¿Cuál es el futuro de las comunicaciones ópticas? ¿Puedes contarme en detalle?
Los módulos ópticos de 100G siguen siendo la fuerza principal, con los precios bajo presión pero la demanda sigue creciendo.
Los módulos ópticos digitales de 100G tienen muchas especificaciones, entre las cuales PSM4 y CWDM4 representan una gran proporción. Existen muchos tipos de módulos ópticos de 100G. Según el número de canales, hay módulos ópticos de cuatro canales 4x25G y módulos ópticos de un solo canal 1x100G. Si se clasifica por método de embalaje, existen QSFP28, CFP4 y otros productos de módulos ópticos. Dependiendo de si se utiliza tecnología de multiplexación por división de longitud de onda, existen módulos ópticos PSM4 y módulos ópticos CWDM4. Dependiendo de la distancia de transmisión del escenario de aplicación, existen productos de módulos ópticos como SR4 y LR4. Pero actualmente, según los resultados de la investigación de la cadena industrial, en todo el mercado de módulos ópticos 100G, los módulos ópticos 100G PSM4 y 100G CWDM4 representan la mayor proporción, representando casi dos tercios. Debido a que CWDM4 puede ahorrar significativamente recursos de fibra óptica, es más favorecido por los clientes intermedios, que representan alrededor del 45%.
El mercado de módulos ópticos 100G DR1/FR1 ha superado las expectativas y tendrá una gran importancia estratégica en el campo de las comunicaciones de datos en el futuro.
El módulo óptico 100G DR1/FR1 adopta el modo 100G de un solo canal. El láser EML de longitud de onda de 1310 nm reemplaza al láser DFB tradicional de 25 G para lograr un ancho de banda de 50 G, y se agrega DSP para lograr una modulación PAM4 de alta precisión, logrando así una modulación PAM4 de alta precisión. logrando 100G. En la actualidad, debido a que el chip DFB 25G y el controlador correspondiente, TIA y otros chips eléctricos están relativamente maduros y el costo es relativamente bajo, mientras que el costo actual de EML y DSP es relativamente alto, el precio del módulo óptico 100G DR1/FR1 ha ninguna ventaja competitiva en comparación con 100G CWDM4. Según encuestas de la cadena industrial, se espera que el tamaño del mercado de 100G DR1/FR1 alcance los 2 millones en 2021. Aunque no existe ninguna ventaja de costos por el momento, es de gran importancia estratégica, que se refleja principalmente en los siguientes tres puntos:
Actualmente, 100G DR1/FR1 puede reemplazar los productos de módulos ópticos de la serie 100G QSFP28 de todos los diferentes soluciones por debajo de 2 km y la compatibilidad excelente, puede reemplazar productos de módulo óptico 100G LR4 y nivel de 10 km después de una simple actualización (la solución eléctrica permanece sin cambios).
Dado que DR1/FR1 solo utiliza un canal, el costo total es inferior a cuatro canales. A medida que los chips EML y DSP maduren gradualmente y los precios bajen hasta cierto punto, 100G DR1/FR1 se convertirá en el producto más rentable;
DR1/FR1 puede interconectar directamente sistemas de transmisión de 100G y 400G a través de la solución Breakout . Sencillo y de bajo costo.
La presión sobre los precios de los módulos ópticos de 100G es alta, y la reducción de costos y la mejora de la eficiencia son de gran importancia en el futuro.
La principal fuerza impulsora para la reducción de costos son los chips, y la sustitución nacional avanza constantemente. Los componentes principales de los módulos ópticos incluyen chips ópticos, chips eléctricos y componentes ópticos pasivos. En un módulo óptico de 100G, el chip óptico incluye un láser (LD) en el transmisor, un detector de monitoreo (MPD) y un fotodetector (PD) en el receptor. Los chips electrónicos incluyen recuperación de sincronización de reloj (CDR) en el extremo transmisor, controlador, CDR en el extremo receptor, amplificador de transimpedancia (TIA), chip de control de potencia y MCU. El costo de los chips optoelectrónicos representa aproximadamente el 50% del costo total en promedio, lo que tiene un gran impacto en el costo de los módulos ópticos. En la actualidad, los chips ópticos de 25G pueden reemplazar parcialmente los productos nacionales y algunos productos de chips eléctricos se han desarrollado con éxito. Si los chips posteriores pueden ser reemplazados completamente por chips nacionales, el costo de los módulos ópticos de 100G se reducirá aún más.
