Anmerkung der Redaktion:

Nach dem großartigen Jahr 2020 stehen wir am Beginn eines spannenden neuen Jahrzehnts voller Hoffnung und Unbekanntem. Die gleichzeitige Förderung von Technologie und Kapital prägt dieses Jahrzehnt und dürfte auch im nächsten Jahrzehnt die treibende Kraft für Innovationen sein. Daher haben wir Ende 2020 die Reihe „Jährliche Branchenanalyse“ ins Leben gerufen und die aktuell wichtigsten Bereiche systematisch untersucht. Diese Branchen verändern möglicherweise die gegenwärtige Wirtschaftslandschaft, prägen die zukünftige Geschäftswelt oder sogar die internationale Landschaft, sind für die Leser von 36Kr von Interesse oder haben weitreichende gesellschaftliche Auswirkungen. Wir hoffen, mit dieser Methode gemeinsam mit unseren Krypton-Lesern neue Horizonte zu eröffnen und die Zukunft besser zu gestalten.

Dieser Artikel ist Teil einer Reihe. Wir haben uns für 5G entschieden. Die alle zehn Jahre stattfindende Modernisierung der Kommunikationstechnologie bedeutet nicht nur einen Wettbewerb um die Telekommunikationsinfrastruktur auf nationaler Ebene, sondern auch enorme Geschäftsmöglichkeiten. Tatsächlich ist 5G nicht nur eine Revolution der Kommunikationstechnologie, sondern auch eine umfassende industrielle Revolution. Dieser Artikel ist der erste Teil unserer 5G-Forschung und konzentriert sich auf die vorgelagerte Industrie. Der zweite Teil, der sich mit den nachgelagerten Anwendungen von 5G befasst, wird in Kürze veröffentlicht.

Die alle zehn Jahre stattfindende Modernisierung der Kommunikationstechnologie führt nicht nur zu einem Wettbewerb um die Telekommunikationsinfrastruktur auf nationaler Ebene, sondern eröffnet auch enorme Geschäftsmöglichkeiten. Untersuchungen des Marktforschungsunternehmens IHS Markit zeigen, dass 5G bis 2035 eine Wirtschaftsleistung von 13.2 Billionen US-Dollar generieren wird.

Anfang 2020 wurde der weltweite 5G-Netzausbau deutlich beschleunigt und kommerzielle Testläufe nahmen Fahrt auf. In den ersten drei Quartalen 2020 errichtete China 600,000 5G-Basisstationen und verzeichnete 110 Millionen 5G-Nutzer. Im B5B-Anwendungsmarkt werden Pilotprojekte mit Fokus auf die 5G-Eigenschaften in Bereichen wie intelligenten Minen, intelligenten Häfen, intelligenten Fabriken und AVR umgesetzt.

Tatsächlich ist 5G nicht nur eine Revolution in der Telekommunikationstechnologie, sondern auch eine industrielle Revolution. Vereinfacht gesagt, konzentrieren sich die Vorteile von 5G in dieser Phase noch hauptsächlich auf den Netzausbau. Diese Vorteile lassen sich als technologische Innovation, unabhängige Steuerbarkeit und Skaleneffekte zusammenfassen. Langfristig gesehen ist 5G jedoch eine industrielle Revolution und könnte die Industrie des zweiten Milliarden Dollars grundlegend verändern. Die Kombination aus Kommunikation, Cloud Computing, Internet der Dinge und KI-Technologie hat bereits das „Industrielle Internet“ hervorgebracht.

Aus der Perspektive der industriellen Revolution ergeben sich die Geschäftsmöglichkeiten von 5G nicht nur aus den Vorteilen der Hardware-Infrastruktur und dem Anwendungspotenzial, sondern auch aus den Geschäftsmöglichkeiten im Zuge des industriellen Wandels.

Dieser Artikel beleuchtet die 5G-Upstream-Industrie unter folgenden Gesichtspunkten:

5G ist nicht nur eine Revolution in der Kommunikationstechnologie, sondern auch eine industrielle Revolution.

• Chinas Zeitplan und Fortschritte für die kommerzielle Einführung von 5G

• Chinas Budget für kommerzielle 5G-Investitionen im Jahr 2020

• Kostenaufschlüsselung für 5G-Basisstationen

• Analyse der Betriebs- und Wartungskosten von 5G-Basisstationen

• Abbau der 5G-Upstream-Bonus-Industrieverbindungen

• Analyse des vorgelagerten inländischen Substitutionsprozesses für 5G

 

5G ist nicht nur eine Revolution in der Telekommunikationstechnologie,

Es handelt sich um eine umfassende industrielle Revolution, die unmittelbar bevorsteht.

   

Es besteht kein Zweifel daran, dass 5G eine Revolution in der Kommunikationstechnologie darstellt. Langfristig betrachtet ist 5G jedoch eine industrielle Revolution. 

 

1. Der Prototyp des industriellen Internets entsteht und definiert das System zur Bewertung des Geschäftswerts neu.

Hinsichtlich der Netzwerkeigenschaften lösen 3G und 4G hauptsächlich die Kommunikation zwischen Menschen, während sich 5G auf die Kommunikation zwischen Menschen und Dingen, insbesondere zwischen Dingen untereinander, konzentriert.

 

Vor der Einführung der 5G-Netze gab es zwar NB-IoT+4G-IoT-Lösungen, diese wiesen jedoch hinsichtlich Latenz und Abdeckung noch Mängel auf und konnten in der Praxis die kommerziellen Anforderungen noch nicht vollständig erfüllen.

 

Das Internet der Dinge (IoT) umfasst die Vernetzung, Analyse und Steuerung von Geräten. Nachdem das Problem der Vernetzung gelöst war, nahm der Analyseprozess konkrete Formen an. Das IoT hat zu einem explosionsartigen Anstieg des Datenvolumens geführt. Daten sind zum wichtigsten Kerngut geworden. Wenn Daten tatsächlich Wert generieren, könnten sich die bisherigen Methoden der Geschäftswertbewertung im mobilen Internetzeitalter verändern. Bewertungsindikatoren wie DAU und ARRU verlieren zunehmend an Bedeutung, und es könnte sich ein neues Bewertungssystem herausbilden.

