400G OTN行业专题：十年磨一剑，算网新代际

证券研究报告 2023年09月17日 十年磨一剑，算网新代际 ——400GOTN行业专题 行业评级：增持 姓名：王彦龙（分析师） 邮箱：wangyanlong@gtjas.com 电话：010-83939775 证书编号：S0880519100003 姓名：黎明聪（分析师） 邮箱：limingcong@gtjas.com 电话：0755-23976500 证书编号：S0880523080008 核心看点：十年磨一剑，算网新代际 01 算力时代呼唤400G全光底座。 全国规模建设通算、智算中心，带来网络低延时、高带宽需求；大容量传输需以400GOTN为核心，并围绕算力枢纽、省节点 建设互联线路。 02 测试进展顺利，有望年内启动。 光传输规律：距离不变，容量翻倍。我们观察到三大运营商进行多次、不同距离、不同调制格式的测试，进展较为顺利；预计中移动将在年内启动，联通电信有望在2024年开始规模商用。 03 400G核心器件国产比例将提升 光传输设备集采将带动400G模块、光放大器、WSS、调制器等器件应用；LBandOA、DSP、薄膜铌酸锂、WSS、ITLA等均 有望实现突破和替代。 04 重点推荐公司 投资建议：推荐标的为中兴通讯、光迅科技、光库科技、长飞光纤、亨通光电、中天科技，受益标的为烽火通信，德科立。风险提示：400G投资周期存在波动性，核心器件突破不及预期。 请参阅附注免责声明1 目录/CONTENTS 光模块行业专题 01算力时代呼唤400G全光底座 02测试进展顺利，有望年内启动 03400G核心器件国产比例将提升 04重点推荐公司和受益标的 2/ 请参阅附注免责声明2 01 光模块行业专题 算力时代呼唤400G全光运力底座 3/ 请参阅附注免责声明3 1.1 算力是经济新引擎，我国算力正高速增长 •算力排名与GDP排名呈现正相关。信通院统计了21个国家算力规模和GDP数据，佐证了算力规模与经济发展的正相关关系。 •我国智算投入大幅提升，智算已成为新的算力增长极，结构上占半壁江山。 图：算力规模与国家经济实力正相关 图：我国智算算力比例正大幅提升（单位：Eflops） 数据来源：信通院，国泰君安证券研究 数据来源：信通院，国泰君安证券研究 请参阅附注免责声明4 1.2 匹配数据和算力增长，我国规划八大枢纽集群 •2022年2月17日我国发布《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》，要求建设八大国家枢纽节点，在节点附近积极布局通算、智算，布局建设全国一体化算力网络国家枢纽节点，并加快实施“东数西算”工程。 表：规划建设八大枢纽、十大集群 图：我国规划建设八大枢纽集群 请参阅附注免责声明 算力枢纽节点 主要集群 地区特性与应用方向 京津冀枢纽 张家口集群 用户规模较大、应用需求强烈，重点统筹好城市内部和周边区域的数据中心布局，实现大规模算力部署与土地、用能、水、电等资源的协调可持续，优化数据中心供给结构，扩展算力增长空间，满足重大区域发展战略实施 需要。 长三角枢纽 长三角生态绿色一体化发展示范区集群、芜湖集群 粤港澳枢纽 韶关集群 成渝枢纽 天府集群、重庆集群 贵州枢纽 贵安集群 可再生能源丰富、气候适宜、数据中心绿色发展潜力较大的节点，重点提升算力服务品质和利用效率，充分发挥资源优势，夯实网络等基础保障，积极承接全国范围需后台加工、离线分析、存储备份等非实时算力需求，打造面向全国的非实时性算力保障基 地。 内蒙古枢纽 和林格尔集群 甘肃枢纽 庆阳集群 宁夏枢纽 中卫集群 5 数据来源：发改委，《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》数据来源：发改委 1.3 数据中心规模快速提升，通算智算均为数字基建热点 •2022年2月17日我国发布《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》，要求建设八大国家枢纽节点，在节点附近积极布局通算、智算，布局建设全国一体化算力网络国家枢纽节点，并加快实施“东数西算”工程。 