La demanda de módulos ópticos de 200G ha superado las expectativas del mercado y el rendimiento de alto costo es una opción importante.
El módulo óptico de 200G tiene un excelente rendimiento de costos y es un producto importante en el camino de mejora de la velocidad del centro de datos. La velocidad de transmisión del módulo óptico de 200G está entre 100G y 400G, por lo que se considera un producto de módulo óptico de transición.
Actualmente, algunos clientes del mercado adoptan soluciones de actualización de módulos ópticos 100G-200G. Aunque ha perdido el camino más corto para la actualización directa de 100G a 400g, la cadena industrial de 200G es más madura y los cambios de diseño basados en módulos ópticos de 100G son más pequeños, lo que lo convierte en un producto muy rentable.
Las soluciones principales para módulos ópticos de 200G: QSFP-DD y QSFP56.
Embalaje QSFP-DD de 200G, es decir, estructura de 8x25G, láser DML de ancho de banda de 25G, esquema de modulación NRZ de 25G de un solo canal, modo de empaquetado QSFP56 de 200G, es decir, que utiliza una estructura de 4x50G y el esquema de modulación es PAM4. modo.
La gama completa de módulos ópticos de 200G se puede utilizar ampliamente en diversos escenarios y el espacio de mercado es enorme. Además de las diferentes soluciones técnicas, los módulos ópticos de 200G se pueden dividir en SR, DR, FR, LR, etc. según la distancia de transmisión. Utilizado en centros de datos, principalmente productos de módulos ópticos SR y FR. Aunque se han enviado módulos ópticos de 400G a gran escala, el mercado de módulos ópticos de 200G sigue siendo enorme. Las encuestas de la cadena industrial muestran que la demanda total de módulos ópticos de 200G este año está entre 10.000 y 15.000, superando las expectativas del mercado, y la demanda el próximo año superará los 2 millones.
El mercado de módulos ópticos 400G sigue en auge.
El módulo óptico de 400G es uno de los productos de interconexión óptica importantes para mejorar la velocidad del centro de datos. Con la implementación gradual de la construcción 5G, la demanda de computación en la nube es cada vez más fuerte y el crecimiento exponencial de los dispositivos IoT generará un rápido crecimiento en la transmisión de datos y los requisitos informáticos. Como nueva generación de bienes raíces digitales, los centros de datos son una de las infraestructuras digitales importantes. Para hacer frente al crecimiento explosivo de las necesidades de procesamiento de datos, los centros de datos también están experimentando mejoras intergeneracionales en velocidad. Los servidores y conmutadores TOR del gabinete son principalmente de 10G/25G y están en transición a 50G/100G. Actualmente, la interconexión entre conmutadores de hoja y conmutadores troncales y la interconexión entre centros de datos son principalmente 40G/100G y están en transición a 400G.
Los módulos ópticos de 400G se han utilizado ampliamente en los centros de datos debido a su diversidad en tipos y escenarios de aplicación.
Los módulos ópticos de 400G y 100G se pueden dividir en varios productos de módulos ópticos según la distancia y si se utiliza WDM. Al mismo tiempo, 400G se puede dividir en dos soluciones: QSFP-DD y OSFP según el método de empaquetado. La solución de empaquetado QSFP-DD es relativamente pequeña, mientras que la solución de empaquetado OSFP es más grande, pero tiene una disipación de calor relativamente mejor. En términos de puertos eléctricos, actualmente todos los módulos ópticos 400G utilizan la solución de transmisión de señales eléctricas 8x50G. En términos de puertos ópticos, se dividen principalmente en dos soluciones: 8x50G y 4x100G, y los productos correspondientes son SR8/DR8/FR8 y SR4/; Módulos ópticos de la serie DR4/FR4. En la solución de puerto óptico 8x50G, las velocidades de señal en el lado del puerto óptico y en el lado del puerto eléctrico son las mismas, y ambas son señales PAM4 de 8x50G. Por lo tanto, la recuperación del reloj en módulos ópticos sólo requiere CDR. En la solución 4x100G, la velocidad de la señal en el lado del puerto óptico es el doble que la del lado del puerto eléctrico, que es una señal PAM4 4x100G. Por lo tanto, se requiere una caja de cambios para multiplexar las dos señales eléctricas en una y luego modularlas en luz para la conversión fotoeléctrica en una señal óptica.