 

Hinter „Steuerung“ verbirgt sich maschinelle Intelligenz im weiteren Sinne. Datenintelligenz ermöglicht eine präzisere Maschinensteuerung und optimiert das Feedback. Durch die Kombination von Technologien wie künstlicher Intelligenz wird der Wert von Daten erschlossen und intelligente Entscheidungen getroffen, wodurch die industrielle Effizienz gesteigert wird.

 

Insgesamt hat die Kombination aus Kommunikation mit Cloud-Computing, dem Internet der Dinge und KI-Technologie sowie dem „industriellen Internet“ mit intelligenten Entscheidungsfähigkeiten tatsächlich Gestalt angenommen.

 

2. 80 % der realen Anwendungsszenarien von 5G liegen im industriellen Internet, hinter dem eine Angebotsrevolution steht.

Wie Industrieminister Miao Wei erklärte, liegen 80 % der realen Anwendungsszenarien von 5G im Bereich des industriellen Internets.

 

Die Industrie ist das zentrale Schlachtfeld der Realwirtschaft und die Grundlage der kommerziellen Versorgung. Wenn 5G die Implementierung des industriellen Internets fördert, werden industrielle Informatisierung und künstliche Intelligenz gleichzeitig vorangetrieben und die industrielle Effizienz gesteigert. Dies bedeutet, dass die Versorgung mit Waren und Dienstleistungen weiter gesichert und die Kosten weiter gesenkt werden können. Bei einem Überangebot kann die Abhängigkeit von Vertriebskanälen und -methoden weiter verstärkt werden.

 

Industrielle Intelligenz steigert nicht nur die Effizienz, sondern reduziert auch die Abhängigkeit von menschlicher Intelligenz und physischem Standort. In Kombination mit den durch 5G ermöglichten Verbesserungen in der Video- und AVR-Kommunikation sowie den gesteigerten Fähigkeiten im Cloud- und Edge-Computing dürfte der Personenverkehr deutlich zurückgehen.

 

3. Der technologische Monopolkapitalismus wird weiter gestärkt.

Wenn sich der Monopolkapitalismus der 4G-Technologie bereits abzeichnet, wird 5G diesen Trend noch verstärken. „Gerät + Edge + Cloud + Netzwerk“ ist zur neuen Generation der IKT-Infrastruktur geworden und ein Schlachtfeld für die Giganten.

 

Nokia war im 2G-Zeitalter ein Vorreiter der Endgeräte-Netzwerk-Integration, doch diese Integration begann im 3G-Zeitalter zu bröckeln. In China, mit dem Beginn von 4G, erkannten Hersteller wie Huawei, Samsung und Xiaomi diesen Trend und vollzogen oder versuchten den Übergang. Im 4G-Zeitalter setzte sich die Cloud-Netzwerk-Integration zunehmend durch, und Cloud-Dienste und Kommunikationsdienste wurden integriert. Im 5G-Zeitalter dürfte die Integration von Endgerät, Edge und Netzwerk weiter voranschreiten.

 

Aktuell herrscht auf dem heimischen Markt im Cloud-Bereich weitgehend Stabilität aufgrund der Dominanz einzelner Anbieter. Im Netzwerkbereich hat sich das Bild von Huawei, ZTE und den drei großen Netzbetreibern weitgehend herausgebildet. Bei Endgeräten dürfte sich die dominante Stellung von China OV kurzfristig kaum verändern, und die Internetgiganten versuchen, über Smart Speaker neue Endgeräte zu etablieren. Mit der voraussichtlich weiteren Integration von 5G („Gerät + Edge + Cloud + Netzwerk“) dürfte sich die Monopolstellung der Giganten weiter festigen.

 

Im Detail betrachtet sind die Ausbaukosten für 5G hoch, und die nachgelagerten Anwendungen sind derzeit noch unklar. Daher werden sich voraussichtlich Akteure mit anderen Ressourcen wie Energie, Immobilien, Cloud-Infrastruktur und Endgeräten, Unternehmen mit Kundenressourcen, Anwendungsszenarien und Unternehmen mit Branchen-Know-how an den Schnittstellen „Netzwerk“, „Edge“ und „Endgerät“ beteiligen und dadurch weitere Vorteile erlangen. 

 
 

Kommerzieller 5G-Zeitplan:

Der Fortschritt beim Aufbau des 5G-Netzes in meinem Land übertrifft die Erwartungen.

 

1. Kommerzieller Zeitplan für 5G

 

Bilder aus dem Internet

Anfang 2020 erreichte 5G weltweit die erste Phase der kommerziellen Einführung. Laut dem jüngsten Bericht der GSA lag die Zahl der bestätigten kommerziellen 5G-Netze in der GSA-Datenbank im April dieses Jahres bei 70; Mitte September dieses Jahres überstieg die Zahl der kommerziellen 5G-Netze weltweit 100.

 

Mit der offiziellen Vergabe der 5G-Lizenzen im Jahr 2019 begann der heimische 5G-Markt. Laut Statistiken des Ministeriums für Industrie und Informationstechnologie wurden bis Ende März landesweit 198,000 5G-Basisstationen errichtet. Erwartet wurde, dass die Zahl der 5G-Basisstationen bis Ende 2020 landesweit 600,000 übersteigen würde. Die tatsächlichen Fortschritte übertrafen die Erwartungen jedoch deutlich. In den ersten drei Quartalen wurden die für das Gesamtjahr gesteckten Ziele erreicht. Laut Daten des Ministeriums für Industrie und Informationstechnologie wurden im ersten Halbjahr 2020 257,000 5G-Basisstationen errichtet, sodass die Gesamtzahl bis Ende Juni 410,000 erreichte. Im dritten Quartal stieg die Gesamtzahl der in China errichteten 5G-Basisstationen auf 600,000. China Mobile, einer der drei großen Mobilfunkanbieter, hob ebenfalls seine Jahreszahlen an und erhöhte die Zahl der neuen 5G-Basisstationen in diesem Jahr von 250,000 auf 300,000.

