通信—传输网的演进

2G/3G/4G 传输网技术演进回顾

传输网是用来提供信号传送和转换的网络，是交换网、数据网和支撑网的基础网络。传输网负责将数据包从起点运输到终点，即承担了“搬运工”的角色，而传输技术不断迭代演进也是为了对信息进行“快、准、稳” 的传送。从2G到4G，移动通信用户对网络传输速率和稳定性的要求越来越高，由此引发的信息结构变化和容量大幅增长是推动传输网不断演进发展的动力所在。

从网络架构来看，传输网主要分为骨干层（网络的高速交换主干）、汇聚层（基于策略的链接）和接入层（将基站接入网络），各代传输技术在三层网络架构的应用场景有所不同。

（1）骨干层：骨干层是网络高速交换的主干，是实现骨干网络之间传输的关键，骨干层应具备保障冗余性、容错性、低时延性、高可靠性和保障数据高速传输的能力。由于骨干层是所有流量的最终承受者和汇聚者，运营商对骨干层的设计以及网络设备的要求十分严格，骨干层传输设备通常采用双机冗余进行热备份，也可以通过负载均衡技术来改善网络性能。

（2） 汇聚层：汇聚层是网络接入层和骨干层的“中介”，基站产生的数据业务在接入骨干层前应先做汇聚，以减轻骨干层设备的负荷。由于需要处理来自接入层设备的所有通信量，并提供到核心层的上行链路，汇聚层传输设备与接入层相比，需要更高的性能以及更高的交换速率。此外，出于安全、稳定性考虑，运营商的网络控制功能一般在汇聚层而非骨干层实施，汇聚层具有实施策略、安全、虚拟局域网（VLAN）之间的路由、源地址或目的地址过滤等多种功能。

（3）接入层：接入层通常指网络中直接面向用户连接或访问的部分，向本地网络提供基站接入的能力。接入层利用光纤、双绞线、同轴电缆、无线接入等传输介质，实现与用户连接，并进行业务和带宽的分配。接入层目的是允许终端用户连接到网络，因此接入层传输设备具有低成本和高端口密度等特性。

回顾2G、3G、4G通信发展史，传输网经历了从电路到光路、从低速到高速、从单一信号到多路信号的演变。目前运营商普遍采用的光传输网存在于发送端和接收端之间，通过光传输设备把电信号转换成光信号在光纤上传输，其优点是传输频带宽、信道容量大、线路损耗低、传输距离远、抗干扰能力强。此外，光纤的主要制造材料二氧化硅资源丰富且价格便宜，可以节约大量的金属资源。

在传输网进入光传输时代后，传输技术经历了准同步数字体系(PDH)、同步数字体系(SDH)、多业务传输平台(MSTP)、分组传送网(PTN)、无线接入网IP化（IP RAN）、波分复用(WDM)和光传送网(OTN)的演进。

2G传输技术

PDH

上世纪80年代和90年代初，PDH（准同步数字体系）作为数字传输通信的一种早期制式，提供点对点连接，主要应用于话音业务。但其缺点也较明显：

（1）无国际统一的速率标准

PDH数字信号在世界上有两大体系（1.5Mb/s和2Mb/s数字体系），三个地区标准，三大标准在信号速率上互不兼容。

（2）无国际统一的光接口规范

PDH的码型变换种类繁多，不同的码率可以采用不同的码型变换方案，即使同一码型变换方案，不同厂家的设备，其帧结构也并非完全一致。如国家间需要互通，必须先进行光/电转换，双方都把信号转换为符合G.703标准的电接口，然后在电接口进行互通，因此PDH无统一的光接口规范，导致其应用不够灵活。

（3）上下电路成本高、结构复杂

PDH采用异步复用方式进行调整码速率，低速信号在高速信号中的位置无规律性，无法直接从高速率信号中识别、提取低速支路信号。为了上下电路，PDH只能将高速率信号逐级解复用到低速支路信号，待下完电路后再逐级复用到高速信号，导致硬件设备数量增加，故障率上升。

（4）网络运行、管理、维护能力差

由于在PDH 中开销比特极少，几乎无法提供网络状态信息，不能用软件进行管理，只能靠大量的硬件支持系统，使得上下电路极不方便。此外，由于没有标准的光接口，PDH设备不能做到统一、规范、兼容，导致网络运行、管理、维护能力较差。

PDH→SDH

PDH体系的上述缺点制约其不适应大容量传输网的组建，上世纪90年代中期，SDH（同步数字体系）应运而生，开始替代PDH规模商用。SDH是一种用于光纤通信系统中的数字通信体系，其主要优势体现在：

（1）接口规范。全球统一的标准接口规范和同步数字传输速率等级STM-N。

（2）同步复用和灵活的复用映射结构。SDH采用同步字节间插复用和灵活的映射，只需利用软件，通过指针定位，即可直接从高速信号中一次直接分出低俗支路信号。

（3）运行维护管理（OAM）功能强大。SDH安排了丰富的开销字节，其中STM-N帧结构中5%左右的字节用作开销字节，大大增强了传送设备运行和网络维护管理能力。

（4）具备前向和后向兼容性。兼容PDH、FDDI、ATM、IP等业务，各厂家的SDH设备可在光路上进行互联互通。

SDH在传输技术史上扮演了绝对的主力角色，SDH技术出现后，使得人们对于各类通信业务高带宽、高速率的愿望变成了现实。可以说对宽带业务、移动业务的发展起了革命性作用，由于光纤通信和SDH技术的结合，使得对于通信业务传输不再受当时带宽的限制，而随着此后WDM技术的成熟和推广，又阶段性解决了电路容量的问题。

WDM

随着通信业务需求不断增长，单纯利用SDH组网出现了诸多缺点：占用光纤芯数多、需要安放的中继站数量多、组网受限SDH速率、频繁光-电-光转换浪费电能等。

为了解决日益增长的带宽需求并进一步节约纤芯资源， SDH+WDM的组网方式开始规模应用。WDM（波分复用）是在光纤上进行信道复用的技术，一根光纤的带宽可达25000GHz，而通常一路光信号的带宽只有几GHz。WDM将整个光波长频带划分为若干个波长范围，每路信号占用一个波长范围进行传输，完成光的频分复用。随着技术不断成熟，WDM从初期用于骨干网长途传输发展到在城域网汇聚层中使用。

