性高国民度新闻话题，经历共计“九次”短暂性崩溃导致用户刷新不出页面的情况。而集中爆发的上下行需求就需要更灵活的网络资源调用能力、以及高峰时段的并发处理
13、能力，这都对于光网络的持续升级提出了要求与挑战。第五种趋势是网络的两极化第五种趋势是网络的两极化，这种两极化主要存在于三个方面，其一是全球网络部署升级的进度鸿沟，中国已经领先全球开始部署以10G-PON为代表的F5G网络，而在某些欠发达地区却依然在部署F3G的网络。据尼日利亚政府国家宽带五年计划（2020-2025），尼日利亚2019年的F2G、F3G、F4G触网率分别为89%、75%和37%，F4G光纤渗透率很低，F5G的部署尚未开始。第二个方面是硬件设施的两极化，以大型互联网公司为代表的企业纷纷部署大型数据中心，而小型企业则主要通过企业上云以及少量的园区网络部署满足其业务需求。第三方面则是
14、网络要求的两极化，以远程手术与自动驾驶为代表的场景要求更大的带宽、更低的时延以及近乎于绝对的可靠性，相反，以远程监护、智能抄表等应用相对应的场景则更偏向于对光通信网络提出基本性的要求。以上三个方面的两极化趋势使得我们的数字世界的网络资源需要得到更加合理的重新分配，从而优先保障需求密集型以及对网络质量要求更高的地区和场景的用户需求。全球光通信产业白皮书|5相较于5G，F5G拥有更高的带宽，同时网络延时比移动宽带降低90%，安全稳定性高达99.999%。所以5G与F5G的交织，构成了光联时代的天上与地上的双网并行。F5G技术更适应光网络迭代升级。从技术角度看，光纤频谱比射频宽1,000倍，光纤网络
15、寿命最长可达30年，支持不同代际光技术平滑升级。5G与F5G的应用互为补充。5G虽然在网络带宽方面有所不足，但在移动性、多联接方面更为见长，因而更加适用于无人机、车载物联网等移动网络；而F5G的固定连接，由于大带宽、低时延和高可靠性的特点，尤其在工业园区和数据中心互联等方面表现更为优异，同时受Wi-Fi 6的加持，使F5G同时适用于室内的众多应用场景。F5G千兆超宽带时代千兆超宽带时代（1Gbps）F4G超百兆时代超百兆时代（100-500Mbps）F3G超宽带时代超宽带时代（20-300Mbps）F1G窄带时代窄带时代（64Kbps）F2G宽带时代宽带时代（10Mbps）POTS技术提供语音
16、服务PSTN/ISDN技术拨号上网2.5G/技术基础通话上网需求VDSL技术40G/技术高清视频、联机游戏高清观感、流畅体验ADSL技术10G/技术互联网连接、图片视频稳定传输、无卡顿GPON/EPON技术100G/技术4K高清视频、直播实时沟通、品质生活目前进展目前进展10G-PON技术200G/400G/技术360度Cloud VR、云游戏万物互联、极致体验图图1：固定网络代际演进示意图：固定网络代际演进示意图F5G为5G提供基础支撑。5G主要应用于终端，通过无线连接到基站；而基站与接入网、汇聚网和传输网之间仍需要依靠固定光网络连接，因而F5G是5G蓬勃发展的重要基础之一。全球光通信产业白
17、皮书|6资料来源：ETSI，安永分析放眼未来：光通信赋能“光联时代”迈入人类文明新纪元放眼未来：光通信赋能“光联时代”迈入人类文明新纪元有别于“信息时代”，“光联时代”通过庞大体量的数据传输，突破本体限制实现万物互联互通。光通信通过赋能三大核心场景，即基建场景、技术场景、应用场景，打造“光联万物”的智慧生态。技术升级技术升级技术作为“光联时代”的养分，为“光联时代”的全面实现提供了有力支撑。从5G/F5G的通信迭代升级，到光器件的衍生场景，前沿科技的不断革新从带宽、稳定性、延时性、可靠性等不同维度对光通信提出了严格要求。光通信助力全球领先技术的跃进，打造激活新时代的“有机养分”。应用场景升级应