 

Die Auslieferungsmengen von 5G-fähigen Mobiltelefonen steigen ebenfalls kontinuierlich. Laut einem Bericht von Strategy Analytics werden die weltweiten Verkäufe von 5G-Mobiltelefonen im Jahr 2020 voraussichtlich 250 Millionen Einheiten erreichen, ein Anstieg von 1282 % gegenüber 2019 (18.2 Millionen Einheiten). Für 2021 werden Auslieferungen von 5G-Smartphones zwischen 450 und 550 Millionen Einheiten erwartet. Einem Bericht von Counterpoint Research zufolge ist China der größte Absatzmarkt für 5G-Mobiltelefone. Allein im Juli dieses Jahres stammten über 79 % der weltweiten Auslieferungen von 5G-Mobiltelefonen aus China. Mit der Einführung von 5G-Mobiltelefonen im niedrigen Preissegment (z. B. 1000 Yuan) dürfte sich das Wachstum weiter beschleunigen.

 

Die Zahl der 5G-Nutzer steigt stetig. Statistiken zeigen, dass Ende August 2020 in China über 110 Millionen 5G-Nutzer aktiv waren; der Marktanteil von China Telecom lag bei 16 %. Betrachtet man die aktuellen Statistiken des gesamten Kommunikationssektors, so übersteigt die Gesamtzahl der 5G-Endgeräteanschlüsse derzeit 160 Millionen, und es wurden über 100 Millionen 5G-fähige Mobiltelefone ausgeliefert.

 

Gleichzeitig wurden auch kommerzielle 5G-Module auf den Markt gebracht, die Anwendungen in verschiedenen Branchen unterstützen können, wie z. B. 5G 8K-Fernseher, industrielle 5K-Produktionslinien und intelligente Transportsysteme. 

 

2. Das Investitionsbudget für kommerzielle 5G-Netze belief sich im Jahr 2020 auf fast 200 Milliarden Yuan.

 

Die kommerzielle Nutzung von 5G hängt vom Ausbau der 5G-Netze ab. Laut öffentlichen Angaben beläuft sich das 5G-Investitionsbudget der drei größten inländischen Mobilfunkbetreiber und Turmgesellschaften in diesem Jahr auf fast 200 Milliarden Yuan.

 

Laut den Finanzberichten der drei größten Betreiber aus dem Jahr 2019:

 

• China Mobile hat 24 Milliarden Yuan in 5G-bezogene Investitionen investiert, 50,000 5G-Basisstationen gebaut und bietet kommerzielle 5G-Dienste in 50 Städten an;

• China Telecom hat rund 9.3 Milliarden Yuan in 5G investiert, 40,000 5G-Basisstationen errichtet und mehr als 20,000 5G-Basisstationen mit China Unicom geteilt, wodurch mehr als 50 wichtige Gebiete in Handelsstädten abgedeckt werden;

• Die Investitionen von China Unicom in 5G belaufen sich auf rund 7.9 Milliarden Yuan. Das Unternehmen hat 50,000 gemeinsam mit China Telecom genutzte 5G-Basisstationen in Betrieb genommen.

 

Nach Angaben der Edge-Computing-Community werden die Investitionen der drei großen Betreiber in 5G im Jahr 2020 500,000 Basisstationen und Kapitalausgaben von mehr als 180 Milliarden Yuan umfassen.

 

Bildquelle: Edge Computing Community

3. Zeitplan für kommerzielle 5G-Investitionen

Die Analysten Ouyang Shihua und Tang Hongyi vom Guosen Electronics Research Team haben zuvor 3G, mehrere wichtige Knotenpunkte im 4G-Zeitalter und die daraus resultierenden Zyklen analysiert. Sie gehen davon aus, dass Folgendes zutrifft: Die Vergabe der 3G/4G-Lizenzen in China veranlasste die drei großen Betreiber, ihre Investitionsausgaben innerhalb von 3-5 Jahren deutlich zu erhöhen; im Januar 2009 führte die Vergabe der 3G-Lizenzen und der Bau von 3G-Basisstationen zu einem erheblichen Anstieg der Investitionsausgaben mit einem Zyklus von vier Jahren; von Dezember 2013 bis Februar 2015 wurden 4G-Lizenzen vergeben, und die Investitionen in 4G-Basisstationen leiteten eine neue Wachstumsphase ein, die 2015 ihren Höhepunkt erreichte und einen Zyklus von zwei Jahren aufwies.

   

Abbildung vom Guoxin Electronics Forschungsteam

Abbildung vom Guoxin Electronics Forschungsteam

Im Juni 2019 erteilte das Ministerium für Industrie und Informationstechnologie China Telecom, China Mobile, China Unicom und China Radio and Television die kommerziellen 5G-Lizenzen. Damit ist China nach Südkorea, den USA, der Schweiz und Großbritannien das fünfte Land, das 5G offiziell kommerzialisiert. Basierend auf dieser Entwicklung und Branchenprognosen dürften die 5G-Investitionen ihren Höhepunkt im Jahr 2022 erreichen.

Kostenanalyse für 5G-Basisstationen

1. Kostenanalyse für den Bau von 5G-Basisstationen

5G ist nicht nur ein technisches, sondern auch ein wirtschaftliches Problem. Die Kosten für den Aufbau von 5G-Netzen sind hoch. Es wird allgemein prognostiziert, dass die Kosten für den Aufbau des 5G-Netzes in China eine Billion Yuan übersteigen werden.

 

Das 5G-Netz befindet sich derzeit noch im Aufbau, und die drei großen Netzbetreiber sowie die Chinesische Eisenbahn sind die wichtigsten Zahler. Ihre Dividenden konzentrieren sich weiterhin auf die vorgelagerten und nachgelagerten Lieferketten und die Bereitstellung von Lösungen zur Kostensenkung und Effizienzsteigerung.

 

Daher können wir zum jetzigen Zeitpunkt den Kapitalfluss der Wertschöpfungskette nur dann erfassen, wenn wir die Baukosten von 5G-Netzen aufschlüsseln.

