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详解:光模块和光通信知识

来源 : www.penghaida.com   发布时间 : 2022/1/6 8:27:00

1、 光模块发展趋势

光模块(Optical Transceiver)就是指开展光学和光电变换的光电器件。光模块的推送端把电子信号转变为光信号,协调器把光信号变换为电子信号,关键由光纤头、信号分析模块、电源电路插口三一部分构成。广泛运用于数据中心(云)、电信网(管)、连接终端设备(端)行业。

随着着“光进铜退 ”,光模块逐渐兴起。当通讯进到现代科学技术环节,最先以电为研究对象。从初期的座机号码,到 2G、 3G 无线通信基本上全是根据电的通信方式。但受制于电缆线自身的特点没法完成高速传输数据信号的远距离传送。用电量传送数据信号,伴随着传送间距提升頻率越高,耗损越大,数据信号形变越强大,进而造成了接收器的辨别不正确,造成通讯不成功。为了更好地摆脱这一限定,光模块 把电子信号在发送端转为光信号 , 即发送器Tran ** itter),承担将机器设备造成的电子信号转变成光信号传出;而在协调器再把接到的光信号转化成电子信号,即是信号接收器( Receiver)。

把 Tran ** itter 和 Receiver 封装形式在一个控制模块里,组成变成 Transceiver,既可以推送还可以接受,即是光模块 optical transceiver)。

1.1、 光模块类型、作用持续演变

光模块本身演变经历了速度提高、封装类型更改、连接运用更改和作用提高等层面。在其中 SFP (S ** ll Form-Factor Pluggable) 的 Transceiver控制模块 , 也称之为小封装形式可插下控制模块,适用热插拔,1394连接。SFP的速度越干越高,从 1.25G、 2.5G、 4G、 6G、到了10Gb/s之后 , 原来的封装形式尺寸已不能满足,因而界定了新的规范 XFP。

XFP指的是10Gb/s速度的可插下光模块。伴随着集成化加工工艺的提高,可以完成将 XFP放进 SFP,这类新的 SFP的 Transceiver称之为 SPF ,即加强型 SFP控制模块。SFP和 SFP 规格尺寸,但比初期的 XFP光模块外型规格变小了约 30%。和 SFP射频连接器界定,作用完全一致,简单化了设计方案,功能损耗更小。为了更好地区别,把适用 8Gb/s以 5G上的 SFP称之为 SFP 。

1.2、 光模块将向快速、中小型、长距和热插拔发展趋势

现阶段,拓展速度通讯数据传输容积的扩大光纤通信系统已变成关键通信方式。对光线收取和发送控制模块的规定慢慢提高,具体表现为高速传输、微型化、功耗低、长距离和热插拔。大家的需求愈来愈多的数据量,信息内容传输速率的规定变的越来越快,光纤通信互联网做为当代信息交换、解决和传送的砥柱中流,是超高频率、高速运行、大空间、传输速度高、大空间、推送每一个信息内容成本费愈来愈小。

电子光学设备一般选用混和集成化技术性和密封性的包裝全过程,下一步将有望向不气密性发展趋势,必须借助处于被动电子光学藕合技术性来提高自动化技术转化成水平,控制成本。电子光学互联网铺装间距提升规定远程控制光纤收发器相符合,规定光模块向长距离发展趋势。光模块将来需适用热插拔,即沒有断开开关电源时光模块可以联接或断掉 机器设备。

网络安全管理工作人员可以在没有关掉互联网时更新和拓展的系统软件,不危害线上客户应用。热插拔可以简单化了维护保养工作中,使终端用户能够更好地管理方法她们的光模块。与此同时,因为传热特性 ,光模块可以让网络安全管理工作人员依据网络升级需求,整体规划,连接间距输配电花费和全部互联网的网络拓扑结构,而不用拆换全部的系统软件板。电子光学控制模块适用热插拔有 GBIC和SFP(小方式可插进 ),由于 SFP和外型类似的尺寸,设置触发器原理可以立即插在线路板,运用覆盖面广,因而其发展方向值得期待的。

硅光模块有望变成促进光纤通信产业链源动力。硅激光技术性是根据硅和硅基衬底原材料 (如SiGe/Si、 SOI 等 ),运用目前 CMOS 加工工艺开展光元器件开发设计和集成化的新一代技术性,融合了电子器件技术性的集成电路工艺、极高精密度生产制造的特点和光量子技术性快速率、超功耗低的优点,是解决摩尔定律失效的颠覆性技术。硅光模块优点十分显著,包含节能型、成本低、网络带宽大、传输速度高。

但与此同时因为硅光芯片在材质和生产工艺层面的繁杂,现阶段仍存有着显著的缺点,例如成本增加、技术成熟度劣等。伴随着硅光技术性探寻的逐步推进,将来硅销售市场有望迈入迅速提高。Yole的统计显示, 2018-2024年硅光市场容量复合增长率为 2024年有望提高到 40亿美 元。

2、 光模块销售市场发展趋势

光模块是信息内容光电技术行业关键的光电器件,是搭建当代快速网络信息的基本。2012年国家工信部施行《电子信息制造业 “十二五 ”发展规划》,明确提出将促进智能化光互联网和大空间、高速传输、远距离光传送、光纤接入( Fttx)等技术性和商品的发展趋势,近些年,我国制订了多个国家产业政策和实施意见以适用行业发展,助推领域更新。2018年国家工信部公布的《中国光电子器件产业技术发展路线图( 2018-2022年)》中对光模块元器件发展趋势指出了新的规范。