18、用场景升级应用场景作为“光联时代”的成果，丰富了时代的内涵。光通信的出现满足了应用场景对于强算力、大带宽、低延时、高可靠性的需求，使用户可以获得更加无缝的用户体验，使超高清视频、VR/AR等泛娱乐应用、工业互联网、智慧医疗等新兴商用场景和智慧教育、智能家居等新兴生活场景成为可能。光通信驱动万物互联的落地，链接迎合新时代的“播种途径”。基建升级基建升级基建作为“光联时代”的基础，承载了“光联时代”的庞大数据体量。通过光通信对于基建的全面升级骨干网、城域网的不断扩容、基站的紧锣密鼓建设，为F5G的增强型固定宽带（eFBB）、全光纤连接（FFC）和保证可靠体验（GRE）和5G的增强型移动宽带（eMB
19、B）、大规模机器型通信（mMTC）和超可靠低延迟通信（URLLC）提供了坚实的基础。光通信升级了网络架构和软硬件性能，培育了适合新时代的“健康土壤”。全球光通信产业白皮书|7第二章技术与应用的相互推进：全球光通信新兴应用场景展望技术孕育场景，场景驱动新基建技术孕育场景，场景驱动新基建伴随人类的通信迈入新的时代，我们在通信技术上也取得了长足的进步。自2019年12月，欧洲电信标准协会（ETSI）成立F5G行业规范工作组（Industry Specification Group,ISG），进一步定义第五代固定网络技术（ISG F5G），明确了F5G的三大特征：增强型固定宽带（eFBB）、全光纤连接
20、（FFC）和保证可靠体验（GRE）。F5G以全光网络为目标，以10GPON、Wi-Fi 6、200G/400G、下一代OTN等为代表技术。F5G千兆光纤的技术支撑，将全人类推向“极速互联”与“光联万物”的崭新时代。与此同时，F5G技术驱动光网络的代际演进，为众多新兴场景提供了落地的可能，从而将人类推向“万物互联”时代。无所不在的F5G网络，将成为人工智能、自动驾驶、云计算、区块链、传统产业赋能等应用场景的坚实支撑，对中国乃至世界政治、经济、科学、教育、民生等领域产生深刻变革，全面深化“数字经济革命”。与此同时，新兴应用场景的蓬勃发展对于网络能力也提出了更高的要求，从基础设施逻辑来看，光传输链路
21、需要进一步承载指数级增长的数据流量，而光接入端也需要以更低的时延、可靠性来保障网络的体验，这些均对于相关的支撑技术提出了更高的要求。此外，不同的应用场景对于网络服务的要求也存在越来越分化的需求，这就要求相关网络资源的灵活调度技术（如网络切片），从而保障终端接入数量、带宽、时延和QoS（Quality of Service）等能力的智能按需分配。这些要求也相应地催生并推动了诸如Wi-Fi 6、10G-PON、200G/400G 超高速传输技术、下一代OSU-OTN等技术的发展。全球光通信产业白皮书|9技术场景升级技术场景升级助力全球领先技术的跃进，打造激活新时代的“有机养分”助力全球领先技术的跃
22、进，打造激活新时代的“有机养分”采用采用OFDMA技术。技术。Wi-Fi 6在上一代OFDM基础上升级采用OFDMA，将不同类光传输信息综合为同光缆传输。所以，Wi-Fi 6进一步提高了频谱资源的利用率，提升了传输效率和传输速度。更完整的上下行更完整的上下行MU-MIMO。为提升速率和系统性能，Wi-Fi 6在Wi-Fi 5 wave 2中支持下行MU-MIMO基础上采用更完整的上下行MU-MIMO。所以，Wi-Fi 6能够让8个终端共享上行、下行MU-MIMO数据包，从而实现多终端连接。支持“支持“TWT”技术，更省电。技术，更省电。Wi-Fi 6突破性采用目标唤醒时间（Target Wak
23、e-up Time,TWT）技术，允许终端设备非数据传输时段进入休眠状态，可节省85%的电池功耗。所以，Wi-Fi 6相比于第五代网络技术还具有更节能的优势。支持空间复用技术，更抗干扰。支持空间复用技术，更抗干扰。空间复用技术让Wi-Fi 6在手机收到来自同频段、相同无线局域网络的信号时，能够及时识别并停止信号干扰。所以，Wi-Fi 6具有更强的抗干扰性。纵观光通信的整个传输链路，从传统的骨干网城域网的带宽升级，到接入网的光通信设备引入，到最后FTTH进入千家万户“光联万物”正在加速向我们靠近。Wi-Fi 6、10G-PON、200G/400G 超高速传输技术、下一代OSU-OTN等新技术的涌