 

Das 5G-Mobilfunknetz besteht aus drei Teilen: dem Kernnetz, dem Trägernetz und dem Funknetz. Das Funknetz kann vereinfacht als Basisstation verstanden werden, während das Trägernetz hauptsächlich aus Routern/Switches, Glasfaserkabeln und Wellenlängenteilern besteht. Das Kernnetz ist im Wesentlichen ein sehr großer programmgesteuerter Switch. Derzeit liegt der Schwerpunkt des Netzausbaus auf der Errichtung von Basisstationen, insbesondere von Makro-Basisstationen.

 

In China übernimmt die China Railway Group den Bau der Basisstationen, und die Betreiber zahlen Miete basierend auf dem genutzten Volumen und der Fläche. Daher können wir aus den Finanzdaten der China Railway einfache Rückschlüsse ziehen.

 

Im Geschäftsjahr 2019 beliefen sich die gesamten Betriebskosten der China Railway auf 65.1 Milliarden Yuan, davon entfielen 45.4 Milliarden Yuan auf Abschreibungen und Amortisationen, 600 Millionen Yuan auf Standortmieten, 60 Millionen Yuan auf Instandhaltungskosten und 5.86 Milliarden Yuan auf Arbeitskosten.

     

Abbildung aus: Finanzbericht der China Railway

Laut einschlägigen Branchenstatistiken umfassen die wichtigsten direkten Investitionen beim Bau einer 5G-Basisstation im Wesentlichen Ausrüstungskosten, Grundstücksmietkosten, Baukosten, Betriebs- und Wartungskosten usw. Die Kosten dürften sich auf etwa 300,000 Yuan belaufen.

 

Laut den Informationen „China Mobile 2020 5G Phase II Centralized Procurement of Wireless Network Main Equipment“ liegt der Kaufpreis einer 5G-Einzelstation ungefähr zwischen 134,900 Yuan und 161,200 Yuan, der durchschnittliche Preis für eine einzelne Basisstation beträgt 159,700 Yuan.

 

Bildquelle: Internet-Söldner

Zusätzlich zur Basisstationsausrüstung müssen häufig Energiesysteme konfiguriert werden, hauptsächlich bestehend aus Schränken, Leistungsschränken, Energiespeichersystemen usw. Laut öffentlichen und Brancheninformationen liegen die Preise bei etwa 5,000 Yuan, 5,000-10,000 Yuan bzw. 30,000 Yuan, mit einer Gesamtinvestition von etwa 40,000 Yuan.

 

Die Baukosten variieren je nach Art der Stahlkonstruktion und liegen zwischen Zehntausenden und Hunderttausenden Yuan. In einem Forum der Kommunikationsbranche wurde erwähnt, dass die Kosten für eine bodenmontierte Basisstation ohne Maschinenraum und zugehörige Einrichtungen voraussichtlich bei etwa 10,000 Yuan liegen; die Kosten für einen 50 Meter hohen Bodenmast mit eigenem Maschinenraum und zugehöriger Infrastruktur dürften sich hingegen auf etwa 400,000 Yuan belaufen.

 

Die Kosten für die Grundstücksmiete zählen ebenfalls zu den laufenden Investitionen beim Aufbau von 5G-Netzen. Dou Li, Präsident des China Tower Communications Technology Research Institute, erklärte, dass es in der aktuellen kritischen Phase des zentralisierten 5G-Netzausbaus und einiger wichtiger Bauprojekte erhebliche Probleme gebe, wie etwa Schwierigkeiten bei der Standortwahl und -beschaffung sowie hohe Koordinierungs- und Grundstücksmieten. Informationen aus Foren zufolge können die Mieten in Metropolen mitunter 50,000 bis 60,000 Yuan erreichen.

 

Basierend auf den oben genannten Kosten dürften die Kosten einer 5G-Basisstation mindestens 200,000 bis 400,000 Yuan betragen. Derzeit errichten die Betreiber 5G-Makro-Basisstationen, wobei die meisten bestehende 2G/3G/4G-Standorte mit 5G-Hauptausrüstung ausstatten. Die tatsächlichen Kosten dürften niedriger sein als die Kosten für den Bau einer neuen Basisstation. Die Kosten für Basisstationen in besonderen Umgebungen sind deutlich gestiegen. Beispielsweise beliefen sich die Baukosten jeder 5G-Basisstation am Mount Everest im Jahr 2020 auf über 1 Million Yuan, die jährlichen Wartungskosten auf etwa 160,000 Yuan, wovon die Baukosten einer einzelnen 5G-Station 2 Millionen Yuan überstiegen. Berechnungen auf Grundlage der 5G-Ausbaupläne und Investitionsdaten der drei größten Betreiber aus dem Jahr 2020 ergaben, dass die durchschnittlichen Ausbaukosten einer 5G-Basisstation ebenfalls im Bereich von 320,000 bis 400,000 Yuan liegen.

 

Bildquelle: Internet-Söldner

2. Analyse der Betriebs- und Wartungskosten von 5G-Basisstationen

Die Stromkosten stellen für die drei größten Mobilfunkanbieter einen erheblichen Ausgabenposten dar. Laut öffentlichen Angaben beliefen sich die Stromkosten von China Mobile allein im Jahr 2017 auf über 50 Milliarden Yuan, und der Gesamtstromverbrauch erreichte 2018 24.5 Milliarden Kilowattstunden.

 

Der Stromverbrauch einer einzelnen 5G-Basisstation dürfte beim Übergang von 4G zu 5G voraussichtlich das Zwei- bis Vierfache des Verbrauchs einer 4G-Basisstation betragen. Theoretisch liegt die Anzahl der 5G-Basisstationen bei etwa 6 Millionen. Laut Statistiken des Ministeriums für Industrie und Informationstechnologie erreichte die Gesamtzahl der 4G-Basisstationen in China im Jahr 2019 5.44 Millionen. Dies bedeutet, dass die Stromkosten des 5G-Netzes voraussichtlich etwa dreimal so hoch sein werden wie die von 4G. Yan Binfeng, Direktor des Technischen Komitees des China Unicom Research Institute, erwähnte bereits zuvor, dass nach Fertigstellung des 5G-Netzes mit mehr als dem Dreifachen der Stromkosten pro Basisstation im Vergleich zu 4G zu rechnen sei.

