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5G來了,光模塊的春天還會遠嗎?亨通專家是這樣說的

摘要:隨著光通信行業(yè)的發(fā)展和技術進步,帶寬需求不斷提升,通信設備制造商和通信運營商,將不斷加大對,光通信網(wǎng)絡和設備投入,從而帶動光模塊行業(yè)的發(fā)展。全球光模塊市場保持穩(wěn)定增長。根據(jù)咨詢機構Ovum的數(shù)據(jù),2015-2021年全球光通信市場規(guī)模呈現(xiàn)增長趨勢。2017年,全球光通信市場規(guī)模達到101億美元,并始終保持快速增長,預計都2020年市場規(guī)模達到166億美元,預測的未來三年復合增長率達到18%。未來對于光模塊產業(yè)而言會有怎樣的發(fā)展特征?又呈現(xiàn)出怎樣的發(fā)展趨勢呢?亨通光網(wǎng)技術總監(jiān)徐虎做了一番專業(yè)技術分析。

  ICCSZ訊 隨著光通信行業(yè)的發(fā)展和技術進步,帶寬需求不斷提升,通信設備制造商和通信運營商,將不斷加大對,光通信網(wǎng)絡和設備投入,從而帶動光模塊行業(yè)的發(fā)展。全球光模塊市場保持穩(wěn)定增長。根據(jù)咨詢機構Ovum的數(shù)據(jù),2015-2021年全球光通信市場規(guī)模呈現(xiàn)增長趨勢。2017年,全球光通信市場規(guī)模達到101億美元,并始終保持快速增長,預計都2020年市場規(guī)模達到166億美元,預測的未來三年復合增長率達到18%。

  光通信技術的發(fā)展離不開里程碑式的光電子器件技術突破,上世紀70年代,半導體激光器和低損耗光纖的出現(xiàn)開啟光纖通信的大門,80年代的DFB激光器技術,90年代的摻鉺光纖放大器(EDFA)技術,2000年的密集波分復用技術,2010年的相干通信技術都推動著光通信系統(tǒng),按傳輸容量每十年翻1000倍的速度快速發(fā)展

  那么,未來對于光模塊產業(yè)而言會有怎樣的發(fā)展特征?又呈現(xiàn)出怎樣的發(fā)展趨勢呢?亨通光網(wǎng)技術總監(jiān)徐虎做了一番專業(yè)技術分析。

  未來三年,光模塊技術產業(yè)發(fā)展將呈現(xiàn)出高速率、集成化、大帶寬、小尺寸、低功耗等幾大特征。

  (一)高速率

  在不同的應用領域,光收發(fā)模塊會兼顧性能與成本的方式,提升速率與容量。

  1、在傳送網(wǎng)領域

  目前100Gb/s DP-QPSK技術已經(jīng)成熟,并成為傳送網(wǎng)主流;而新技術及應用也不僅聚焦于干線,逐漸向城域網(wǎng)下沉、延伸。未來幾年,城域網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心將是增長最快的細分市場。

  在超100Gb/s方面,400Gb/s/1Tb/s技術發(fā)展平穩(wěn),編碼級數(shù)、比特率進一步提升,調制碼型多樣化,除了最初的DP-QPSK、DP-8QAM和DP-16QAM之外,DP-32QAM和DP-64QAM等碼型也逐漸加入競爭隊列。目前看,多種碼型并存的現(xiàn)狀并沒有改變,尚無絕對優(yōu)勢的傳輸碼型。

  2、在數(shù)據(jù)通信領域

  隨著帶寬流量的爆發(fā)式增長,以太網(wǎng)接口速率發(fā)展速度遠遠超過了光電子器件物理帶寬的發(fā)展速度,空分復用(PSM)、波分復用(CWDM、LAN-WDM、4WDM)、以及高階調制(PAM-4)逐漸成為趨勢。

  目前,100Gb/s光模塊主要采用QSFP28封裝形式,400 Gb/s光收發(fā)模塊的封裝形式,由于實現(xiàn)難度大,而且不同廠商聯(lián)盟的勢均力敵,主要集中在OSFP 和 QSFP-DD兩大多源協(xié)議上。

  3、在光纖接入網(wǎng)領域

  在無源光網(wǎng)絡(PON)領域,技術路線大致分為GPON和EPON兩類。隨著FTTx的不斷普及以及4K/8K視頻、虛擬現(xiàn)實/增強現(xiàn)實等高帶寬需求的業(yè)務應用不斷興起,用戶對接入帶寬的需求不斷提高。