24、现，也推动着全产业链更快地向全光网迈进。我们将帮助本文的读者明确技术的相关定义、了解特点与代际优势，并明确其对于光通信产业的显著提升作用（见图2）。Wi-Fi 6 Wi-Fi 6，即第6代无线技术IEEE 802.11 ax，是2019年推出的新一代无线网络技术。Wi-Fi经过20年的发展，最新的Wi-Fi 6已可达到最高9.6 Gbps传输速率，是初代Wi-Fi 1的900倍（见图3）。传输速度的腾飞离不开光通信技术的迭代升级，相较于上一代的Wi-Fi 5，Wi-Fi 6有以下特性：支持支持1024QAM调制。调制。相较于Wi-Fi 5 wave 2的256QAM调制，Wi-Fi 6所采用的
25、1024QAM对带宽的利用率更高，其传输数据量更大；此外，相比于Wi-Fi 5时代160MHz频宽仅作为可选项，Wi-Fi 6真正实现了稳定高频宽落地。所以，Wi-Fi 6有更大的传输速率。图图2：光通信传输链路示意图：光通信传输链路示意图Wi-Fi 610G-PON200G/400G传输传输下一代下一代OTN传输承载网核心网接入网ONUONUONUONUONUOLT全球光通信产业白皮书|10资料来源：ETSI，安永分析545460011Wi-Fi 5最高传输速率（Mbps）Wi-Fi 6Wi-Fi 1Wi-Fi 2Wi-Fi 3Wi-Fi 46,9309,600发布时间19991999200
26、3200920132019图图3：WiFi代际演进示意图代际演进示意图10G-PON与更高速光传输与更高速光传输网络速度需求的不断增长催生了全新高速网络技术，其中10G-PON是继GPON的下一代超高带宽网络接入技术，促进网络的平滑升级与带宽提速，以达到“千兆传输”。相较于GPON，10G-PON具有以下优势：千兆宽带提升速率。千兆宽带提升速率。相较于目前基于EPON和GPON的PON 网络提供的有效极限带宽100Mbps，基于10G-PON的OLT可以提供 10Gbit/s下行接入速率。所以，通信速率提升是10G-PON的显著优势。“假寐”与“周期性睡眠”技术，更节能。“假寐”与“周期性睡眠
27、”技术，更节能。FSAN决定采用假寐（doze mode）与周期性睡眠（cyclic sleep）技术，并在此基础上设备商可自由扩展，以实现低传输需求时降低能耗。所以，10G-PON具有更节能的优势。随着10G-PON大规模商用促进应用场景升级，从而使得末端流量和骨干流量大幅增加，进而在需求端促进200G/400G网络技术的落地。未来骨干与城域传输网络将在技术上跨越式提升，以实现200G甚至400G 带宽超大提升，如光模块技术升级，区别于传统NRZ信号传输，采用双数字逻辑信号传输，200G/400G传输采用4种不同信号电平传输，每周期可以传输2bit的逻辑信息，成倍提升传输效率，有利于通信速率
28、的大幅度提升。新一代新一代OTN技术技术新一代光传送网（Optical Transport Network,OTN）将以更高的资源利用效率和更经济的方式，推动“随需带宽”网络发展。作为F5G网络的核心技术，OSU-OTN是推动FTTH向光联万物演进的关键支点。相较于传统OTN，下一代OTN具有多重显著优势：泛在全光联接。泛在全光联接。灵活弹性的新容器OSU flex助力下一代OTN，实现网络硬切片的颗粒度提升至2Mbps，网络联接数提升500倍。所以，下一代OTN具有更大规模连接的优点。带宽无损调整。带宽无损调整。下一代OTN支持2Mbit/s-100Gbit/s无极无损带宽调整，支持用户在不