 

Yang Fengyi, stellvertretende Direktorin des China Telecom Technology Innovation Center, gab zuvor öffentlich bekannt, dass die gesamten Stromkosten für die Mobilfunkbasisstationen der drei Betreiber im Jahr 2018 bei rund 24 Milliarden Yuan lagen. Darauf aufbauend wird vermutet, dass die Stromkosten für die Basisstationen nach Fertigstellung des 5G-Netzes etwa 80 Milliarden Yuan betragen werden. Da die sechs Millionen Basisstationen des 5G-Netzes innerhalb von sieben Jahren errichtet werden sollen und die Hauptbauphase in der Regel drei bis vier Jahre nach der Lizenzerteilung liegt, ist mit einem Anstieg der Stromkosten in den ersten drei bis vier Jahren zu rechnen.

 

Neben den Stromkosten für Basisstationen verursachen auch Rechenzentren einen hohen Stromverbrauch. Laut Angaben des Ministeriums für Industrie und Informationstechnologie gab es Ende 2017 in China insgesamt 285,000 Rechenzentren verschiedener Art mit einem jährlichen Stromverbrauch von über 120 Milliarden Kilowattstunden, was etwa 2 % des gesamten Stromverbrauchs der chinesischen Bevölkerung entspricht. Es wurde bereits kurz überschlagen, dass die Stromkosten eines Rechenzentrums maßgeblich von dessen Energieeffizienz abhängen. Allein die Stromkosten eines Rechenzentrums der Kategorie B können jährlich über 100 Millionen Yuan betragen. 

 

Da Kommunikationsgeräte nicht abgeschaltet werden können, hat der kontinuierliche und zuverlässige Betrieb der Geräte unter realen Bedingungen Vorrang vor kurzfristigen Energieeinsparungen. Gleichzeitig handelt es sich bei Kommunikationsgeräten um komplexe Systeme, und Unternehmen, die Energieprodukte und -dienstleistungen anbieten, können keine Energiesparoptimierung direkt an den Geräten selbst durchführen. Daher ist eine kurzfristige Energieeinsparung auf Basisstationsseite als Geschäftsstrategie nicht zielführend. Tatsächlich bieten einige Unternehmen, wie beispielsweise Yilingjie, bereits Kühllösungen für Serverräume an.

 

Die aktuelle Situation zeigt, dass die treibende Kraft hinter den Bemühungen um Energieeinsparung bei 5G von Geräteherstellern und Netzbetreibern ausgeht. Um dem enormen Energiebedarf zu begegnen, hat beispielsweise China Mobile frühzeitig ein Projektteam zur Erforschung energiesparender Technologien für Basisstationen eingerichtet. Kürzlich veröffentlichte das Forschungsinstitut von China Mobile zudem das „White Paper zur Energieeinsparung bei 5G-Basisstationen“.

 

Abbau von Problemzonen in der vorgelagerten 5G-Industriekette

 

Insgesamt resultieren die Infrastrukturdividenden von 5G hauptsächlich aus den expliziten Faktoren der umfassenden technologischen Modernisierung und der Ausweitung des Nutzungsumfangs sowie aus dem impliziten Faktor der Substitution im Inland.

 

Als nächstes werden wir auch einige dieser spezifischen Unterteilungen auflösen.

 

1. Kleine Basisstation

Im Billionen-Dollar-Markt für Kommunikationsinfrastruktur spielt die Kommunikationsausrüstung oft eine führende Rolle. Changjiang Securities analysierte, dass bei 5G-Investitionen das Funkzugangsnetz (RAN) mindestens 50–70 % der Gesamtinvestitionen ausmacht und somit den Schwerpunkt der 5G-Investitionen bildet. Das Funkzugangsnetz besteht aus einer großen Anzahl von Basisstationen.

 

Obwohl die Prognosen zur Anzahl der in China im 5G-Zeitalter errichteten Makro-Basisstationen voneinander abweichen, liegt die Zahl im Allgemeinen bei über 5 Millionen Einheiten. Changjiang Securities prognostiziert für China einen Ausbau von rund 4 Millionen Stationen zwischen 2020 und 2025 (Ende 2018 gab es in China 3.72 Millionen 4G-Basisstationen). Da China die Hälfte aller weltweiten Basisstationen ausmacht, wird das globale Ausbauvolumen von 5G-Basisstationen voraussichtlich bei rund 8 Millionen liegen. Huatai Securities ist in seiner Analyse optimistischer. Ausgehend vom sechsjährigen Ausbauzyklus des chinesischen 5G-Netzes (vorkommerzielle Phase 2019, offizielle Inbetriebnahme 2020, Ausbau 2020–2025) wird die Anzahl der 5G-Basisstationen unter neutralen Annahmen voraussichtlich 5.064 Millionen erreichen.

Lange Zeit waren die technischen Hürden für Makro-Basisstationsausrüstung hoch, und die vier großen Unternehmen Huawei, ZTE, Nokia und Ericsson hatten eine stabile Marktposition. Doch mit dem Frequenzwechsel von 4G zu 5G haben kleinere Basisstationen deutliche Entwicklungserfolge erzielt.

 

Bildquelle: Kunzhong

Small Cells wurden im 3G-Zeitalter kommerziell eingesetzt, hauptsächlich zur Ergänzung von Netzen in stark frequentierten Gebieten. Von 4G zu 5G hat sich das genutzte Frequenzband deutlich erweitert, von 1755–2655 MHz auf 24.25–43.5 GHz. Generell gilt: Je höher das Frequenzspektrum, desto größer die Reichweite. Im 4G-Zeitalter war eine großflächige Netzabdeckung durch Makro-Basisstationen möglich, im 5G-Zeitalter sind die Kosten dafür jedoch praktisch untragbar.

 

Laut einschlägigen Studien beträgt der typische Versorgungsradius von 4G-Basisstationen derzeit etwa 1–3 Kilometer. In Städten liegt er üblicherweise bei 500 Metern, in Stadtzentren bei 200–300 Metern. In besonders dicht besiedelten Gebieten erreicht er sogar nur 100 Meter. Theoretisch liegt der typische Versorgungsradius von 5G-Basisstationen bei 100–300 Metern. Um eine optimale Nutzererfahrung zu gewährleisten, ist möglicherweise eine höhere Stationsdichte erforderlich. Es ist absehbar, dass sich weltweit nur wenige Netzbetreiber solch hohe Kosten leisten können.