  4、在4G/5G承載網(wǎng)領域

  不同于以前3G 和 4G移動通信,5G移動通信技術不僅僅是升級換代,更是未來數(shù)字世界的驅動平臺和物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎設施,將真正創(chuàng)建一個全聯(lián)接的新世界。為了適應大帶寬、低時延和海量連接業(yè)務,對5G承載網(wǎng)在帶寬、容量、時延和組網(wǎng)靈活性方面提出了新的需求。5G承載網(wǎng)架構分為前傳、中傳、回傳三部分。

  5G回傳網(wǎng)絡中,核心層與匯聚層線路側帶寬范圍在100Gb/s~600Gb/s之間。面向5G接入層設備客戶接口需10GbE/25GbE,網(wǎng)絡接口帶寬大于25Gb/s。5G中傳網(wǎng)絡中,傳輸帶寬接近回傳網(wǎng)絡要求。5G前傳網(wǎng)絡中,采用eCPRI接口,帶寬在25Gb/s以內。

  以一個大型城域網(wǎng)為例,5G 基站數(shù)量 12000 個,帶寬收斂比取 6:1。核心層的帶寬需求在初期就將超過 6Tb/s,成熟期將超過 17Tb/s。因此,在 5G 傳送承載網(wǎng)的接入、 匯聚層需要引入 25Gb/s、50Gb/s 速率接口, 而核心層則需要引入 100Gb/s 及以上速率的接口。

  (二)集成化

  為了滿足市場對低功耗、低成本、高密度和高可靠性的需求,學術界、產業(yè)界加大了對光子集成、光電集成與硅基光子集成技術工藝的關注與投入。光電子器件、模塊供應商通過集成可以降低封裝、耦合等制造成本;運營商用戶可以通過集成降低設備功耗、機房占用面積、以及系統(tǒng)開通等運營成本。

  目前國內的研發(fā)單位有中科院半導體所、微電子所、華為、光迅、上海信及等機構和企業(yè),技術研究和產業(yè)化上與國外還存在較大差距。光子集成器件位于光電子器件產業(yè)中的頂部,是整個光通信產業(yè)發(fā)展的核心部分,我們應抓住這一技術變革契機,布局人才儲備,注重基礎工藝平臺建設與技術積累,推進光子集成核心技術的研發(fā)與突破,從而大幅度提升我國光電子器件國產化水平和創(chuàng)新能力。

  (三)大寬帶

  提供更優(yōu)的信道資源是提供光通信容量的主要技術手段之一。超低損耗大有效面積光纖的產業(yè)化,多芯、少模光纖通信技術的學術研究都是近些年的熱點,在光電子器件領域,也在圍繞優(yōu)化光纖傳輸性能不斷優(yōu)化光放大器、光纖連接器與光背板等。

  (四)小尺寸

  更小的光器件、模塊尺寸有助于系統(tǒng)設備商縮小整機尺寸、提高面板的帶寬密度,有利于運營商用戶減少機房占用面積,節(jié)約運維經(jīng)費等。

  以光收發(fā)模塊為例,從早期的1x9、GBIC、SFP,Xenpak、X2,到現(xiàn)在XFP、SFP+、SFP28、QSFP+、QSFP28以及CFPx系列,可以明顯看出,模塊的封裝尺寸逐漸變小。相同速率封裝變小,或是同樣封裝速率提升。目前,線路側100GGb/s相干光模塊已經(jīng)從最初的5吋x7吋固定安裝方式,向4吋x 5吋,進一步向CFP-DCO、CFP2-ACO封裝形式及更低功耗演進。400Gb/s相干光收發(fā)模塊的封裝形式可能是CFP8-ACO、CFP2-DCO、OSFP或 QSFP-DD,參加下圖。其中QSFP-DD的尺寸最為緊湊??蛻舳?A href="http://m.huaquanjd.cn/site/CN/Search.aspx?page=1&keywords=%e5%85%89%e6%a8%a1%e5%9d%97&column_id=ALL&station=%E5%85%A8%E9%83%A8" target="_blank">光模塊從CFP封裝形式向尺寸、功耗更小的CFP2形式切換,隨著數(shù)據(jù)通信產業(yè)鏈的快速發(fā)展,未來客戶側封裝形式會與數(shù)通模塊逐漸統(tǒng)一,如QSFP28,或者400Gb/s OSFP、QSFP-DD封裝形式。

  模塊發(fā)展趨勢

  隨著人們對信息處理的需求不斷增大,網(wǎng)絡承載的數(shù)據(jù)流量不斷攀升。根據(jù)Cisco和愛立信公司預測,全球互聯(lián)網(wǎng)流量將從2016年每月80EB 增長到2022年 240EB,其中,無線移動流量的年復合增長率達到45%。