SDH→MSTP

2G后期，3G初期，全网通信业务量尚未爆发，运营商在支路侧一般安排2M、155M的SDH端口。随着城域网宽带、集客专线等业务的兴起，网络承载的数据内容逐渐丰富，为满足大容量、多业务的需要，运营商需要建立多业务接入的宽带城域传输网。

2002年，MSTP（基于 SDH 的多业务传送平台）的出现使SDH的辉煌延长了至少10年。MSTP在原有SDH设备基础上增加多业务的处理板和软件，实现多业务承载，并在组网功效上更加灵活。基于多业务的接入、处理和传送平台，MSTP为集团客户解决了以前只有路由器才能完成的部分功能。此外，由于3G初期承载网还未完全实现IP化，数据流传送仍在刚性管道内传输，MSTP在3G初期也承担了数据和话音的承载功能。

3G、4G传输技术

MSTP→PTN/IP RAN

2009年后，移动通信进入3G时代，各项业务对传输带宽要求越来越高，而以MSTP/SDH电路交换为核心的传输网，承载IP业务效率低，带宽独占，调度灵活性差，在此背景下PTN技术应运而生。PTN在IP业务和底层光传输媒质之间设置了一个层面，并针对分组业务流量的突发性和统计复用传送的要求而设计，以分组业务为核心并支持多业务，具有更低的总体使用成本。此外，PTN还具备高可用性和可靠性、高效的带宽管理机制和流量工程、便捷的OAM和网管、可扩展、较高的安全性等优势。

从实际部署情况来看，中国移动是PTN技术的主要倡导和推动者，也是PTN网络部署的先行者。2008年，中国移动明确选择PTN作为其分组承载网的唯一路线。一代传输技术支撑两代无线通信，中国移动3G、4G回传主要由PTN技术承载。

而另一种取代传统MSTP实现承载方式的技术是IP RAN（ Radio Acess Network），即IP化移动回传网。IP RAN是针对基站回传应用场景进行优化定制的路由器/交换机整体解决方案，具备电路仿真、同步的能力，同时提高了OAM和保护能力。IP RAN承载方案在城域网的汇聚层、核心层采用IP/MPLS技术，接入层主要采用增强以太网技术与IP/MPLS技术结合的方案，IPRAN承载网具备多业务承载、时钟同步、Qos保障和OAM故障检测四大功能，IP RAN技术在国内主要由电信、联通所采用。

PTN方案与IP RAN方案的根本区别在于对网络承载和传输的理解有所不同：PTN侧重二层业务，整个网络构成若干庞大的综合的二层数据传输通道，该通道对于用户来讲是透明的，升级后支持完整的三层功能，技术方案重在网络的安全可靠性、可管可控性以及更好的面向未来LTE承载等方面；而IP RAN则主要侧重于三层路由功能，整个网络是一个由路由器和交换机构成的基于IP报文的三层转发体系，对于用户来讲，路由器具有很好的开放性，业务调度也非常灵活，但是在安全性和管控性方面则显得有些不足。

从建设初期PTN/IP RAN替换MSTP的成本来看，IP RAN比PTN的价格略高，主要因为IP RAN支持三层功能较全面，处理机制复杂，芯片成本相对较高，尤其当涉及到TDM业务接入的场景，IP RAN设备的成本劣势更加明显。而PTN是以包交换为内核，提供弹性管道，芯片处理简单，带宽利用率很高，因此总体成本相对较低。除此之外，两者均能满足LTE演进以及综合业务承载的需求，并无优劣之分。

SDH+WDM→OTN

2013年后，随着移动通信步入4G时代，流量激增对运营商骨干网的传输能力提出了新的要求，SDH+WDM的弊端也逐渐显现：

（1）管道过于刚性，需要整网带宽管理：不具备带宽压缩功能，带宽利用率低；对于大颗粒的带宽通道交叉效率低。

（2）网络连接复杂，大量人工调度：通过ODF架转接量大，业务提供慢；大量IP化连接需求提供难以适应。

（3）IP层和业务层可靠性受到挑战：业务IP层保护需大量的重路由，达到秒级，经常引发网络振荡；子波长通道保护提供一定的高可靠性，但代价昂贵

（4）端到端维护困难：传统SDH＋WDM的维护复杂，由于系统相互独立，故障定位复杂，且多厂家互通困难。

OTN的出现很好的解决了上述问题，OTN以波分复用为基础，在光域内实现业务信号的传递、复用、监控、及路由选择。OTN设备可以同时完成SDH的安全调度及WDM的大容量远距离传送功能，使调度和传送二合一。此外，OTN基于大颗粒进行管理和调度,传输效率更高。因此，OTN可以认为是SDH与WDM技术的整合。

与传统的SDH和 WDM相比，OTN技术能够灵活而高效地满足4G LTE的大带宽、多业务的承载需求。一方面，OTN系统既具有传统WDM的超大带宽特性，又可以提供灵活的调度及保护、多业务接入、丰富的管理开销、标准化的接口，而这些都是传统WDM无法提供的。此外，OTN的支线路分离架构，也有利于提升组网配置、扩展网络灵活性，从而节省和保护运营商的投资。

随着LTE的规模部署，2G时代的10G OTN设备也从骨干网一路下沉，目前已经成为4G时代接入层的主流技术方案；随着5G到来，3G、4G时代的100G OTN技术也将进一步下沉，成为5G汇聚层的主流解决方案。OTN技术的不断下沉，保证传输网市场的持续增长。