2.1、 5G产业链激起光模块需求

营运商发力5G基站基本建设,光模块需求不断持续扩充。2019年在我国已完工超出 13万只 5G基站, 2020年为 5G基站规模性基本建设年间,关键遮盖地区区域。2020年 5G网络建设将大量 SA 组网方案为主导,商业使用价值更高一些。2020年两会召开,国家工信部表明在我国每星期增加 1万多个基站。依据营运商融资计划看来,三大运营商 2020年 9月份 将完工70万只基站 而 9-12月份基本建设并不会终止 。伴随着中国广电总局做为新进入者,与中国移动通信分享共创 700MHZ 5G基站 侠客前传 、 中传回有望进一步扩充 。

光模块是5G互联网mac层的基本组成模块,广泛运用于无线网络及通信传输设备。5G 互联网关键由三个主要一部分构成,各自为wifi、承载网、基站设备。其成本费在系统软件机器设备中的占有率持续提高,一部分机器设备中乃至超出 50-70%,是 5G成本低、覆盖面的重要因素。

5G网络建设相比于 4G对光模块明确提出的新的规定。5G 无线网络传输网( RAN)再次区划为数字功放无线天线模块( AAU)、遍布模块 DU)、集中化模块 CU)一部分。在wifi侧的基站中, AAU与 DU中间的前 传光模块将从 10G更新到 25G,新提高了 DU和 CU间的中国传媒大学光模块的需求。假定一个 DU承重一个基站,每一个基站联接 3个 AAU,每一个AAU一对收取和发送插口,5G侠客前传将为 25G光模块产生最少 3000万只的经营规模需求。

5G 互联网将以 SA 组网方案为主导,必须基本建设单独的 5G承载网。5G承载网分成主干网,省网和传输网。在承载网的传回中,传输网的需求从 10G/40G更新到 100G,传输网进一步可划分为技术和管理核心成员,聚集层,连接层,不一样等级的承载网根据不一样的端口号速度给予不一样工作能力的中传回服务项目,必须不一样速度的中传回光模块。主干网对光模块的需求将从 100G更新到 400G。

5G互联网商业将拉动全世界大中型 /特大型数据中心的基本建设,进一步带动光模块销售市场需求。5G网上的大网络带宽、广联接、低延迟将巨大提升数据通讯量,并推动超清视频、 VR、云计算技术等中下游产业发展规划,对数据中心內部传输数据明确提出了更多规定。大中型数据中心的扩充、新创建、互联网特性的提升将进一步进行。

依据 Cisco的预测分析,全世界 IDC市场容量将稳步增长,到 2021年全世界将有 628个集成电路工艺数据中心,对比 2016年的 338个,提高近 1.9倍。Cisco预测分析全世界云计算技术总产量将从 2016年的 3850EB提高到 2021年 14078EB。

全世界数据中心进到400G时期,规定光模块向高速传输、远距离发展趋势。数据中心进口替代发展趋势造成传送间距需求提高,单模光纤的传送间距受制于数据信号速度的提高,预估将慢慢被单模替代。大中型数据中心的基本建设将推动光模块领域技术升级,高档光模块产业链需求有望放量。

扁平化设计新式数据中心提升了对光模块的需求。数据中心构架从传统的的 “三层聚集 ”向“双层叶脊构架 ”转型发展,使数据中心从根据竖向(南北)总流量创建变成根据横着(物品迈向)创建,达到数据中心物品总流量需求的与此同时加快数据中心內部的横着拓展。

传统式三层架构下光模块总数约为服务器机柜数的8.8 倍( 8 个 40G 光模块, 0.8个 100G 光模块),改善的三 层构架下光模块总数约为服务器机柜数的 9.2 倍( 8 个 40G 光模块,1.2 个 100G 光模块),新起的双层构架下光模块总数约为服务器机柜数的 44 或 48 倍(在其中 80-90%是 10G 光模块,配备 8 个 40G 控制模块或 4 个 100G 模块)。

3、 企业并购持续,光模块领域羊群效应突显

国外市场关键有Finisar、 Avago 和 Source Photonics 等国际性大型企业,潜心于高端光模块的产品研发及生产制造。光通信行业不断发展趋势的情况下,加速资产重组,开展全产业链竖直融合,行业集中度进一步提高。2017年光元器件市场占有率前三各自为Finisar、 Lumemtum和 Oclaro CR4为 2018年 Lumemtum回收 Oclaro II-VI收购光元器件市场领导者 Finisar,光模块领域头部企业强强联合,市场竞争度逐步提升。

头顶部企业专注于光芯片等高线盈利行业,拼装产业链慢慢向我国迁移。依据 Ovum的数据信息,国内生产商光模块销售总额排行不断提高,预估 2020年中际旭创 有望变成全世界销售总额第一的经销商,摆脱 Finisar年年第一的布局。

国内生产商近些年也增加收购幅度,持续合理布局高档光模块商品,完成更新。剑桥科技连续回收 MACOMMACOM Japan一部分业务流程,从 Oclaro日本企业选购光模块生产流水线,连接快速光模块业务流程。

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