29、中断业务的情况下随时按需调整网络。所以，新一代OTN具有灵活性高、网络资源利用率100%的优势。超低传输时延。超低传输时延。新一代OTN通过简化网络传输层次、提供差异化分级时延，将单站时延降低70%，达到毫秒级甚至微秒级超低时延。所以，新一代OTN相较于传统OTN具有大幅降低F5G网络时延的优点。小结：小结：技术的快速成熟与落地亟待产业合力的推动技术的快速成熟与落地亟待产业合力的推动上述技术虽然为光通信产业带来了广阔的想象空间，却也存在快速成熟以及产业化方面的瓶颈，例如Wi-Fi 6技术对于路由设备及终端接收设备的要求较高，价格也较高，同样10G-PON也存在部署成本较高的问题。而其他技术也或
30、多或少存在阻碍其发展与应用的障碍，例如OSU-OTN相关的标准化进程还需专网通信各行业用户共同进一步推动等。很显然，只有通过产业界整体的合力，才能有效推动相关技术群的落地发展，本文将在后续章节对于产业如何形成合力提供参考建议。全球光通信产业白皮书|11资料来源：ETSI，IEEE，安永分析新技术使能新场景新技术使能新场景随着智能化、数字化的深入人心，“人”与“人”、“人”与“物”和“物”与“物”之间原有的互联互通模式将被颠覆，所有的个体都将汇聚在一个庞大且高度融合的数字生态系统里。数据或者信息将通过最优化的方式进行传递，由此，技术将对人们需求的满足产生各种潜移默化的影响。而对于这种需求全新的实
31、现方式，无疑酝酿了所谓新兴“应用场景”的落地例如智慧医疗、智慧工厂、智慧电网、无人机自动驾驶，超高清视频以及AR/VR等应用场景纷纷孕育而生。新兴应用场景的识别及其方法新兴应用场景的识别及其方法我们认为，F5G与5G所带来的数据传输速度及低时延造就了各类新兴应用场景，其主要存在于以下方面：泛娱乐的持续赋能泛娱乐的持续赋能（如超清视频、AR/VR、云游戏、直播等场景）商用场景的智能与网联化商用场景的智能与网联化（如智能制造、智能电网、智慧矿山、智慧医疗、智慧农业等场景）智慧办公场景的蓬勃发展智慧办公场景的蓬勃发展（如企业上云、智慧政务等场景）生活化场景的逐步落地生活化场景的逐步落地（如智能家居、
32、智慧交通、智能警务/安防、智慧教育等场景）我们将基于对通信能力的要求及行业成熟的时间对场景做进一步的筛选，具体方法论如下（见图4、图5）。一级维度二级维度三级维度对通信能力的要求（F5G/5G）行业成熟时间对网络性能的要求云计算能力产业链成熟度可规模化商用的时机带宽、时延、能支持同步连接的设备数量对多接入边缘计算(MEC1)能力的要求相关内容/IP的丰富度、硬件成熟度商业模式/运营模式达到成熟期的所需时间政策法规推行时间表完善的政策法规提供推动发展的支持基础图图4：光通信核心应用场景识别方法论：光通信核心应用场景识别方法论光通信应用场景升级光通信应用场景升级驱动万物互联的落地，链接迎合新时代的
33、“播种途径”驱动万物互联的落地，链接迎合新时代的“播种途径”全球光通信产业白皮书|12注释：1）MEC:Multi-access Edge Computing资料来源：安永分析图图5：光通信关键应用场景识别结果：光通信关键应用场景识别结果泛娱乐场景泛娱乐场景：商用场景商用场景：智慧办公场景智慧办公场景：生活化场景生活化场景：AR/VR智能制造企业上云智能家居超清视频智能电网智慧政务智能交通云游戏智慧矿山智慧警务直播智慧医疗智慧教育智慧农业全球光通信产业白皮书|13校园办公行业/场景成熟时间对通信能力的要求低高远程设备控制数据中心高清视频/传感器监控4K8K8K+初级沉浸部分沉浸深度沉浸完全沉浸
34、起步云游舒适云游理想云游高清直播超高清全景远程控制机器视觉精准控制远程监护远程会诊远程影像远程手术小型企业中型企业大型企业无人农机农业物联网交通监控车流调配L4自动驾驶智慧安防无人巡逻超清监控AR/VR课堂分析网络智慧抄表故障诊断动态平衡数字家居互联家居AI家居智慧监察智慧服务智慧管理20252020资料来源：安永分析不同场景与不同场景与5G/F5G网络相关度测算逻辑网络相关度测算逻辑本文结合5G/F5G性能与应用场景网络需求，为各个场景进行5G/F5G相关度分析。具体来说，F5G在高带宽、低时延、低抖动、抗干扰性与高可靠性的表现优于5G，而5G在可移动性与多连接数方面相较于F5G更具优势。所