OTN技术不仅在4G时代崭露头角，200G/400G OTN还会在5G建设中大放异彩，有望成为5G时代骨干网传输的主流解决方案。OTN是低成本大带宽的传输技术，具有超低时延、波长一跳直达等优势，通过增强分组处理和路由转发能力，可以满足5G承载大带宽、低时延、高可靠、网络切片等需求，是5G中传/回传非常有竞争力的网络承载方案。

回顾PTN、IP RAN、OTN/WDM历史集采，找寻传输网投资规律

PTN与IP RAN之争：两大技术阵营、两种路线选择

3G以来，随着信息技术的迅猛发展，业务加速IP化，单纯对MSTP的升级已经不能满足综合业务承载网在IP化、宽带化、密集覆盖等方面的需求。多点到多点基于IP机制连接的分组传送成为传输网发展的必然趋势。在此背景下，PTN和IP RAN作为新兴的分组传送业务平台应运而生。PTN是传输网为了更好承载分组业务而提出的，PTN基于单一业务方式，对网络架构进行简化，注重成本效益。而IP RAN则是完全基于IP内核，为全业务承载而优化的技术，不仅可以承载语音、数据等传统业务，还对视频等更丰富的业务有很好的承载。面对PTN与IP RAN，三大运营商的选择也不尽相同。

中国移动独宠PTN

在3G建设初期，相对于IP RAN来讲，PTN的优势在于：

（1）与已有的MSTP网络兼容性更好。可以实现端到端的业务互通、OAM、保护、告警。

（2）国际标准明朗。从2008年开始IETF和ITUT开始合作制定PTN的MPLS-TP国际标准，截至2010年底，大部分核心标准已经完成，2011年2月的ITUTSG15会议上，PTN的MPLS-TP标准中最后争论的OAM标准也已经确定，主流厂商互联互通测试效果良好。

（3）单套设备成本和整网建设成本上，PTN具有显著优势。PTN相对于IP RAN，运维管理简便、快捷，其运营成本也低于IP RAN。

2008年，移动用户规模最多、回传压力最大的中国移动率先表态选择PTN作为其分组承载网的唯一路线。

2009年3月，经过第一阶段实验室测试、第二阶段模拟业务加载测试后，PTN正式进入现网测试阶段，中兴、华为、上海贝尔、烽火和北电五家厂商参与其中。

2009年，中国移动停止MSTP网络建设，并于同年底启动PTN首次招标。

从2009年到2012年，中国移动四次集采PTN设备约53万端，投入约139亿元，成为各大设备商争夺的大蛋糕。截止2012年底，中国移动已部署50万台PTN设备，带动了整个PTN产业链发展，应用规模全球最大。从中标厂商来看，华为、中兴、烽火、上海贝尔四家均为早期参与中国移动现网测试的厂商。经过四期招标，中国移动PTN市场格局基本确定，华为、中兴、烽火占据中国移动PTN市场主要份额。

2013年12月，工信部发放4G TD-LTE牌照。作为中国移动TD-LTE快速部署的关键年，中国移动2013年全年新建TD-LTE基站约20万个，TD-LTE网路覆盖超过100个城市。LTE使得移动通信网络真正进入宽带时代，而原有的PTN设备面也临新的难题，回传网络由原来点到点的汇聚型网络转变为多点到多点的路由型网络，已有的2G/3G回传网络无法满足这种横向转发需求。对此，中国移动联合华为、中兴、阿朗、烽火4家厂商对PTN加载三层功能 (L3PTN)以及与路由器联合组网(PTN+CE)的方案进行了6次大规模测试，并最终选择了前者。随后，中国移动又联合PTN产业链针对PTN的三层功能开发了新的行业标准，并被CCSA采纳。

在此背景下，2013年初，中国移动启动PTN集采，省际骨干网66端，省内PTN新建1.39万端，同时要求厂商PTN设备能够支持最大容量1Tbps，且投标设备网管北向接口应均通过中国移动实验室测试。

2014年至2016年，相对于增速放缓的个人业务，集团大客户的政企业务一直保持高速增长。为满足集团客户业务的IP化需求，中国移动大力推进小型化PTN技术，并开启约64.5万端规模的小型化接入PTN设备集采。

2016年起，中国移动发力固网业务，用户规模赶超中国联通，加之移动以IPTV、咪咕APP为代表的内容化经营策略的实施和各类不限流量卡的推出，固网和移动回传压力双双加大，助推第二波PTN设备采购潮。

2017年1月，中国移动公布2017年城域网20万端PTN设备（扩容）集采结果，华为、中兴、烽火、上海贝尔成为中标企业。2017年5月，中国移动公布2017年PTN设备（新建）集采项目结果，2017年PTN设备采购规模约4.18万端，中兴、华为中标。2018年7月又公布了2018-2019年PTN设备（扩容）采购结果，扩容设备为华为、中兴、烽火三家，规模超过300万端。

从中国移动自2017年至今的PTN设备采购可以看出，供应方由前期的5家设备商缩小到华为、中兴、烽火三家，行业集中度进一步提高。

中国电信力推IP RAN

相对于较早成熟的PTN技术来讲，IP RAN现网测试与首次规模集采的时间要晚1~2年，但随着IP RAN技术的不断发展，其特有优势开始显现：

（1）适应多种业务场景需求。IP RAN以IP/MPLS标准体系为基础，支持丰富的路由协议、动态转发、L3 VPN、组播等动态网络部署，这些能力满足了无线演进的需求，奠定了多业务承载的基础。

（2）强大的网络运维能力。IP RAN的运维解决方案通过屏蔽技术差异实现类SDH运维，通过模板化简化运维场景，通过可视化业务发放、性能监控等极大地提高了IP/MPLS网络的运维效率。

（3）高精度、高可靠的时钟传送机制。通过同步以太时钟，IEEE1588V2等时钟传送机制，保障无线基站之间的时钟频率同步需求以及LTE相位同步的高精度同步要求。

中国电信在数据网络深耕多年，拥有全球最多的宽带用户，部署了业界最丰富的城域骨干网络，作为全业务运营商，传统的单一业务组网的承载方式已经不能满足其战略发展需要，承载网必须具备多业务承载能力。经过大量测试后，中国电信决定以IP RAN为基础、利旧原有的城域骨干网，建设综合接入网，用于接入或承载自营业务。

