光模块商用方案成熟,5G前传和数据中心需求提升

来源:华强电子网 作者:Yu jun 时间:2019-11-12 11:46

光模块 商用方案 5G

      光模块广泛应用在无线设备和传输设备中,以提供前传、中传和回传以及数据中心内部的光网络连接接口。根据目前各运营商的传输规划方案,前传光模块速率主要集中在25Gb/s,中回传速率则会有25Gb/s、50Gb/s、100Gb/s、200Gb/s和400Gb/s等。今年由于5G商用牌照的正式发放,5G无线基站已提前启动建设,相关光模块的需求得到支撑。未来随着传输网建设的落地,光模块的需求将进一步得到提升。

  5G中回传覆盖城域网的接入层、汇聚层与核心层,若DU/CU合设,则不需要中传光模块。中传回所需光模块的技术要求与现有传送网及数据中心使用的光模块差异不大,但由于承载带宽需求增加、传输网络融合扁平化和城域网WDM/OTN下沉延伸,光模块的速率要求将有所提升,接入层25Gb,核心汇聚层100G将成为主流,部分热点区域核心汇聚甚至将达到400G的需求。

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  1、5G前传光模块受前传方式决定,预计可带来至少3000万个规模需求

  5G基站AAU与DU之间为前传,25G光模块将成为5G前传的主流选择。由于前传所需光模块与AAU数量强关联,所以25G光模块的需求也比较明确,假设一个DU仅承载一个基站,每个基站连接3个AAU,每个AAU一对收发接口,预计5G前传将为25G光模块带来至少3000万个的规模需求。规模节奏与运营商的5G无线主设备建设节奏大致同步。运营商前传方案的选择考虑的主要决定因素包括基站接入方案和传输综合成本等,其中传输综合成本有传输设备(含光模块)的成本、光纤光缆采购铺设维护成本等。

  假设每个基站挂3个AUU实现连续覆盖,分析5种前传方案的具体情况:

  双纤双向的5G前传光纤直驱方案中,DU与AAU直接相连,每个AAU需与DU连接两根光纤实现收和发,共需使用6根光纤和12个10G/25G灰光模块实现。此方案适用于短距离的D-RAN场景,产业成熟,主流模块商均已支持,已具备量产能力,光模块成本较低。但耗费光纤资源较多,适合在光纤资源充足的场合使用。

  为节省光纤资源,5G前传的光纤直驱方案还可以引入单纤双向(BiDi)光模块,将每个AAU与DU之间的连接通过一根光纤实现承载。单只BiDi光模块的成本要比普通灰光模块要略高,但考虑到节省一半的光纤数和光模块数,此方案可适用于部分纤芯资源紧张的D-RAN和C-RAN场景。

  对于纤芯资源紧张的C-RAN场景,可以采用有源点到点WDM/OTN方案,通过引入新建有源WDM/OTN设备或利旧4G的WDM/OTN设备,将距离可长达10km的传输通过一根光纤承载,有效降低光纤成本。方案引入了两个WDM/OTN设备,成本相比光纤直驱方案要高,AAU与户外WDM/OTN设备间、DU与接入WDM/OTN设备间仍各需通过6根光纤进行连接,但由于距离较短,纤芯资源较低,同时所需24个25G灰光模块工作环境要求交宽松,相对成本较低。目前此方案较成熟,主流设备商已有样品,具备量产能力。

  无源CWDM同样是采用波分复用的方案,支持最高5km的传输场景,可降低纤芯成本,但由于采用的是无源WDM器件,所以设备成本较低。由于整个传输过程都是在光层的复用,所以AAU与OADM之间、DU与OADM之间需要使用25G的彩光模块。

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  目前各运营商也纷纷提出了各自的点到多点WDM(WDM-PON/G.metro/Open 
WDM)前传方案,此方案光纤成本最低,设备成本也较高。目前方案技术还未完全成熟,暂时还没有商用设备。

  根据以上的分析,光纤直驱方式的前传方案对纤芯资源需求比较大,对光模块的需求相对较少。假设每个基站连接3个AAU,每个AAU一对收发接口,则光纤直驱方式下每基站所需光模块为6或12个。其他引入传输设备的前传方案可以减少光纤需求,光模块的需求有所提升,同样条件下,点对多点WDM/OTN方式每基站需要24个25G光模块,无源CWDM方式需要12个25G光模块,点到多点WDM方式则需要18个25G光模块。假设一个DU仅承载一个基站,可计算假设承载500个5G基站所需的25G光模块规模至少在3000万个以上。

  近期运营商开始密集开展光模块相关的直采工作。各运营商关于传输网设备也越来越多强调解耦开放的要求,未来光模块的商业模式将发生较大改变,原有的设备商导入供应链模式将变更为运营商导入供应链模式。运营商的供应链管理与设备商的供应链管理存在较大差异,包括定价策略和供应商选择等,这很可能会影响未来光模块产业的市场环境、竞争格局和各厂商的市场占比。考虑到运营商的资本开支压力,未来成本控制能力和交付能力都较强的光模块企业将从中受益。

  2、云计算回暖,支撑数据中心打开400G光模块需求

  云计算开支二季度回暖,伴随北美数据中心的升级,400G光模块的需求有望在明年打开。2019年第一季度北美地区的facebook、亚马逊、谷歌、苹果和微软等云计算巨头的资本开支167亿美元,同比下降17.9%;二季度触底反弹达到206亿美元,同比增长6.2%;伴随着云计算厂商资本开支的回暖和数据中心的进一步升级,400G光模块有望在明年打开新的需求空间,提前布局400G产品线的,光模块厂商将核心受益。

  在本次光电博览会上,多家企业纷纷展出了400G QSFP-DD DR4、400G QSFP-DD FR4、400G QSFP-DD LR4和400G 
QSFP-DD 
SR8等光模块以及400GAOC等产品,表明相关光模块光器件厂家已具备400G的商用能力。从公司官网数据来看,中际旭创具有最全的400G产品线,其次是新易盛,具有规模出货能力,剑桥科技也在今年推出了新品,其它国内厂家尚未达到大批量生产的级别。



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