 

Da derzeit der größte Kapazitätsbedarf in Innenräumen besteht, ist das Netzwerkmodell, das im 4G-Zeitalter durch Makro-Basisstationen eine flächendeckende Versorgung ermöglichte, im 5G-Zeitalter praktisch nicht mehr anwendbar. Daten zeigen, dass im 4G-Zeitalter 70–80 % des mobilen Datenverkehrs aus Innenräumen stammten; gleichzeitig resultierten 80 % der Beschwerden von Mobilfunkkunden aus schlechter Signalqualität in Gebäuden.

 

Die Merkmale kleiner Basisstationen in ihrer ursprünglichen Entwicklungsphase – Reichweiten von wenigen Dutzend Metern und dichte Belegung – erfüllen die Anforderungen an Abdeckung und Energieverbrauch der Hochfrequenzkommunikation im 5G-Zeitalter. Einige Daten gehen davon aus, dass das Verhältnis von Makro- zu kleinen Basisstationen im 5G-Zeitalter 1:8 erreichen könnte. Bei einer Inlandsnachfrage von 4 Millionen Makro-Basisstationen und einem durchschnittlichen Verkaufspreis von 3,000 Yuan pro kleiner Basisstation während des 5G-Ausbauzyklus könnte der Markt ein Volumen von rund 100 Milliarden Yuan erreichen.

 

Optimistische Erwartungen hinsichtlich der Entwicklungsperspektiven von Kleinbasisstationen haben die Aktivitäten auf dem Primär- und Sekundärmarkt angekurbelt. Auf dem Sekundärmarkt stiegen die Aktienkurse von Unternehmen mit Kleinbasisstationsgeschäft wie Bangxun Technology, Sanyuanda, Comba Communications, Chaoxun Communications und ZTE. Auf dem Primärmarkt engagieren sich Unternehmen wie Baicaibang, Mikas, Yunji Zhongzhi, ZTE Wangkun u. a. ebenfalls in der Forschung und Entwicklung entsprechender Produkte.

 

Den Ausschreibungsunterlagen der drei großen Betreiber zufolge ist die Ausschreibung für 5G-Kleinbasisstationen jedoch noch nicht eröffnet.

 

2. Optischer Chip

Die optische Kommunikationsindustrie besteht im Wesentlichen aus drei Teilen: optischen Bauelementen, Glasfaserkabeln und optischen Komponenten. Optische Bauelemente bilden das Herzstück optischer Kommunikationssysteme, wobei optische Chips die Kernkomponenten optischer Bauelemente darstellen. Ihre Leistungsfähigkeit und Übertragungsrate bestimmen direkt die Übertragungseffizienz von Glasfaserkommunikationssystemen. Ihre Kosten machen in der Regel 30–50 % der Kosten optischer Bauelemente aus und weisen eine steigende Tendenz auf.

 

Als wichtiger Bestandteil der industriellen Wertschöpfungskette in der Kommunikationstechnik haben optische Chips ebenfalls Beachtung gefunden. Optische Chips nutzen hauptsächlich die Erzeugung und Absorption von Photonen, die mit dem internen Energieniveauübergangsprozess von Halbleitermaterialien (wie z. B. der InP- und GaAs-Serie) einhergeht, um eine gegenseitige Umwandlung von photoelektrischen Signalen zu erreichen.

 

Branchenkenner glauben, dass die Kommerzialisierung von 5G, der Ausbau der Übertragungsnetzkapazität im Telekommunikationsmarkt und der großflächige Bau von Basisstationen einen direkten Markt in Milliardenhöhe schaffen könnten.

 

Einerseits führt die Erhöhung der Frequenzen im 5G-Spektrum zu einer stärkeren Dämpfung der Signale beim Durchdringen von Gebäuden, wodurch die Dichte der Basisstationen im Vergleich zur 4G-Ära zunimmt. Die Anzahl der Basisstationen dürfte mindestens 4–5 Millionen erreichen. Andererseits ist die Architektur einzelner Basisstationen in der 4G-Ära meist auf Fronthaul-Backhaul ausgelegt. In der 5G-Ära könnte sie sich zu Fronthaul-Midhaul-Backhaul weiterentwickeln. Auch die Anzahl der für eine einzelne Basisstation benötigten optischen Module wird steigen und möglicherweise mehr als 8 erreichen. Diese Kombination dürfte einen Markt mit einem Volumen von mehreren Milliarden Dollar antreiben.

 

Die China Mobile Investment Company hat in ihrem Bericht „Einblicke in 5G, Investitionen in die Zukunft“ ebenfalls Berechnungen angestellt. Demnach werden, unter der Annahme, dass die Anzahl der 5G-Makrobasisstationen in China 2 Millionen erreicht, mindestens 4 Millionen optische Module für die Schnittstelle zwischen Basisstation und Clientseite der angeschlossenen Übertragungsgeräte benötigt. Unter Berücksichtigung von optischen Modulen für die Leitungsschnittstelle, dedizierten Benutzermodulen, Rechenzentrumsmodulen usw. wird erwartet, dass das gesamte 5G-Netz einen Bedarf an Hochgeschwindigkeits-Optikmodulen in zweistelliger Millionenhöhe generieren wird. Die Gesamtzahl der 5G-Optikmodule ist damit zwei- bis viermal so hoch wie im 4G-Zeitalter.

 

Abbildung aus dem Bericht „Einblicke in 5G, Investitionen in die Zukunft“ der China Mobile Investment Company.

Generell gilt: Je höher die Geschwindigkeit des optischen Chips, desto höher die Übertragungseffizienz des Glasfaserkommunikationssystems, jedoch auch der Aufwand für Forschung, Entwicklung und Massenproduktion. Bei der Entwicklung von Hochgeschwindigkeits-Optikchips muss die Signalqualität trotz erhöhter Übertragungsrate gewährleistet sein. Zudem wird die Steuerung der Ein- und Ausschaltfrequenz des Lasers schwieriger.