2011年初，中国电信在杭州、金华、镇江、苏州、深圳等5城市开展IP RAN的现网试点工作，试点中强调网络的运行与维护及综合业务承载能力，并顺利割接了CDMA EVDO基站、二层VPN，三层VPN，以及软交换业务，现网运行指标优异。

2011年底，中国电信开始在广东、江苏、浙江、福建和上海等5省市对12个本地网进行了首批IP RAN设备集采：中兴中标6个本地网，华为、上海贝尔和新邮通各2个。此后，烽火和华三先后在2012年、2014年的IP RAN设备集采中加入中标行列。

2015年开始，IP RAN设备迎来建设高峰期：2015年6月的集采项目共需新建和扩容近300个本地网，华为、中兴、烽火、华三中标；2016年4月集采IP RAN设备约2.8万台，采购金额约2.4亿元，华为、中兴、烽火、华三中标;RAN ER设备不少于8台，金额约320万元，中兴、华三中标。在后期IP RAN扩容阶段，处于设备兼容性问题，主要采取单一来源采购的方式进行招标，市场格局趋于稳定。

在IP RAN网络建设初期，从设备分类来看，主要有3种：与宏基站一一对应的A类接入路由器、置于汇聚机房的B类路由器以及置于中心节点的核心路由器RAN ER设备。在大集团客户IP化需求提高后，又衍生出了类似于小型化PTN设备的IP RAN U设备。2017年10月，中国电信共集采各类IP RAN U设备约17.3万个，瑞斯康达、华环电子、皖通邮电、格林威尔、山水光电中标。

中国联通采取融合方案组网

相对于移动、电信二选一方式而言，中国联通在技术选型上更为务实，其搁置了PTN和IP RAN的选型争议，经过多轮实验室及现网应用测试后决定采用“L3+L2”模式，即在原有城域网基础之上新建一张端到端的分组业务承载网。在分组网的核心层采用IP RAN，接入层设备对IP RAN、PTN不做限制，但所有设备均需支持IP/MPLS协议。

从采购进度来看，与其他两大运营商逐年分批采购不同，中国联通的IP RAN设备集采主要集中在两个时期：

第一阶段：后3G时代的2012年至2013年，中国移动承载网IP化建设路线明朗，4G LTE牌照发放在即。联通共采购核心汇聚层设备1.06万端、接入层设备13万端，仅首批集采金额就高达13亿元。从两次集采总体情况来看，中标份额由高到低依次是华为、中兴、烽火、上海贝尔和思科，前三家国内厂商占据了90%以上的份额。

第二阶段：2017年2月开始的新一轮分组传送设备集采。随着不限流量套餐、云计算、物联网等新业务、新技术的蓬勃发展，分组传送网升级扩容压力愈发迫切，2017Ian初中国联通在143个招标城市新采购IP RAN设备规模约2.12万端、其余扩容规模约3.24万端，共5.36万端：华为、中兴、烽火中标。扩容部分采取单一来源采购方式，中兴所占的本地网有133个，扩容规模为9746端，采购预算为3.7亿元。

回顾PTN和IP RAN之争，我们可以发现，作为市场主导者，三大运营商的不同技术路线选择直接影响上游传输设备厂商的技术及商业路线。作为市占率较高的华为、中兴、烽火三家厂商，其PTN与IP RAN产品大多同属一个生产线，但仍需针对三大运营商的不同需求，编写不同的技术方案，生产不同的设备产品，多样化的产品需求一定程度上抑制了规模经济效应的形成。而对于设备商而言，若不同运营商的技术选择趋于一致、技术标准趋于统一，产业链也将更受益于规模效应带来的经济效益提升以及产品成熟度提高。从这一角度来讲，面向5G的传输网技术演进过程中，产业链有待进一步优化。

WDM/OTN招标回顾：10G→40G→100G稳步推进

与技术路线各异的移动回传网相比，OTN作为3G/4G骨干传输网的中流砥柱，运营商的选择和集采进度较为统一。我们将WDM/OTN招标划分为3个阶段讨论：

前4G时代（2013年12月4G发牌前）

在3G向4G切换之际，运营商资本开支从无线侧逐步向传输、IP网络、固定宽带等领域倾斜，传输先行一直是不变的方向。从WDM/OTN首期集采情况来看，三大运营商在传输侧布局早于无线侧TD-LTE牌照发放7-14个月：

2012年8月，中国电信进行了2012年DWDM/OTN首期集采，采购设备主要包括10G、40G DWDM/OTN设备，总金额达4亿元。涉及国干、省干、城域网多个层面，31个招标项目中，烽火中标12个，华为中标9个，中兴、上海贝尔分列三、四名。2012年10月，电信又开始了DWDM/OTN二期集采，中兴中标6个项目包中的5个份额超90%。

2013年是4G LTE铺路的关键一年，三大运营商纷纷开始了100G网络的搭建工作：

中国移动：2013年4月，中国移动公布首次OTN设备集采结果，采购金额超10亿元,共推出6个标段，前4个标段为国干网络，中标情况较复杂：华为独家中标含金量最高的标段1国际局互联网络和标段2省际东部国干网搭建100G OTN网络；烽火独家中标省际西部和东北部10G OTN国干网；省内10G网络由烽火、中兴、上海贝尔中标，而最具潜力的省内40G/100G网络由当时技术上最为成熟的华为和上海贝尔中标。2013年10月，移动又进行了100G OTN设备补采，规模为500块板卡，由烽火、中兴中标，至此四大厂商（华为、中兴、烽火、上海贝尔）均进入了中国移动100G供应商名单。

中国电信：2013年12月，中国电信公布DWDM/OTN设备集采结果，首次将100G DWDM/OTN设备纳入采购范围。集采规模达2500块板卡以上，13个标包中标情况为： 华为（8个，含唯一的OTN传输项目）、烽火（3个）、中兴（1个）、上海贝尔（1个）。