700.0 600.0 500.0 400.0 300.0 200.0 100.0 0.0 表：我国数据中心机架数已经达到650万个 650.00 401.00 315.00 226.00 166.00 520.00 201720182019202020212022 图：我国围绕枢纽节点部署较多智算中心项目（截止至6月） 机架数（万个） 数据来源：信通院数据中心白皮书 数据来源：新京报 请参阅附注免责声明6 1.4 算网需求：枢纽带宽大幅增加，传输容量存在瓶颈 •参考2022年东数西算八大枢纽申报的未来几年机架规模，共上报了400w+机架（2.5KW等效机架），按每机架出DC平均带宽1Gbps， 东部DC流量出省比例为35%，西部DC流量出省比例~85%，预计到2027年，骨干传送网累积新增流量达到1900Tbps。目前省干、本 地网系统速率以100G为主，难以满足未来DC互联大带宽需求。未来应升级到单端口400G速率，更好满足业务颗粒度的要求。 年份 2022A 2023E 2024E 2025E 2026E 2027E 西部机架 /万 3 10 25 45 70 100 东部机架 /万 10 30 75 120 210 300 枢纽间流量/Tbps 60.5 190 475 802.5 1330 1900 表：我国东西部机架数量提升后出口的流量将高速增长 数据来源：中国移动骨干网白皮书 图：数据异地迁移需求越来越多，需满足海量数据即送即达 小时达：超高带宽实时传输数十TB/小时 当日达：聚合空闲带宽实时 传输数百G~数TB/小时 次日达：夜间空闲带宽错峰传输数十TB/小时 东数西算需求 2025年中国数据量达到48.6ZB，适合东数西算的温冷数据占比95% 自动驾驶训练数据上云：单车日产数据几TB至十几TB，完成L3训练预计产生8EB数据，L4训练预计产生20EB数据 数据上云需求 云迁移需求 为保证数据的安全储备以及有效管理，云灾备市场规模不断扩大，2019年达到了32亿元，2023年达到了51亿元，年复合增长率为12.4%。请参阅附注免责声明7 综艺素材上云：原始素材总量一年达500PB，10TB-100TB量级/日/节目 数据来源：中移动研究院 1.5 算网需求：互联需要低时延，算力枢纽需要直连、Mesh组网 •传统电信网络采用行政区组网，通常分核心、汇聚、接入三层，每一层通常以环形和链型为主，存在绕弯迂回的情况，网络时延大 •算力网络应围绕算力枢纽而非传统的围绕行政区划组网，并需要大量直连线路。2023年7月，国新办举办工信业发展情况新闻中，工信部发言人提到，当前已围绕算力枢纽节点建设上百条干线光缆，通达能力有效提升。 图：中国联通将围绕集群建设数据中心直连网络 图：中移动已经实现东西部算力枢纽节点全互联组网 数据来源：中国联通，C114 数据来源：中国移动财报PPT 请参阅附注免责声明8 1.6 算网需求：地市也将构建1-5ms算力时延圈 •时延圈定义：城市内1ms，城市群3ms，省内5ms； •区域间DC互联带宽为400G，时延在5ms以内，区域内DC互联时延在3ms以内。 •未来省干需要对一干、二干实现融合，采用ROADM+OXC技术。 •以上将带来省内线路、节点数增加。 图：各家运营商基本都以1/5/20ms作为时延要求标准 图：地市间DC也需要构建更多直连线路降低时延 数据来源：浅析面向算力时代全光底座的构建，国泰君安证券研究 请参阅附注免责声明9 1.7 算力时代呼唤400G全光运力底座 •新时代光传输网络作为算力底座，根本是需要解决大容量和低时延的问题。 •大容量需以400GOTN为核心，低时延要求围绕算力枢纽、省节点建设互联线路。 •算力时代将重塑我国干线光网架构，并带来400G技术代际投资机会。 