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5G时期光模块的须要和手艺剖析

2019/10/10 23:25:52

im体育比分:25G BiDi 光模块、50G 脉幅调制(PAM4)光模块、低本钱相关100G 光模块是5G 前传/中传/回传收集对光模块须要的几个典范代表。低本钱是财产链对5G 无线光模块的首要诉求点,规格分级、财产链同享、手艺立异、国产化替换是完成低本钱的几个首要手腕。5G 无线光模块的关头手艺首要表现在光电子芯片层面,功效的扩大、速度的晋升、本钱的降落是光电子芯片手艺立异的首要抓手。

● 5G 的须要将为无线光模块市场注入新的能源并进一步增大该细分市场的空间
● 5G 时期,低本钱将仍然是财产链对光模块的首要诉求
● 完成低本钱最底子的手腕是手艺立异
● 光电子器件的手艺立异可表现在3 个层面:功效的扩大、速度的晋升、本钱的降落

1、5G 对光模块的须要

跟着对下载速度请求的逐步前进,无线通讯越发依托于光纤通讯。以后的无线通讯收集,除“最初一千米”是“无线”形状,天线以后的通讯链路全数是光纤收集。到了5G 时期,代际进级所带来的绝不只仅是下载速度的大幅晋升,在4G 时期所不具有的低时延、大规模机械通讯的特色将催生诸如无人驾驶、万物互连等全新的利用。

是以,5G 无线通讯对糊口的转变将远跨越3G 和4G。光纤通讯所具有的大容量、长间隔的生成上风极好地知足了5G对承载收集的请求。在前5G 时期,光纤通讯手艺和财产得以疾速成长的终端驱能源是以有线情势接入的家庭和企业,“光纤抵家”和“光纤到楼”的前进和后续进级动员了接中计、城域网、主干网的周全笼盖和机能进级。在5G 时期,以无线情势接入的手机、汽车、家电、财产装备等作为新的终端,将跟固网接入的终端配合鞭策光纤通讯的手艺前进和财产成长。

4G 的安排为光模块行业带来了一个新的细分市场,5G 的须要将为无线光模块市场注入新的能源并进一步增大该细分市场的空间。5G 收集所具有的站点密度增大、时候同步精度前进等特色对光模块的功效和机能提出了新的请求。接上去,将以几个有代表性的例子申明5G对光模块的须要。

(1)5G 前传对25G BiDi 光模块的须要
在 4G 时期,前传收集对光模块的须要以单模10G Duplex 为主。到了5G 时期,前传收集仍将以光纤直驱为主,但对光模块的速度和光口提出了新的请求。斟酌到节流光纤资本、高低行等距能保障高精度时候同步,BiDi 的产物形状比Duplex 更具上风。

另外一方面,5G 比拟于4G 鄙人载速度上最少有10 倍的晋升,在以太网通用大众无线电接口(eCPRI)和谈[1]下,25 Gbit/s 的速度同样成为必须。基于上述2 方面的斟酌,25G BiDi 光模块能更好地知足5G 前传的须要。10 km 的传输间隔能笼盖大大都利用场景。在波长挑选上,1270/1 330 nm计划将有益于完成低本钱光模块。

(2)5G 回传对50G PAM4 光模块的须要
5G 的中传收集或回传接入层将对50 Gbit/s 速度的光模块有须要。斟酌到低本钱完成体例,基于25G 光器件、辅以脉幅调制(PAM4)调制格局将成为更具接收力的计划。50G PAM4光模块有10 km 和40 km 2 种首要规格。10 km 规格能以25G 波特坦白接调制激光器完成,同时也保障了低本钱。40 km 规格则须要利用25G 波特率电接收调制激光器和雪崩光电探测器。另外一方面,10 km 和40 km 的规格均对高线性度的激光器驱动器和跨阻缩小器有须要。
(3)5G 回传对低本钱相关100G 光模块的须要
5G 回传收集的会聚层和焦点层,对相关100G/200G/400G 光模块有须要,波长在C 波段,传输间隔普通在200 km 之内。低本钱的相关100G 光模块被视为单位手艺,基于此单位手艺,依托波分复用手艺可完成更高的传输带宽。

2 、低本钱是5G 无线光模块的关头

在曩昔几年里,4G 无线光模块的市场售价几近是每两年降落40%,有益地增进了4G 的大规模安排。能够说,4G 无线光模块较好地知足了下流客户对其低本钱的请求。究其缘由,此中之一是财产链恰到益处地界说了差别品种的光模块规格,在知足机能方针请求的条件下,以低本钱的手艺手腕完成所需功效。比方:将10G 垂直腔面发射激光器(VCSEL)手艺用于150 m 之内传输间隔的光模块,将10G 法布里-珀罗(FP)激光器手艺用于1.4 km 之内传输间隔的光模块;而对10 km 传输间隔的须要,则利用10G 散布式反应激光器(DFB)手艺。