中国联通：100G网络部署较为稳健，在移动、电信大规模进行100G OTN设备集采时，联通的100G集采仍以WDM设备为主，100G OTN尚处于实验网阶段。

4G建设前中期（2014年至2016年）

无线和固网两侧需求共同推动传输网产业链的景气度。 2014年至2016年的三年间，我国FTTH/O用户数从4313.7万户提高22800万户，FTTH/O用户数占比提升54个百分点。与此同时，4G用户普及率也不断提高，月新增4G用户数在2500万以上的时间段主要集中在2015年2月至2017年2月，2015年底，4G用户数首超3G。

在此背景下，2014-2016年成为运营商传输设备新建的重要扩张期：

中国移动：2014-2016年的三次OTN招标均为新建项目，中标厂商从原先的4家缩小到华为、中兴、烽火三家。2014年12月，集采规模为100G端口1072个、10G及以下端口7078个；2016年3月，集采规模为20万端，金额约2.5亿元。

中国电信：100G与10G、40G OTN/WDM设备集采分批进行，采购规模较大：2014年，100G DWDM/OTN设备集采约2000块100G板卡，共分22个标段：烽火（7个）、中兴（8个）、上海贝尔（4个）、华为（3个）中标；2015年，DWDM/OTN设备集采共26个标段，烽火（50%）、华为（35%）及中兴（15%）中标；2016年，单一来源采购方式，集采了51680个10Gb/s端口、137个40Gb/s端口和6100个100Gb/s端口。

中国联通：在2014-2016年期间受经费限制，相较移动、电信，中国联通集采规模较小，且仍以WDM设备为主：2015年，100G国干网OTN/WDM集采项目分为16个标段，各类板卡共1544块，中标企业为中兴、华为；2017年1月，开启骨干传输网OTN/WDM设备集采招标，集采项目分为8个标段，各类板卡共3834块，其中包含部分10G SDH板卡。

后4G时代（2017年至2019年）

后4G时代，移动用户逐渐转向存量时代，运营商同质化竞争加剧，传输设备集采体现出扩容与新建需求并存。随着OTN设备下沉至城域网，其采购规模已在同类光设备产品中遥遥领先。同时，运营商竞争格局亦开始产生细微变化：

中国联通：2017年初，中国联通通过互联网渠道推广“大小王卡”等不限量套餐，流量价格战开启。据中国联通2017年财报显示，中国联通4G用户DOU为4.52GB为全行业最高，超出中国电信2.51GB，是中国移动4G用户DOU的2倍。中国联通4G用户规模最小且份额不足20%，但是却贡献了超过30%的4G流量份额，对比而言，是真正的“小马拉大车”。

2017年8月，中国联通完成混合所有制改革，引入战略投资者后，通过定增募集资金617亿元，其中4G能力提升项目计划投入398亿元，占比高达64.5%。资金的充实也在一定程度上体现在了传输网建设上。

在不限流量卡引发的流量暴增和混改后采购资金充足的双重背景下，中国联通在2017年100G OTN/WDM设备集采项目总预算高达15.72亿元，为近年来最大规模的100G集采。其中，新建部分为8805个100G端口；扩容部分为11268个线路侧100G端口、2572个10G端口。标包1：省内部分由烽火（51%）、中兴（31%）、华为（10%）中标；标包2：一干部分由华为（51%）、烽火（31%）、诺基亚贝尔（18%）中标。

中国移动： 2017-2018年OTN/WDM设备集采的扩容需求为35.7万套，华为（243818套）、烽火（51040套）、诺基亚贝尔（2795套）中标；新建需求为4.22万套，诺基亚贝尔(不低于50%)、华为(不低于30%)、中兴(不高于20%)中标。

中国电信：2017-2018年OTN/WDM设备集采共分为5次进行，其中100G设备集采共有4次：2017年3月，首批扩容规模为6100个100Gb/s端口，华为、中兴、烽火、上海贝尔中标；2017年12月，第二批扩容金额为3.63亿元：中兴、烽火、华为中标；2018年100G DWDM/OTN设备集采 规模为4200个100Gb/s端口。

传输网演进的投资规律

以史为鉴，可知兴替。通过对整个PTN、IP RAN、WDM/ OTN历史集采情况进行全面梳理后，我们得出传输网演进与投资的几点规律：

第一，运营商传输侧投资早于发牌7-14个月。传输网虽不直接为运营商带来收益，但无线侧一切新业务的开展都以传输网的全新赋能为基础，进而决定了传输设备的迭代更新一般早于无线牌照发放7-14个月，以应对新一代无线网络对传输速率、时延等性能指标的要求。

第二，运营商传输设备集采具有明显的“路径依赖”效应，前期试验网建设参与度关乎厂商后期市场份额。传输设备厂商在依次经过实验室测试、现网测试后，才能进入首批集采阶段。运营商首批集采通常采取省公司上报需求，集团确定各厂商份额的方式进行，因此早期参与各试点省份和城市现网测试的设备商将占得先机。前期新建任务完成后，运营商中后期的扩容项目所采取的“单一来源采购”（为保证系统兼容性，需向原中标人采购工程、货物或者服务，否则将影响施工或者功能配套要求）再次加强了这种路径依赖，3G/4G前期新建招标份额直接锁定整个技术周期内设备商市场格局，后期扩容多少与前期“跑马圈地”份额直接相关。5G新技术的出现，将为设备厂商提供重塑市场竞争格局的机会。

第三，传输网的投资周期是“阶跃函数”而非“连续函数”，往往遵循“新建-扩容-新技术测试-新建”的循环，间隔大约为2-3年。早期的新建需求是运营商为下一代无线技术提前铺路；中期的扩容需求是已有的设备容量不能满足新一轮流量爆发所带来的承载压力；后期将更多投向新技术的研发测试，当前时间节点即处于这一阶段，即5G传输技术SPN、M-OTN与400G OTN的测试阶段。

