25G光模块/100G光模块：高速光模块将成为5G网络的必需品

现如今我国对于移动通信网络的运用，最为普遍的是4G网络，随着5G技术成熟，相信未来五年5G网络（第五代移动通信技术）将会成为信息通信领域的热点快速发展，承载网的先行建设与升级推动电信网光器件需求将会持续增加，同时云计算时代下数据中心网络需求爆发式增长，国内 BAT为首的互联网企业进入IDC需求扩张期，25G光模块、100G光模块等高速光模块需求迅速增长。

5G移动网提供增强型移动宽带（eMBB）、超可靠低时延通信（uRLLC）、大 规 模 机 器 类 通信（mMTC）三大类业务，不同业务性能差异较大：eMBB 业务面向传统移动通信，带宽大；uRLLC 业务面向工业自动化等实时性控制类应用，时延低、可靠性高；mMTC 面向物联网应用，连接多、流量小。

5G 无线接入网（RAN）重新划分为有源天线单元（AAU）、分布单元（DU）、集中单元（CU）部分，核心网由 3G/4G 时代集中部署逐步向云化、分布式部署转变，不同业务核心网下沉到不同位置，满足业务低时延的要求，提升用户体验。

基站带宽取决于无线频谱带宽、频谱效率、天线数等参数配置，64 TR 100 M 带宽的基站，峰值带宽可以达到 6 Gbit/s，均值带宽 3 Gbit/s，按照国际电信联盟（ITU）定义：5G 基站最大峰值带宽可达 20 Gbit/s。实际情况下，基站速率难以达到最大峰值速率。另外，考虑成本、功率等因素， 5G 基站类型会多种共存，基站带宽从 1~20 Gbit/s 均会存在。

5G 基站分为高频基站和低频基站：5G 低频基站用于广覆盖，在初期，5G 低频基站和 4G 基站会同址部署，在成熟期，5G 低频基站密度与 4G 基站相当；5G 高频基站主要用于补热，初期规模不大，但是有一些需要 25 GE 接口接入。

5G 不同业务的时延差异化较大，第 3 代合作伙伴计划（3GPP）TR 38.913 定义 eMBB 端到端（E2E）时延是 10 ms，uRLLC 是 1 ms，其中 eMBB的空口时延 4 ms，uRLLC 的空口时延0.5 ms；但是，对于不同的 uRLLC 业务，3GPP TS 22.261 V16.0.0 给出不同的时延定义，如下表。

5G CU 与 DU 部署灵活、可分可合，分设的 CU 和 DU 之间具有多对一、一对多的特点，存在双归和冗余要求。根据 eMBB、uRLLC、mMTC3 类业务分步引入，核心网从集中式部署逐步过渡到分布式部署。CU 和核心网之间存在着多对多的关系，核心网之间存在流量交互的情况，5G 时代业务流量 Mesh 化趋势较为明显，如下图。

一代移动通信网（NGMN）、IMT 2020、第 3 代合作伙伴（3GPP）均提出了 5G 网络基于软件定义网络（SDN）/网络功能虚拟化（NFV）的网络切片架构，网络切片可以为未来网络创新、快速部署业务提供基础。同时，网络切片服务可提供管理隔离、资源隔离、计算隔离、转发隔离、控制隔离等特色服务，不同资源的隔离灵活配置，以满足不同类型的业务安全性、可靠性、关键绩效指标（KPI）等方面差异化的要求，保障业务安全和服务质量 。

5G 建网模式分为独立部署（SA）模式和非独立部署（NSA）模式：SA 模式下，新建无线、核心 5G 网络，4G 网络和 5G 网络两张网独立运行；NSA是一种逐步演进的网络技术方案，通过 4G 既有的资源，仅在 4G 网络上增强，以局部扩容的方式为 5G 提供服务，并随着 5G 业务的不断成熟逐步演进到 5G。

5G承载网络在用户网络侧接口（UNI），采用 10 GE、25 GE 接口接入基站，网络侧会引入 25 GE、50 GE、100 GE 互联技术，城域未来则可能会向 200 GE、400 GE 链路演进，因此5G网络建设将少不了具备集成化、小型化、高速率、长距离、低成本、低功耗等特点的光模块，例如25G光模块、100G光模块等。

光模块的速率一直是市场关注的焦点，根据速率可划分为622Mb/s、1.25Gb/s、2.5Gb/s、10Gb/s、40Gb/s、100Gb/s等。目前推动光模块速率升级的因素主要来自几个方面：一方面，“宽带中国”战略要求实现百兆光纤入户，从接入层提升了光接口压力，由下至上各级光接口逐级承压，推动了对高速率光模块需求；随着5G的部署，运营商需要部署更宽的带宽实现大流量数据的应用，如远程医疗、VR、4K视频等，因此移动网络各层面必须拥有更高的速率，这也推动了25G光模块/100G光模块的发展。

除了运营商网络对光模块需求巨大，云计算数据中心的加速建设提出了对25G光模块/100G光模块的需求。《Cisco全球云计算指数白皮书》报告中预测，到2020年，99%的互联网流量与数据中心相关，而数据中心内部的网络流量占到了高达70%的比例。从流量模型来看，传统数据中心以南北向（客户机与服务器之间的交互）为主，而云数据中心则以东西向（内部服务器之间交换）为主。技术角度，数据中心内部网络通过引入“Leaf-Spine”（叶脊）网络架构，提升数据中心内部的数据传输速率。目前，25G光模块/100G光模块在数据中心实现规模商用，未来有望成为主流应用模式。市场角度，美国Top5互联网服务商资本开支总和约为420亿美金，与中国运营商市场资本开支体量接近。因此，全球数据中心网络新建及改造带来的100G光模块需求将规模放量，高速光模块市场将保持高景气。根据Light Counting预测，到2019年数据中心光模块销量将超过5000万只，市场规模有望在2021年达到49亿美元。

在4G网络时代，光模块受益于运营商光网络升级、云计算数据中心需求爆发及数据中心全光化需求增长态势显著，尤其是10G光模块，相信在未来5G网络时代，25G光模块和100G光模块将会引领光通信行业发展持续增长趋势。