图：算力时代需要直连和Mesh组网的DCI网络 数据来源：百度图库 图：算力时代呼唤400G全光运力底座 数据来源：华为、运营商、C114、国泰君安证券研究 请参阅附注免责声明10 02 光模块行业专题 测试进展顺利，有望年内启动 11/ 请参阅附注免责声明11 2.1 光传输规律：距离不变，容量翻倍 •考虑光网络实际部署及新旧设备升级中，机房、光纤长度难以改变，应尽可能使用现有光纤和站点，最大化节约建网成本。 •2013年100GOTN开始，光传输行业的发展基本秉承距离不变，系统容量翻倍的技术发展规律。 图：2013年起光传输行业保持距离不变，容量翻倍的技术发展规律 请参阅附注免责声明12 2.2 技术路径：短距16QAM先行，长距QPSK最终确定 •2018年至2021年，运营商试验主要采用高阶码型16QAM配合低波特率器件，但在长距离下对各种性能参数要求较大； •2022年及之后，运营商长距离试验主要采用低阶码型QPSK配合130GBd器件，并确定为长距离传输的方案。 图：单波400G经历了发展的3代 表：中移动多次实验室和现网测试表明QPSK传输距离更大 时间 试点情况 调试格式 光纤/放大 距离 2018.8 京津济宁现网试点 16QAM G.654E+EDFA 603km 2021.8 实验室测试 16QAM-PCS G.652D/G.654E， EDFA/RA混合 1120km(G.652D)1700km(G.654E) 2021.11 辽宁沈大现网试点 16QAM-PCS 1077km(G.652D)1333km(G.654E) 2022.8 实验室模拟 QPSK G.652DEDFA/RA混合 3038km 2023.2 实验室 QPSK G.652D/G.654E 7000km 2023.2 浙赣湘黔 QPSK模块 G.652D 5616km 数据来源：中国移动 请参阅附注免责声明13 2.3 中国移动：建成数千公里试验网，预计年内启动部署和实施 •中国移动方面，已经建成横跨浙江、江西、湖南、贵州四省的400G全光试验网并完成400GQPSK试验，预计2023年底准备启动相关的部署和实施。 图：中移动2023年建成并进行了长达5000km的400GOTN线路测试 请参阅附注免责声明 14 2.4 中国电信：已建成大湾区首张400G全光运力网 •电信联合华为打造粤港澳大湾区首张400G全光运力网络。作为全国“东数西算”工程中的八大算力枢纽之一，韶关集群将 承接广州、深圳等大湾区核心城市的实时性算力需求，并构建辐射华南乃至全国的算力中心，预计到2025年，韶关集群将 建设成为世界一流的算力设施集群。预计这张网络为千行百业提供高品质算力。 •电信预计2023-2024年将是400GOTN规模商用的重要时期。 图：400G全光网实现韶关算力枢纽到大湾区九城市的高速直达 图：围绕大湾区将建设3ms的超低时延圈 数据来源：华为光网，广东电信 请参阅附注免责声明15 2.5 中国联通：四地建设多张试验网，上海联通已有商用案例 •联通已经在浙江、河南、广东、山东省干等建设多个16QAM400G新技术试验网，并于多家设备商进行现网的试验，下一阶段还将开展基于QPSK调制的400G新技术试验。 •2023年上海联通率先商用了400G网络，单纤传输容量达到24T，可以满足算力数据中心间400G运力、200G跨汇聚和100G直驱用户接入。 图：算力规模与国家经济实力正相关 图：上海联通首个400G全光底座正式商用 日期 运营商 传输码型 设备商 系统容量 现网/实验室/ 商用 2022.7 北京联通 - 华为 4T 现网测试 2023.3 浙江联通 16QAM 华为 24T C++ 现网测试 2023.4 广东联通 C+L400G PCS16QAM 烽火通信 38.4T 现网测试 2023.5 山东联通 PCS-16QAM 诺基亚贝尔 38.4T C+L光层 现网测试