第四，实力差距致使三大运营商传输网建设策略各不相同。中国移动综合实力最强，在新技术研发、试验进程中披荆斩棘，集采规模也领先于电信、联通；中国电信稳扎稳打，集采计划、批次制定较为合理；相对弱势的中国联通采取较保守的跟进策略，借鉴移动、电信的组网经验，减少试错成本，在技术相对成熟后再扩大集采规模，进而有效地降低采购费用。

展望5G传输网技术，推演千亿市场格局

作为信息通信领域的一场革命，5G对传输网在带宽、时延、时间同步及灵活性等方面提出更高要求，传输网架构升级和容量扩展成为5G先行基础，而传输设备正是这场ICT革命的排头兵。

需求侧：全新业务场景带来5G全新传输网架构升级

3GPP定义了三类5G业务场景：

（1）eMBB（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，带宽体验从现有的 10Mbps 量级提升到1Gbps 量级，要求承载网络提供超大带宽。

（2）uRLLC (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，要求极低时延和高可靠性，需要对现有传输网的节点设备进行改进，使得高可靠性业务的带宽、时延是可预期、可保证的，不会受到其它业务的冲击。

（3）mMTC (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，基站以及基站间的协作需要更高的时钟同步精度。

5G时代全新业务场景需求的实现离不开承载网性能的大幅提升，现有PTN、 IP RAN、OTN等技术将难以满足5G时代对传输网络的新要求：

（1）5G RAN架构变化

RAN架构将从LTE 的BBU、RRU两级结构，演进到CU、DU和 AAU三级结构，传送网也相应分为前传、中传、回传。此外，随着移动边缘计算（MEC）的引入，核心网将形成云互联网络：New Core间云互联、New Core与MEC间云互联、MEC之间边缘云互联。同时，5G移动宽带、固定宽带在内的业务也将在云上逐渐融合，业务融合驱动网络融合和云网协同。

（2）超大带宽增长

一方面，随着 4K 高清、AR/VR、物联网、垂直应用等业务的快速增长，流量急剧增长，传送网络需要更大的带宽；另一方面，5G 基站的峰值带宽将增长10 倍以上，接口速率较 4G 时期将增长10~100 倍。在接入层，比特率将从100 M提高到1 GE再到50 GE/100 GE；在汇聚层，将从10 GE 增长到100 GE/400 GE，在密集地区，汇聚层峰值甚至可以达到太比特量级。

（3）超低时延要求

3GPP在高可靠低时延通信（uRLLC）场景中定义了多种服务，其主要特点是低误码率、低延迟和确定性延迟。这些时间敏感业务需要在移动传送网中保持亚毫秒级时延。因此，5G对传输网时延要求越来越苛刻，较4G 降低 10~100 倍。

（4）灵活性需求

5G承载业务需求的多样化更加考验网络规划和设计的灵活性，包括网络功能、架构、资源、路由等多方面的定制化设计、端到端网络切片的灵活构建、业务路由的灵活调度、网络资源的灵活分配以及跨域、跨平台、跨厂家、乃至跨运营商（漫游）的端到端业务提供等。

（5）网络切片需求

5G 传送网需要支持无线、集客、家庭宽带上联等业务，同时需支持eMBB、mMTC、uRLLC多种业务类型，网络应根据不同服务的特点提供隔离、功能剪裁及网络资源分片，并且每个网络切片可拥有独立的网络资源和管控能力。

（6）超高精度时间同步需求

4G 时期基站间时间同步精度要求是±1.5 μs，5G 时期比 3G/4G 时期，时间同步精度需求提高10倍以上。

5G全新业务场景直接影响承载网的带宽、时延和时钟精度等技术指标，而 5G 无线网、核心网的架构变化引发了相应的承载网架构变化，并对网络功能提出新要求。我们认为5G网络需要新建传输网络，主要有以下三方面原因：

第一，5G时代由于无线通信业务量高速增长，现有的传输技术难以满足流量的爆发增长，流量的爆发增长需要新的传输网络支撑；

第二，5G时代业务类型的变化要求对三大应用场景的支持， 5G下同一张传输网络需要同时支持不同属性的业务，这就要求推出新的链路层技术；

第三，5G组网架构变化，5G网络CU/DU的分离，传输分为前传AAU到DU，中传DU到CU，回传CU到5G核心网，需要根据业务类型、属性选择不同的传输技术。

在传输网演进方面，随着运营商逐步向ICT综合服务转型，业务的丰富性带来对带宽的更高需求，运营商网络对传送网的带宽及组网性能提出了更高的要求。2G时代，10G OTN技术主要应用于骨干网；3G时代，骨干网已经扩容升级到40G技术和100G技术；进入4G时代，2G时代的10G OTN技术也从骨干网一路下沉，已经成为4G时代接入层的主流技术方案，而100G技术已成为4G骨干网的标配。

展望5G时代，200G 、400G OTN技术有望成为骨干网传输的主流。3G、4G时代的100G OTN技术也将下沉，成为5G时代汇聚层的解决方案。OTN技术的不断下沉，保证传输网市场的持续增长。

供给侧：SPN与M-OTN比翼齐飞

创新派中国移动：构建全新传输网技术体制SPN

面对5G新需求，中国移动提出三个网络演进目标：容量提升10倍、时延降低10倍、单比特成本降低10倍。在5G传输方案上，中国移动提出用新的切片分组网（SPN）技术来构建一张全新的承载网络：其中包括用新的芯片、新的模块构建新的传输设备，再用新的传输设备搭建出新的传输网，最终在新的传输网上承载5G新的业务。

SPN技术采用创新的以太网分片技术（SE）和面向传送的分段路由技术（SR-TP），并融合光层密集波分复用技术（DWDM）的层网络技术体制，通过将网络功能软件化，实现业务分片，不同分片具备不同的网络能力，以应对不同的5G场景需求。从网络总体架构来看，SPN采用创新的以太网分片组网技术（Ethernet Cross Connect）和面向传送的分段路由技术（SR-TP），并融合光层DWDM技术的网络技术体制。SPN主要分为三层结构：