简而言之:机能请求高的场景,挑选较贵的手艺,而机能请求低的场景,挑选较自制的手艺。

到了 5G 时期,对光模块的须要量将跨越4G 时期,低本钱将仍然成为财产链对光模块的首要诉求。按照利用场景的差别,针对差别的传输间隔界说出几种差别规格的光模块,并按照规格挑选响应的手艺手腕,这或许将持续成为5G 无线光模块完成低本钱的有用战略。同享财产链也将有益于告竣低本钱方针。

数据中间光互联对高带宽的须要是抢先于固网接入和无线接入的。是以,25 Gbit/s 速度的光器件早已被普遍利用于数据通讯光模块。基于数据通讯光模块已大批利用的光器件及其相关手艺来开辟5G 无线光模块,也是完成低本钱的战略之一。比方:25G BiDi 光模块所利用的25 Gbit/s 1 270/1 330 nm 的激光器,和用于数据中间100G 粗波分复用器(CWDM4)光模块[2]所利用的激光器近似,区分在于差别的温度规模。

完成低本钱最底子的手腕是手艺立异,包含收集架构、物理层光器件、收集和谈等各个方面的立异。比方:4G 时期远端射频模块(RRU)和基带处置单位(BBU)之间的旌旗灯号传输利用CPRI 和谈,为应答5G 对带宽更高的须要,第3 代协作火伴名目(3GPP)提出了新的和谈规范eCPRI,前传接口带宽得以被紧缩至25G,从而降落了光模块的本钱,这是在收集和谈层面的立异。

再比方:斟酌到无线利用场景对财产级温度的刚需,以财产级温度规模的激光器替换贸易级温度规模的激光器,将降落光模块的封装本钱,这属于光器件物理层的立异。国产化替换也是完成低本钱的手腕之一。国际上抢先企业得益于其长时候的手艺堆集,常常领先推出高机能的光电子器件,订价权也就把握在多数几家企业手中。价钱高企的激光器芯片、探测器芯片、电芯片常常限制着光模块的本钱降落。完成光电子芯片的国产化必将有益于5G 无线光模块的本钱降落。

3、5G 无线光模块的关头手艺

光模块的使能手艺可分为封装手艺和光/电器件手艺。手艺立异也根基表现在这2 个方面。5G 无线光模块所需的封装手艺大局部可鉴戒现有的成熟手艺。比方:25G BiDi 光模块的光路布局与10G BiDi 光模块近似,是以,可接纳很是成熟的、基于TO-CAN 同轴封装手艺的光收发模块接口组件(BOSA)布局,无需开辟新的工艺,出产装备也可共用,如许也更有益于完成低本钱。

再比方:非相关的200G/400G 光模块是基于单波50G 的单位手艺,辅以波分复用手艺来完成,在封装手艺上,跟数据通讯光模块所接纳的手腕近似。5G 无线光模块所需的关头手艺将更多地表现在光/电器件手艺方面。

总结来讲,光电子器件的手艺立异可表现在这3 个层面:功效的扩大、速度的晋升、本钱的降落。比方:财产级温度规模的激光器芯片将不再须要温度节制器件;合用于非气密性情况的激光器芯片将不再须要高贵的气密性封装管壳;小发散角的激光器芯片将不再须要较为高贵的非球透镜;抗反射的激光器芯片将不再须要断绝器。这类立异均属于对激光器芯片功效的扩大,激光器芯片功效的扩大将简化光模块封装,不只前进了靠得住性也同时降落了本钱。

50G PAM4 光模块接纳的是25 波特率激光器和探测器,和高线性度的电芯片。比拟较于25G 不归零码(NRZ)光模块,对光器件的带宽、电芯片的线性度均提出了更高的请求。再比方:单波100G 光模块将接纳50G 波特率的光电子器件,当机能能够知足10 km 传输、本钱充足低时将成为5G 前传的计划之一。上述2 个例子均属于光电子芯片在速度晋升方面的立异。

对 5G 回传收集,低本钱相关100G 光模块是很是渴求的手艺。若何将利用于长途主干网的相关手艺简化,在知足200 km 之内传输间隔请求的条件下尽能够地降落本钱,是个很是好的研讨课题。这类手艺可归类为降落本钱的立异。

综上所述,5G 无线光模块的关头手艺更多地表现在光电子芯片的立异上,详细的手艺包含:
● 财产级温度规模的高速激光器芯片手艺
● 高线性度25G 波特率DFB 芯片和EML 芯片手艺
● 低本钱 25G 波长可调谐激光器芯片手艺
● 低本钱非相关100G 光模块手艺
● 低本钱相关100G/200G/400G 光模块手艺
● 高线性度 25G/50G 电芯片手艺。

比拟于 4G 时期,5G 无线光模块将在全部光模块市场中占有更首要的位置,5G 将成为光模块行业成长的下一个风口。5G 无线通讯所具有的高带宽、低时延、大毗连的特色对光模块的功效和机能提出了更高的请求,将鞭策光模块、光电子芯片手艺的前进。手艺立异和国产化替换将是完成低本钱5G 无线光模块的首要路子。

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