35、以，可以为每种网络性能进行5G/F5G匹配权重，结合不同应用场景对性能的需求，计算出每个场景的5G与F5G相关度。根据5G与F5G相关度得分差值，可将应用场景分为F5G主导场景、F5G潜力场景与F5G/5G混合场景。（见图6）关于F5G主导场景，智能制造、智慧医疗、云游戏和智慧金融，对于时延及抖动非常敏感，5G不足以满足。此外，如电网的强电磁干扰和矿山的地下5G信号较弱且较易发生爆炸等特点，F5G也更为适合于智能电网和智慧矿山场景。关于F5G潜力场景，智慧农业、企业上云、智慧政务、智能家居、智慧教育、智慧油田等场景是F5G有潜力逐渐替换5G的场景。这类场景连接的设备具有一定的移动性，但通常只活
36、动在固定区域，伴随着F5G+Wi-Fi 6技术逐渐普及，将逐渐替换5G。关于F5G/5G混合场景，超清视频、AR/VR、直播智慧、智慧物流等，根据终端及接入方式不同，属于F5G和5G混合场景。F5G与5G互相协同，而非互相替代，只是适用于不同场合，如：在居家及各类室内场景下，通常使用Wi-Fi接入网络，因此其对于F5G同样具有较大的推动作用。本白皮书重点聚焦F5G，因此后文有关场景的展开都将聚焦该场景在F5G下的应用。全球光通信产业白皮书|14图图6：F5G相关度识别相关度识别云游戏超清视频智能制造AR/VR智慧医疗直播智慧金融企业上云智能电网智慧矿山智慧农业智慧政务智能家居智能交通智慧警务智
37、慧教育智慧油田智慧物流1 F5G主导场景主导场景23 F5G/5G混合场景混合场景5GF5G相关度差值F5G潜力场景潜力场景资料来源：安永分析光通信市场在该应用场景中的规模测算逻辑（示例）光通信市场在该应用场景中的规模测算逻辑（示例）本文有关于光通信市场规模测算的口径为“运营商在固定通信服务方面的收入”及相关“局域网建设供应商在POL建设上的收入”；换言之，从下游客户的成本角度而言，包括了个人用户的网费支出及企业类用户的专网、传统网及POL建设的相关费用（见图7）。以智慧医疗为例：个人用户端（个人用户端（2C端）计算逻辑：端）计算逻辑：基于国家人口基数、触网率以及光纤普及率得到该国使用光纤到户
38、的用户底数。再结合平均家庭人口数、平均每户的家庭光纤费用，得到该国2C端的网费综合。综合考虑2C端的所有应用场景，结合不同场景的渗透率、对于带宽等网络性能的要求和平均使用时长等，得到不同场景的加权占比。通过2C端的总网费和加权占比，得到在智慧医疗场景下，2C端光通信市场的规模。企业用户端（企业用户端（2B端）计算逻辑：端）计算逻辑：基于不同等级医院的数量乘以其分别的智慧医疗场景渗透率（远程影像与远程手术为代表），再乘以用于通信网络建设的费用，得到智慧医疗场景在2B端光通信市场的规模。注释：1)POL：Passive Optical LAN，无源全光局域网资料来源：安永分析下游企业网络成本结构B
39、端网络成本结构C端网络成本结构专网费用传统网费用POL建设费用FTTH网费运营商收入结构局域网建设供应商收入结构通信服务收入（主营业务）设备及其他销售收入（其他业务）传统LAN建设收入POL建设收入移动通信服务收入固定通信服务收入其他创新业务收入（如园区网络建设等）运营商及局域网建设供应商收入结构光通信-固定通信市场规模计算口径固定通信服务收入POL1)建设收入图图7：光通信市场在该应用场景中的规模测算口径：光通信市场在该应用场景中的规模测算口径全球光通信产业白皮书|15结合我们对于场景的分析，C端相关的场景相对而言将更快落地，而B端场景则将一定程度上晚于C端场景进入成熟期。例如，受新型冠状病