（1）SPL切片分组层：实现分组数据的路由处理；

（2）SCL切片通道层：实现切片以太网通道的组网处理；

（3）STL切片传送层：实现切片物理层编解码及DWDM光传送处理。

相较4G时代的PTN技术，SPN对芯片在交换容量、时延、MAC数量、交换方式、标签层数和功耗等方面提出了更高要求。SPN在协议上与PTN有较大不同，现有PTN芯片很难匹配5G承载新需求，需要全新SPN系列芯片。在接入层，SPN需要集中式业务处理芯片、FlexE接口处理芯片；在汇聚、核心层，SPN需要统一交换网芯片、分布式业务处理芯片。同时，面向5G的SPN芯片需要其容量至少达到12.8T、时延控制在10微秒以内、具备切片隔离能力等。我们认为，SPN在芯片、硬件上的重新设计将导致中国移动5G传输设备换代更新，SPN传输设备市场格局有望重塑，SPN设备增量集采即将到来。

中国移动：SPN测试进程明确，2018年底将在18城大规模试点

在SPN测试进程方面，中国移动有明确规划：

2017年7月26日，中国移动联合中国电信、中国联通、中兴、烽火、信通院等中国企业和研究机构在ITU-T SG15全会上，推动5G传送网标准立项。

2017年9月27日，中国移动联合华为、烽火和中兴进行SPN的相关实验室测试，通过SPN原型系统测试。

2017年10月17日，华为、中兴通讯和烽火通信联合研发的下一代5G传输系统SPN一阶段试验测试已经完成。我们预计，未来在中国移动5G传输设备集采方面，上述三家有望获得先发优势，烽火通信市场占比有望进一步提升。

2018年Q3，中国移动将在杭州、上海、广州、苏州、武汉这5个城市开展5G外场测试，既包括无线网也包括核心网以及承载网的测试。中国移动在5G承载网方面的测试，将主要包含现网PTN、PTN升级、SPN新建三种。如果测试顺利，中国移动计划2018年底在18个城市进行更大规模的试点。

从业界普遍认为的2020年5G正式商用的节点来看，传输网作为基础网络，时间紧迫，部署节奏有望加快。在SPN技术推进过程中，一方面要让SPN经过多轮严格的实验室和现网测试，另一方面又要与产业链联合研发、推动产业发展。我们认为除SPN承载设备外，5G网络测试的推进将为传输网整个产业链带来利好。例如，5G前传可能以光纤直驱的方式为主，将为光纤光缆产业带来机遇；过去运营商传输网主要使用低端光模块，而今后5G承载网对25G灰光和彩光模块等高端光模块需求量巨大，光模块龙头厂商将迎来巨大商机。

演进派中国电信：5G承载技术的最优选择是M-OTN

区别于中国移动的创新策略，中国电信针对5G承载方案提出“四个尽量”原则：即尽量重用成熟的产业链；尽量基于成熟的技术和设备；尽量统一设备和模块需求；尽量统一国内外技术标准。

OTN技术具有的大带宽、低时延等特性可以无缝衔接5G承载需求，因此，中国电信主推端到端M-OTN技术作为5G其传输解决方案。M-OTN能够提供低成本、高带宽的传输、ns级光层直达、us级OTN单点时延，以及多层次的保护和恢复功能。此外，为满足5G的灵活性需求，M-OTN还将基于SDN进行网络智能化演进，使能快速业务发放和跨专业协同。

M-OTN是面向移动承载优化的OTN技术，适用于5G前传、中传和回传。

从前传来看，M-OTN在AAU和DU机房之间配置城域接入型WDM/OTN设备，多路前传信号通过WDM技术共享光纤资源，通过OTN开销实现管理和保护。接入型WDM/OTN设备与无线设备采用标准灰光接口对接，WDM/OTN设备内部完成OTN承载、端口汇聚、彩光拉远等功能。除节约光纤、提供环网保护功能、提高网络可靠性和资源利用率外，相比无源波分方案，有源波分WDM/OTN方案的组网方式也更加灵活，可以支持点对点及环组网等场景。

从中传和回传来看，基于WDM/OTN的 5G 中传/回传承载方案可以发挥分组增强型 OTN 的优势：

（1）强大高效的帧处理能力，通过 FPGA、DSP等专用芯片、专用硬件完成快速成帧、压缩解压和映射功能，有效实现DU传输连接中对空口MAC/PHY 等时延要求极其敏感的功能。

（2）构建CU、DU间超大带宽、超低时延的连接，有效实现PDCP处理的实时、高效与可靠，支持快速的信令接入。

（3）分组增强型OTN集成 WDM 能力，可以实现到郊县的长距传输，并可按需增加传输链路的带宽容量。具体可以细分为分组增强型OTN+IP RAN方案和端到端分组增强型 OTN 方案。

中国电信：M-OTN推进取得实质性进展，成为ITU-T 5G承载主流技术选择

2017年9月，中国电信正式对外发布《5G时代光传送网技术白皮书》，并提出了基于OTN/WDM的5G综合承载方案，通过演进可以满足宽带和专线承载网的OTN和WDM网络需求。

2018年1月，中国电信成功进行5G OTN前传承载设备第一阶段测试，华为、中兴、烽火等主要通信设备商积极参与，测试结果显示，三家主流厂商5G OTN前传设备均已能支持业界主流的25G eCPRI前传接口传输，且在时延和时延抖动等关键性能指标上表现优异。

2018年2月，中国电信主导推动的M-OTN标准取得实质进展，实现了两个相关的标准立项，标志着ITU-T SG15研究组正式认可M-OTN技术可适用于5G承载的前传、中传和回传，后续将正式开展M-OTN的标准化工作。

中国联通：5G承载网试验是2018年的工作重心，七大原则明确发展方向

2017年9月，中国联通首次提出“以光为主，基于WDM/OTN技术的端到端承载方案是5G移动承载的最优方案。”

