通信行业模块系列报告之四：光通信网络，网络架构升级看算力产业需求确定性_41页_3mb

光通信网络：网络架构升级看算力产业需求确定性

核心观点

• 网络架构持续迭代优化：随着从4G向5G演进，网络架构从两层升级为三层，随后向叶脊架构演进，再到AI时代的Fat-Tree架构，不断适配更高数据传输需求。
• 光模块需求与网络架构升级同步：当前光模块正从25G/100G向400G/800G发展，驱动网络架构持续升级，光模块市场进入快速成长期。
• AIGC推动算力基础设施需求增长：AIGC生态革命下，算力基础设施需求长期向好，光模块、AI服务器、交换机及芯片下游市场潜力巨大。
• 推荐标的：包括AI服务器、交换机、光模块、交换机芯片等领域的中兴通讯、紫光股份、浪潮信息、中科曙光、锐捷网络、星网锐捷、共进股份、菲菱科思、工业富联、海能达。
• 风险提示：高算力发展不及预期、宏观经济波动、全球贸易波动、行业竞争加剧等。

光通信网络架构演变

4G网络架构

• 采用二层结构，基站与核心网直接相连，收敛比为3:1。
• 光模块需求以25G为主。

5G网络架构

• 5G网络架构演进为三层结构：接入层、汇聚层、核心层。
• 光模块需求测算：5G基站数量为313.8万座，光模块需求约为2672万个，其中前传主要为25G，中传为25G，回传为100G，省干层为400G。
• 组网层级：中心级、汇聚级、区域级和接入级，收敛比为4:20:400:10000。

传统三层数据中心架构

• 采用接入-汇聚-核心结构，具有高收敛比，但带宽利用率低，效率受限。
• 光模块数量为机柜数的8.8倍。

叶脊网络架构

• 网络架构扁平化，减少层级，提高带宽利用率和通信效率。
• 光模块需求从25G/100G向400G/800G提升，单机柜光模块数增加至44/48倍。

Fat-Tree架构

• 适用于AI大模型训练，无收敛比，支持高带宽、低延迟的通信需求。
• 通过InfiniBand实现，支持高达100Gbps的带宽，适用于大规模GPU互联。
• 谷歌Apollo网络架构采用OCS技术，实现全光路互联，降低电力和成本支出。

算力产业发展趋势

政策支持

• 《算力基础设施高质量发展行动计划》出台，推动算力基础设施建设。
• 目标：2025年算力规模超过300EFLOPS，智能算力占比达35%。

市场规模预测

• 全球光模块市场：2025年市场规模预计为113亿美元，2016-2020年复合增速为3.2%，2021-2025年预计复合增速为13.7%。
• AI服务器市场：2022年全球市场规模为156亿美元，预计2025年达318亿美元，CAGR为19.5%。
• 中国AI服务器市场：2022年出货量28.4万台，预计2027年达65万台，CAGR为17.9%。

交换机市场

• 中国交换机市场规模持续增长，2022年达510.8亿元，预计2027年达749.3亿元，CAGR为16.65%。
• 海外主导市场，国产化替代加速，盛科通信等国内厂商份额有望提升。

主要标的及业务布局

• 紫光股份：推出全球首款800G CPO硅光交换机，聚焦云计算及AI算力基础设施。
• 中兴通讯：自研交换、转发和控制产品，发布新一代AI服务器，数通业务增长显著。
• 浪潮信息：践行“All in液冷”战略，推出高性能AI服务器，产品体系完善。
• 中科曙光：国产高端计算机及算力平台领先，布局液冷及AI训练场景。
• 锐捷网络：推出AIFabric智算中心网络方案，支持大规模GPU互联，市场份额靠前。
• 星网锐捷：ICT应用方案提供商，布局AI与鸿蒙技术，研发投入持续增加。
• 共进股份：数通业务稳健增长，布局400G光模块，拓展汽车电子及卫星通信。
• 菲菱科思：交换机ODM龙头，400G产品已量产，拓展汽车电子业务。
• 工业富联：全球领先的服务器代工企业，与英伟达合作生产H100及H800等AI服务器。
• 海能达：布局卫星通信与汽车电子，深化“2+3+1”战略布局。

风险提示

1. 高算力发展不及预期：AIGC发展不及预期可能影响光模块及芯片需求。
2. 宏观经济波动：全球经济复苏不及预期可能导致资本支出下降。
3. 全球贸易波动：中美贸易摩擦可能影响出口及供应链稳定性。
4. 行业竞争加剧：光模块国产化提升，行业竞争可能压缩利润空间。

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