40、毒肺炎疫情影响，家居隔离、保持社交距离、尽量减少外出已成为2020年的全球常态。众多企业（尤其是科技类型公司）对此作出响应，安排员工在家进行远程办公餐桌、沙发、厨房成为新的办公场所。电邮、实时通信软件、线上办公共享软件系统（例如微软Teams）等工具使得远程办公变成可能。同时，各国的出入境管制使得商务差旅停滞，多数沟通只能通过在线视频会议系统（例如Zoom、思科Webex、微软Skype）进行。此外，学校为免人群聚集，学生和老师只能通过视频交流，进行在线学习。同时，户外康乐活动也相应减少，相反，在家观看视频、游戏、进行/观看直播的人数大幅上升。线上外卖、买菜、购物消费亦受到大幅推动。简言之，疫
41、情带来了生命与经济损失，造成众多不便，却因而推动了高清直播、云游戏、在线办公、在线教育、在线医疗等场景的进程加快，提前达到较为成熟的时期。与C端相关，偏消费类、娱乐类的场景成熟度相对较高，且受疫情影响得到了一定的加速。超高清视频点播、超高清直播、AR/VR、云游戏等应用场景已逐渐与人们的日常生活进行挂钩并逐渐普及。与B端相关的商用场景主要受政策驱动，如企业上云、智能制造等。其中，车联网、远程驾驶、智能制造、智能物流等场景对技术的要求（包括数据传输量、速度、时延、同步连接设备数量的负荷）相对较高，综合而言进入成熟期的时间会相对较长。对于智慧医疗中远程手术的场景，讲求精准细致的操作，任何误差都足以
42、致命，因此远程进行手术必须规避信号误差、时延、网络不稳、甚至断网等的风险。由此可见，远程手术对通信能力的要求极高，技术设备和产业链发展成熟还需时日。后文中，我们将对十五个关键场景的定义、对利益相关方的益处、对光通信产业的拉动作用进行详细阐述，并对光通信在该场景下的市场规模进行分析与预测。全球光通信产业白皮书|16关键下游应用场景分析关键下游应用场景分析超清视频推动下一代光网络的全面部署超清视频推动下一代光网络的全面部署目前对于超清视频，在主流的编码格式H.265下，要求全高清视频的传输速率最少为4-8 Mbps，4K视频最低传输速率为8-30Mbps，8K视频最低传输速率为48-160Mbps
43、。而根据产业的一般标准，4K视频传输速率至少为40-60Mbps，8K视频普遍需要135Mbps以上的带宽来保证传输质量。根据测试，随着画质帧数的提升，对于带宽的要求将更高，若帧数达到120帧，8K超清视频至少需要200Mbps以上带宽的支持；而120帧的8K/VR视频，带宽需求甚至在1Gbps以上。超清视频对带宽的需求随画质的提升呈指数级增长，而多用户同传等新兴应用场景对带宽更是提出了更高的需求，当前4G网络的平均用户体验速率仅为20-30Mbps，现有F4G或Wi-Fi网络环境同样也已无法承载。在大型活动举行期间，会产生数以万计的连接需求和大量的高清摄像头或者终端录屏的视频传输需求，此时F
44、5G网络超高网速、超低时延、超多连接的三大特点可以较好地承载这些需求。在超高清视频直播的基础上，基站光模块和数据中心的需求量大大增加，加速了光纤光缆的部署与升级换代。全球光通信产业白皮书|17泛娱乐的持续赋能超清视频超清视频“重返 万园之园”数字圆明园光影感映展，由清华大学研究设计，通过8K高清影像、AI+AR等技术，重现圆明园消失的50余处美景，参观者可感受到全视域联动影像和全沉浸感官体验。英国政府于2019年投资了1900万英镑用于“未来博物馆”项目建设与改造，从2020年开始，伦敦科学博物馆和国立科学与工业博物馆将提供超清3D互动性展览。案例案例超清视频将是受众广泛的“基础型”应用超清视
45、频将是受众广泛的“基础型”应用视频产业发展可划分为四个阶段：高清时代、4K时代、8K时代和超8K时代（见图8）。视频技术经历了由模拟向数字标清、高清、超清的演进，正在向超高清跨越式发展。超高清视频作为高清技术的延伸，一般包括4K、8K等分辨率标准，技术标准上的全面提升将为观众提供真实逼真的临场视听场景，强有力地驱动了超高清视频产业生态体系的拓展。超高清视频在亮度、颜色、帧速率和色深方面提供了全面的改进。从消费者的角度来看，最直观的感觉是显著提高的清晰度、更宽的视野、更宽的色域空间和高帧频。超高清为观众带来了非常清晰的图像体验，并且图像质量得到了极大的提高。4K超高清电视的标准观看距离是屏幕高度