  互聯(lián)網(wǎng)流量必然帶來光網(wǎng)絡帶寬需求的增長。根據(jù)Lightcounting公司測算模型,互聯(lián)網(wǎng)流量的增長速率與光通信網(wǎng)絡帶寬的增長保持一致。

  因此,未來光電子器件市場依然向好。咨詢公司Ovum給出了2018-2021年光器件市場預測。其中數(shù)據(jù)通信市場需求的CAGR增長率最高,超過18%,2021年預計達到60.96億美金,電信傳輸網(wǎng)市場需求CAGR增長率超過12%,2021年達到91.36億美金。主要光電子器件的行業(yè)發(fā)展數(shù)據(jù)如下:

  (一)電信傳輸網(wǎng)光收發(fā)模塊

  以DWDM(密集波分復用)線路側光器件作為代表,與光網(wǎng)絡系統(tǒng)發(fā)展趨勢相同,100Gb/s光模塊保持著最大的產業(yè)規(guī)模,2017年突破30億美金,并穩(wěn)定增長,200Gb/s光模塊增長幅度最大,并將在2018年超過10Gb/s DWDM模塊市場。

圖2:DWDM線路側不同速率光器件收入規(guī)模預測

  (二)數(shù)據(jù)通信光收發(fā)模塊

  根據(jù)Cisco預測的超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心數(shù)量增長情況,從2017年到2020年,全球將新增188個超大型數(shù)據(jù)中心,假設以每個數(shù)據(jù)中心20萬平方英尺的規(guī)模計算(參照AWS全球30+個數(shù)據(jù)中心,總面積規(guī)模約為670萬平方英尺),則所需100Gb/s光收發(fā)模塊將達近一億只。而且,數(shù)據(jù)通信產品迭代速度快于傳統(tǒng)光傳輸網(wǎng)絡產品(亞馬遜、谷歌和微軟都曾表示他們計劃三年左右升級一次光連接產品),對高速光電器件/光收發(fā)模塊的需求更加急迫。下圖是咨詢機構Lightcounting給出的數(shù)據(jù)通信光收發(fā)模塊的發(fā)貨情況(包括歷史和預測數(shù)據(jù))。其中100Gb/s數(shù)通光模塊從2017年開始發(fā)貨量增長迅速,與之相伴隨的是40Gb/s的光模塊發(fā)貨量增長放緩并開始呈下降趨勢。

圖3:數(shù)據(jù)通信光收發(fā)模塊數(shù)量增長預測

  (三)PON光收發(fā)模塊

  到2017年中旬,全國光纖接入用戶達2.28億戶,這其中絕大多數(shù)為GPON和EPON接入方式。而隨著用戶數(shù)據(jù)量的增加,用戶體驗要求的提升,高清電視,VR等應用的興起,傳統(tǒng)GPON和EPON網(wǎng)絡已經(jīng)難以滿足需求。目前10G PON技術已經(jīng)成熟,成本在逐漸降低,10G PON將成為接入網(wǎng)主流,預計2017~2022年10G PON的年平均增長率將達到 27%,并逐漸全面取代傳統(tǒng)GPON和EPON。

  (四)無線前傳光收發(fā)模塊

  5G時代即將到來,預計到2022年,各運營商的5G網(wǎng)絡將進入大規(guī)模建設的高峰期?;咎炀€從2*2MIMO向4*4MIMO升級,推動了基站光模塊從以6Gbps/10Gbps為主向以10Gbps/25Gbps/50Gbps為主升級。根據(jù)Lightcounting數(shù)據(jù),2017年之后無線前傳市場需求逐年增大,且25Gb/s速率光收發(fā)模塊需求量快速上升,到2022年細分市場規(guī)模超過7.1億美金,其中以10Gb/s和25Gb/s速率為主。

圖4:無線前傳的光模塊銷售預測

  總體上,全球光收發(fā)模塊市場占據(jù)著光電子器件中的最大份額,而且根據(jù)Ovum數(shù)據(jù),光收發(fā)模塊市場規(guī)模仍將快速增長,預計到2022年增至110億美元。25G光模塊產業(yè)鏈應用逐步替代10G光模塊成為主流,數(shù)據(jù)中心、無線網(wǎng)、接入網(wǎng)、傳輸網(wǎng)對25G光收發(fā)模塊形成了需求合力,將是一個產業(yè)的爆發(fā)力。

內容來自:亨通通信產業(yè)集團
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關鍵字: 亨通 5G 光模塊
文章標題:5G來了,光模塊的春天還會遠嗎?亨通專家是這樣說的
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