El umbral técnico para los módulos ópticos de 400G es relativamente alto y los fabricantes nacionales están en una posición de liderazgo.
Los módulos ópticos de 100G son muy maduros en términos de soluciones técnicas, acumulación de procesos e integridad de la cadena industrial, por lo que el umbral de entrada es relativamente bajo. Muchos fabricantes de módulos ópticos han entrado en masa, lo que ha tenido un gran éxito. impacto en los precios de los productos. Los módulos ópticos de 400G tienen umbrales altos en términos de circuitos, rutas ópticas, firmware, rendimiento de producción, confiabilidad, etc. Por lo tanto, actualmente no hay muchos fabricantes de módulos ópticos en el mercado que puedan suministrar grandes cantidades. Por otro lado, los módulos ópticos de 400G son la próxima generación de productos de centros de datos. Se encuentran en las primeras etapas de actualizaciones intergeneracionales y tienen un amplio espacio de mercado en el futuro. Los fabricantes nacionales ocupan la posición de liderazgo mundial en la era de los módulos ópticos de 400G. La ventaja de ser los primeros en actuar ayuda a mejorar la calidad de las ganancias y, sobre esta base, están llevando a cabo investigación y desarrollo de productos de mayor velocidad como 800G.
La ventana de I+D para módulos ópticos de 800G ha llegado y se convertirá en el próximo campo de batalla principal.
Las soluciones técnicas para módulos ópticos de 800G incluyen 2x400G y 8x100G. Los métodos de empaquetado son similares a los de 400G, incluidos OSFP y QSFP DD800. El modo de empaquetado OSFP está definido principalmente por la organización OSFPMSA, que publicó el documento de especificación del módulo óptico 800G versión 4.0.
El método de empaquetado de QSFP DD800 lo define la organización QSFP DD800 MSA y se ha publicado la versión 1.0 del documento de especificación. Las velocidades de los puertos eléctricos y ópticos de la solución 2x400G y la solución 8x100G son ambas de 100Gbps. La principal diferencia es la longitud de onda utilizada y la interfaz óptica correspondiente. 2x400G usa longitud de onda LWDM84 y la interfaz óptica es 2xCS. Si 8x100G es DR, use 1365438+.
El efecto de escala de los módulos ópticos coherentes reduce los costos y se puede aplicar a múltiples escenarios de aplicación. OpenZR+ tiene ventajas obvias.
Los módulos ópticos coherentes fueron inicialmente adecuados para redes troncales con distancias de transmisión superiores a 1000 km, y luego gradualmente se trasladaron a redes de área metropolitana con distancias de transmisión de 100 km a 1000 km, redes de acceso de borde con distancias de transmisión inferiores a 100 km y 80 ~ 120 km de área de interconexión del centro de datos (DCI). Con la producción en masa a gran escala de módulos ópticos coherentes, el costo sigue disminuyendo y serán ampliamente utilizados en mercados con mayor demanda como las redes de acceso 5G. Actualmente existen tres estándares para módulos ópticos coherentes 400G, a saber, 400GZR, OpenROADM y OpenZR+. Entre ellos, OpenZR+ combina las ventajas de 400GZR y OpenROADM, tiene una gama de aplicaciones más amplia, está orientado a redes de área metropolitana, redes troncales, DCI y operadores de telecomunicaciones, y puede soportar la interoperabilidad de múltiples proveedores.