 

Dank des rasanten Wachstums der Kommunikationsbranche hat auch der Fokus der Industrie auf die Lokalisierung optischer Chips zugenommen. In den letzten Jahren wurden beachtliche Erfolge erzielt. So liegt die Lokalisierungsrate optischer Chips mit einer Datenrate von 10 Gbit/s bei nahezu 50 %, während sie bei 25 Gbit/s und darüber unter 5 % liegt. Die Branche ist stark von amerikanischen und japanischen Unternehmen wie Broadcom, MAOM, Mitsubishi, Sumitomo und Oclaro abhängig und hat sich in den letzten Jahren auch zu einem Schwerpunkt der Forschung und Entwicklung für Unternehmen im Primär- und Sekundärmarkt entwickelt.

 

Auf dem Sekundärmarkt sind unter anderem Guangxun Technology, Hisense Broadband und Huagong Zhengyuan durch Eigenentwicklung oder Akquisitionen in den Markt eingetreten; auf dem Primärmarkt sind unter anderem Yunling Optoelectronics, Guanganlun, Changguang Huaxin, Zhongke Optical Core, Yuanjie Technology, Shijia Optoelectronics, Huaxing Semiconductor, Xinyun Optoelectronics, Guangzi Technology, Chenxiao Technology, Dalian Youxun und Corewave Micro in verwandten Geschäftsbereichen tätig.

 

3. HF-Frontend

5G-Endgeräte stehen kurz vor dem Marktstart, und die Funkfrequenz-Frontend-Technologie gilt als Schlüsselfaktor für den kommerziellen Erfolg. Ihre Vorteile ergeben sich nicht nur aus der zunehmenden Nutzung, sondern auch aus technologischen Innovationen.

 

Neben dem erhöhten Bedarf an Funkfrequenzen an Basisstationen werden 5G-Mobilgeräte auch neue Möglichkeiten für Funkfrequenz-Frontend-Geräte bieten.

 

Qorvo prognostiziert, dass 5G-Endgeräte in den nächsten zehn Jahren den am schnellsten wachsenden Bereich der Mobilfunkbranche darstellen werden. Laut Prognosen von Strategy Analytics werden die Auslieferungen von 5G-Endgeräten von 2 Millionen Einheiten im Jahr 2019 auf 1.5 Milliarden Einheiten im Jahr 2025 steigen. Die Entwicklung eines 5G-Mobiltelefons mit stabilen Signalen und Unterstützung mehrerer Kommunikationsbänder ist jedoch komplex. Die Anzahl der von 5G-Mobiltelefonen benötigten Frequenzbänder hat sich deutlich erhöht. Obwohl der 5G-Standard noch nicht finalisiert ist, dürfte die Anzahl der Bänder bei 5G angesichts der bereits vorhandenen 52 Bänder bei 4G LTE voraussichtlich auf über 60 steigen.

 

Zweitens führt 5G zu hochfrequenten Signalen, wodurch die Leistungsanforderungen an Hochfrequenz-Frontend-Geräte weiter steigen. Der Einsatz von MIMO- und CA-Technologien in 5G erhöht die Komplexität von Filtern und Leistungsverstärkern zusätzlich. Dies steigert entsprechend den Wert des HF-Frontends. Das Marktforschungsunternehmen Navian prognostiziert, dass der Markt für Hochfrequenz-Frontend-Chips in mobilen Endgeräten allein im Jahr 2020 ein Volumen von 21.2 Milliarden US-Dollar erreichen wird, mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 15.4 %.

 

Relevante Analysen zeigen, dass das HF-Frontend-Paket eines 4G-Mobiltelefons mit vollem Netzwerk üblicherweise 2–3 Leistungsverstärker, 2–4 Schalter und 6–10 Filter enthält und etwa 8–10 US-Dollar kostet. Im 5G-Zeitalter dürften die Kosten des HF-Frontend-Pakets jedoch 25–40 US-Dollar erreichen und damit den Hauptchip des Mobiltelefons übersteigen.

 

Bildquelle: UIS Capital

Hochfrequenztechnik gilt als das Kronjuwel analoger Chips, und es ist schwierig, sich in diesem Bereich durchzusetzen. Berichten zufolge beherrschen europäische und amerikanische Hersteller rund 95 % des globalen HF-Marktes.

 

Hochfrequenztechnik besteht im Allgemeinen aus Hochfrequenzbauteilen wie Leistungsverstärkern (PA), Filtern, Duplexern, Hochfrequenzschaltern und rauscharmen Verstärkern (LNA). Filter machen dabei den größten Anteil aus. Avago, Qorvo und andere Branchenriesen halten einen Marktanteil von rund 95 %. Zu den börsennotierten chinesischen Unternehmen zählen unter anderem Maijie Technology, während Deqing Huaying, Anhui Yunta, Haoda Electronics, Tianjin North und Zhouxun Technology zu den weniger führenden Anbietern gehören. Bei Leistungsverstärkern liegt der Markt an zweiter Stelle und wird von Skyworks, Qorvo und Murata dominiert. Zu den börsennotierten chinesischen Unternehmen zählen unter anderem Sanan, während Vanchip, Huntersun und Guofeixiang zu den wichtigsten Anbietern gehören. Im Bereich der Schalter hat das israelische Unternehmen TowerJazz einen relativ hohen Marktanteil, und zu den börsennotierten chinesischen Unternehmen zählt Zhuosheng Micro.

Bildquelle: UIS Capital

Analyse der inländischen Substitution bei 5G-Upstream-Verbindungen

Neben dem kommerziellen Wert für die Kommunikationsbranche ist die strategische Bedeutung offensichtlich. Angesichts der Veränderungen in den internationalen Beziehungen hat sich 5G zu einem der Brennpunkte im Machtkampf der Großmächte entwickelt.

 

Die Substitution durch inländische Produkte ist ebenfalls zu einem Thema geworden, das in dieser Branche Erwähnung finden muss.