2018年5月，中国联通表示，5G传统承载方案的论证和试验，是中国联通今年工作重心，随着明年和后年5G商用工作的开展，可能会开展5G承载的升级工作。中国联通在5G承载发展上主要考虑七个原则，分别是需求驱动；务实为本，采用产业链中更加成熟的技术；简化网络结构、有稳定基础接口；成本为主，以综合成本和TCO最低为目标；循序渐渐，不可盲目投资；体系开放；技术协同。

2018年6月，中国联通国际合作伙伴会议上，联通总经理陆益民表示，中国联通今年将在16个城市开展5G规模实验，并进行业务应用和典型示范，2019年实现5G预商用，2020年正式商用。

短期聚焦5G传输试验网建设进程，长期关注SPN/M-OTN新一轮集采

从3G向4G换代时期PTN取代MSTP的情况来看，设备商在前期试验网建设参与度将通过“路径依赖”效应决定其后期市场份额。同理，设备商5G试验网建设参与进程或为5G传输市场格局重塑提供指引。 当前，三大运营商的5G试验网已全面启动，2018年已启动面向商用的大规模组网试验，并将于2019年进入预商用阶段，2020年进入规模商用阶段。

华为、中兴和烽火联合中国移动研发的SPN传输系统目前已经完成实验室测试。三家联合中国电信研发的5G OTN前传设备也均已能支持业界主流的25G eCPRI前传接口传输，且在时延和时延抖动等关键性能指标上表现优异。鉴于三大运营商在5G传输网的技术选择和测试进度各不相同，头部企业需针对不同运营商开发不同产品及解决方案，考验设备商前期研发与后期维护能力，我们认为早期参与运营商试点省份和城市现网测试的头部设备商将占得先机，获得先发优势，行业集中度或将进一步提升，建议短期聚焦运营商5G传输试验网建设进程。长期来看，5G全新传输技术的出现将为设备商带来新一轮“跑马圈地”的机会，建议积极关注2019年上半年SPN/M-OTN新一轮招标集采情况。

5G传输设备投资规模测算

从4G时代集采情况来看，运营商传输侧投资早于无线侧半年到一年，5G商用传输先行，海外运营商传输网扩容升级已先行启动。5G建设，传输网投资亦将领先于移动网，传输企业有望率先受益5G建设红利。加之5G承载网方案年内确定，我们预计运营商将从今年下半年开始加大传输网投资，资本开支或有追加可能。

5G传输网测算核心假设

我们对5G传输网投资规模进行具体测算，并作出五点假设：

（1）5G时代SPN与M-OTN（WDM/OTN）方案传输设备投资规模相当。5G时代，无论是中国移动主导的SPN技术，还是中国电信和中国联通提议的端到端M-OTN（WDM/OTN）技术，其底层物理通信都是基于OTN技术和WDM技术，仅在网络分片方面采用不同的技术路径，SPN主要基于FlexE来实现网络切片，OTN主要基于FlexO和ODUflex来实现网络切片。因此我们认为相同带宽下，两种技术方案的传输设备的投资规模相差不大。

（2）5G基站数目是4G基站的1.36倍。由于5G频段高，容量大，覆盖能力比4G基站差，同时考虑中国移动或分2.6GHz频段，电信、联通或分3.5GHz的可能，我们预计5G基站数目会是4G基站的1.36倍。考虑到后4G时代运营商基站建设数量开始逐年下降，2017年三大运营商共建74万4G基站，我们预计2018年三大运营商仍将建设约40万左右4G基站，到2018年底全国4G基站预计将达到429万。基于以上假设，我们以6年内（2019-2024）建设581.4万5G基站进行测算。

考虑到两部委《扩大和升级信息消费三年行动计划》加快推进5G规模组网建设，确保启动5G商用的总体目标，以及北京联通最新5G建设计划：“2019年7月后，北京5G基站将达2.6万座，与4G基站实现持平”，对标三大运营商4G建网节奏，我们对三大运营商5G建网节奏进行重新预测，相应传输设备投资规模也进行修正：

考虑5G牌照大概率于2019年下半年发放，整体对标2013年底发放4G TD-LTE牌照时间点。我们认为三大运营商将在2019年开展5G预商用规模化试验并将在全国建成约30万左右5G 基站。2020年实现5G规模化商用，届时全国将建超100万个5G基站，从2019年开始全国5G建站将全面爆发，5G新建基站数量将不断增加，预计将在2022年左右达到建站高峰，此后5G新建基站的速度将逐步放缓，绝对量开始下降。

（3）接入环：汇聚环：核心环节点数8：6：6，带宽收敛比为8：4：1。即每8个基站形成1个接入环，对应1个汇聚环的上联设备；每6个汇聚环上联设备形成1个汇聚环，对应1个核心环的上联设备。

根据5G传输网各层节点数比例，我们预测运营商581.4万5G基站对应到接入环、汇聚环、核心环设备数量分别为：581.4万个、72.68万个及12.11万个。此外，综合考虑运营商5G建网进度，我们预测运营商2019~2024年5G传输网各层传输设备数量。

（4）接入环、汇聚环、核心环带宽为25G/100G/200G。以典型的5G S111基站（每个基站3个扇区）为例进行测算，考虑到每个基站有3个AAU，每个AAU对应2个前传光模块。则接入环、汇聚环和核心环实际带宽为19.36Gbps、77.44Gbps、116.16Gbps。所以判断5G传输网接入层、汇聚层带宽为25G、100G、200G。

（5）传输设备在传输网建设前期价格较高，随着产业链成熟，相关传输设备会逐步降价。根据市场调研，接入环25G传输设备价格8万元左右（2个25G端口），汇聚环100G传输设备价格约30万元（下行2个25G，上行2个100G），核心环200G传输设备约100万元（下行2个100G端口，上行2个200G端口）。据调研了解3G/4G时代传输设备降价情况，我们假设5G传输设备以每年10%~15%幅度降价。

综合考虑以上测算假设，我们预计5G时代三家运营商传输设备投资规模将达到6490亿元，平均每年传输设备需求约1081亿元，2020-2021年将是传输设备投资的高峰。