46、的1.5倍，而8K超高清电视的观看距离是屏幕高度的0.75倍。视角大大改善，获得更好的现场感。与高清电视系统的色域覆盖率33%相比，其色域覆盖率达到57%，帧频可以达到120Hz，与50Hz高清晰度隔行扫描相比，有了很大的提高。随着超高清视频与F5G技术结合的场景不断出现。4K/8K视频将全方位覆盖未来的广播电视、大型赛事、文物考古、远程医疗、安防监控、商业性远程现场实时展示等领域，成为市场前景广阔的基础应用。4K/8K视频对于网络有着颠覆性要求视频对于网络有着颠覆性要求人人处于大数据时代的当下，人们通过各类终端设备汲取信息。超高清可以满足用户们对于大屏幕、高分辨、低延迟的视觉感官需求，而消费
47、者需求的升级正是超高清视频行业的驱动力。同样长度的视频，4K视频传输对于带宽的需求远高于1080P视频，与此同时，大体积视频对后期处理及数据存储传输时的硬件设备同样产生巨大考验，对处理技术、存储空间构成很大的挑战。随着F5G时代的来临，F5G高速率、大容量、低时延的特点不仅解决了传输速率问题，还可以满足AR/VR这类应用对画质和时延的较高要求，超高清视频产业全面普及有望加速实现。伴随着超高清视频资源和观看终端供给数量的逐步提升，用户对超高清视频的使用度也随之攀升，F5G为大量数据流通提供了有力支持。超清视频的市场容量可观超清视频的市场容量可观考虑到韩国的娱乐传媒体系相对成熟，国内超清视频渗透率
48、高，故选取韩国作为超清视频未来发展的代表性国家，从超清视频用户数和带宽升级光通信器件投资角度对该领域光通信市场需求进行预测。按照分别为2%和12%的复合年均增长率，预测2020年韩国人均智能手机保有量约为95万部/百万人，人均网络电视保有量约为50万台/百万人。并且随着经济水平的发展与人民生活质量的提升，人均超清视频观看设备仍会逐年增加。随着4K、8K视频的渐渐普及，人民对生活品质的逐渐重视，相应的视频传输网络需求也会逐渐增大，从而带动整个光通信产业的投入。推算至整个韩国市场，2020年超清视频带动光通信市场规模约为357亿人民币（见图9）。分辨率：分辨率：1280 720像素以上帧数：帧数：
49、60 帧分辨率：分辨率：3840 2160 像素帧数：帧数：60帧分辨率：分辨率：7680 4320 像素帧数：帧数：120帧分辨率：分辨率：11520 2160像素及以上（以12K为例）高清时代高清时代4K时代时代8K时代时代超超8K时代时代技术指标技术指标网络需求网络需求4-8 Mbps40-60 Mbps135-500Mbps1Gbps以上图图8：超清视频发展阶段：超清视频发展阶段全球光通信产业白皮书|18现在基本可以达到2K级别的画面画质，到时候肯定会往4K、8K甚至更多的感官，比如你不光是现在的听觉、视觉，可能还会有触觉或者其它的这种，就是能更让你身临其境的那种感官会提升，随着这些功
50、能提升，它对数据传输和带宽未来这个需求肯定会越来越强。国际领先半导体企业高级售前方案经理“资料来源：专家访谈，案头研究，安永分析图图9：“娱乐至上”：“娱乐至上”韩国超清视频场景高度成熟韩国超清视频场景高度成熟3573782020F2025FCAGR+1%亿人民币韩国超清视频市场规模预测韩国超清视频市场规模预测1）全球光通信产业白皮书|19注释：1）市场规模预测：包含C端运营商资费营收和B端专网费用、传统网费用及下游客户园区网络（光纤局域网POL）投入资料来源：Oxford Economic，FTTH Council，DART，Asia Population Association，Globa