 

Die Basisstation steht im Fokus der 5G-Technologie. Huawei HiSilicon kann die wichtigsten Komponenten von 5G-Basisstationen weitgehend eigenständig entwickeln, während ZTE einen Teil davon beisteuert. Die fortschrittlichsten Chips für Basisstationen basieren derzeit auf dem 7-nm-Verfahren, und die Einführung des 5-nm-Verfahrens wird erwogen. Da Huawei auf der Liste sanktionierter Unternehmen steht, kann TSMC möglicherweise keine neuen Aufträge mehr annehmen. ZTE ist davon aktuell nicht betroffen, da das Unternehmen nicht auf dieser Liste steht. Sollte Huaweis 7-nm-Chip von Tiangang nicht von SMIC gefertigt werden können, müsste ZTE möglicherweise auf 14-nm-Chips zurückgreifen, was die Leistung der Basisstationen beeinträchtigen könnte.

 

Im September dieses Jahres unterstützte das professionelle Untersuchungsunternehmen Fomalhaut Techno Solutions die Nihon Keizai Shimbun bei der Demontage der neuesten 5G-Basisstation von Huawei und kam zu einem ähnlichen Ergebnis. Die Kosten der Huawei-Basisstation belaufen sich auf 1,320 US-Dollar, und der Anteil der von chinesischen Unternehmen entwickelten Komponenten beträgt etwa 48.2 %. Allerdings werden rund 60 % der von chinesischen Herstellern entwickelten Chips von TSMC gefertigt, und nur etwa 10 % der inländischen Komponenten sind von dem Verbot überhaupt nicht betroffen.

Diese Studie zeigt außerdem, dass der Anteil US-amerikanischer Komponenten in Huaweis 5G-Basisstationschips 27.2 % erreicht hat. Dazu gehören FPGA-Chips (von Lattice und Xilinx), Speicherchips (von Cypress), Switch-Chips (von Broadcom), Verstärker (von ADI) und Speichermanagement-Chips (von TI und ON Semiconductor). Südkorea liefert Speicherchips von Samsung Semiconductor, während japanische Zulieferer unter anderem TDK, Seiko Epson und Nichicon sind.

 

Abbildung: Huawei 5G-Basisstationschipeinheit

Untersuchungen auf dem heimischen Markt kommen zu ähnlichen Ergebnissen. Am Beispiel des Investment Research Center der Cheung Kong Graduate School of Business zeigt sich, dass heimische Hersteller wie HiSilicon, die für Schlüsselkomponenten und den Huawei-Basisstations-Kernchip zuständig sind, zwar über Designkompetenzen verfügen, jedoch beispielsweise 7-nm-DSP-Chips von Tiangang und CPU-Chips von HiSilicon (Kunpeng) bisher von TSMC gefertigt wurden und SMIC möglicherweise nicht alle Prozess- und Verarbeitungsanforderungen erfüllen kann. PLLs (Phasenregelschleifen) stammen hauptsächlich von ADI und TI, und heimische Hersteller haben kaum Alternativen. Bei HF-Komponenten wie PA-Chips sind vorwiegend NXP, Sumitomo und Infineon vertreten, und heimische Hersteller decken lediglich den Niedrigpreissektor ab.

 

Abbildung aus: Cheung Kong Graduate School of Business Investment Research Center

Im Bereich der optischen Kommunikation für 5G wurde die Substitution von Produkten der mittleren und unteren Preisklasse durch inländische Hersteller teilweise erreicht. Der Anteil der inländisch produzierten optoelektronischen Chips von Huawei und ZTE ist jedoch noch relativ gering. Derzeit sind inländische Hersteller von optischen Komponenten für höhere 5G-Standards als 25G vergleichsweise weniger wettbewerbsfähig.

 

Im Bereich der 5G-Mobiltelefone ist der Anteil inländischer Komponenten relativ hoch. Die Kernchips inländischer 5G-Endgeräte werden jedoch weiterhin von TSMC gefertigt und sind von der „Entity List“ betroffen.

 

Das professionelle Untersuchungsunternehmen Fomalhaut Techno Solutions unterstützte die Zeitung „Nihon Keizai Shimbun“ bei der Demontage des Huawei Mate 30 für 5G-Mobiltelefone. Die Ergebnisse zeigen, dass der Anteil chinesischer Bauteile 41.8 % beträgt. Dies entspricht einem Anstieg von 16.5 Prozentpunkten gegenüber der 4G-Version des Vorgängermodells, die vor den US-Sanktionen auf den Markt kam. Darunter befinden sich auch einige der komplexeren Kommunikationschips, die teilweise von HiSilicon entwickelt wurden. Bei der 4G-Version bestehen die Bauteile lediglich zu 11.2 % aus chinesischen Komponenten, was einem Anteil von 1.5 % entspricht. Es ist jedoch anzumerken, dass Huaweis aktuelle Kernprozessoren für Mobiltelefone, wie der Kirin 980 und 990, im 7-nm-Verfahren gefertigt und von TSMC hergestellt werden und daher ebenfalls von der „Entity List“ betroffen sind.

 

Bildquelle: Investment Research Center der Cheung Kong Graduate School of Business

Darüber hinaus verwenden die heimischen Hersteller bei Smartphones zwar weiterhin das Open-Source-Betriebssystem Android, jedoch können Google-eigene Anwendungen wie Chrome, Gmail und YouTube nicht genutzt werden, was sich negativ auf den Absatz im Ausland auswirken könnte.

 

Die Weiterentwicklung des Billionen-Dollar-Marktes für Kommunikationstechnologien verspricht oft Gewinne für die gesamte Wertschöpfungskette. Der obige Teil dieses Artikels stellt lediglich einige repräsentative vorgelagerte Glieder vor. Neben den Gewinnen aus der vorgelagerten Infrastruktur und der Lieferkette für Endgeräte bestehen auch höhere Erwartungen hinsichtlich nachgelagerter Anwendungen. Der Bericht „Einblicke in 5G, Investitionen in die Zukunft“ schätzt, dass die Investitionen in die vorgelagerte Infrastruktur im Jahr 2025 3.3 Billionen Yuan erreichen könnten, während für nachgelagerte Anwendungen 6.6 Billionen Yuan erwartet werden. Bis 2030 könnten diese beiden Werte auf 6.3 Billionen bzw. 10.6 Billionen Yuan ansteigen, wobei letztere etwa 12.8 % des chinesischen BIP von 2017 ausmachen würden. Die verschiedenen Branchenanwendungen von 5G werden wir im nächsten Bericht detailliert analysieren.

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