随着智能手机和平板电脑等便携式设备的普及化，数据通信量急剧增加，各大电信商纷纷要求增设光纤通信基站内的光传输设备。在加上距离2020年5G商用化时间越来越近，5G网络需要更高带宽、更高速率和更大容量，这都需要光纤网络的支持。
三菱电机半导体亚洲区销售总监増田健之先生称，根据3GPP的计划，2020年会实现5G的商用化，估计整个行业的投资总额将达到2,740亿元，至2030年更高达5,200亿元的规模。至于各大通信运营商的投资额，将在2020年及2030年，分别达到2,200亿元及3,000亿元。
图1：三菱电机半导体亚洲区销售总监増田健之先生表示，中国是全球最大的固定通信网络及移动通信网络市场。
增田先生相信中国通信市场是世界最大的市场。最近几年，随着中国市场的发展，三菱电机的光事业取得了很大的发展。他认为未来的5G移动基站数量将会与4G时相当，而4G目前有大约3.5亿个基站。
三菱电机目前正在研发对应的通信器件，比如在刚结束的第19届中国国际光电博览会(CIOE 2017)上，展出的100G高度集成的APD-ROSA和EML-TOSA。
图2：三菱电机展出的100G高度集成的APD-ROSA。
据大中国区三菱电机半导体高频光器件应用技术课经理王炜先生介绍，APD-ROSA虽然目前还未有量产日期，但这个产品肯定能符合传输距离为30km、传输速率为100G的高速光纤通信网络的要求。
他还特意指出，芯片结构经过优化后，APD-ROSA的灵敏度可达Pr -21.5dBm (typ.) @10-6，符合新一代小型收发器的CFP4/QSFP28规格。
此外，由于100G 高度集成APD-ROSA内置电信号放大系统TIA和光学分波器，实现了低于 0.6W的业内超低功耗。它的工作温度范围在－5℃至＋80℃间，适用于100G基站的ER4 Lite。
而对于传输距离达80km的主干网、城域接入网设备及数据中心的需求，三菱电机将在今年9月量产4波长100G高度集成EML-TOSA，这4个波长全皆符合LAN-WDM要求，能以27.95Gb/s 的速率工作。
全新的100G高度集成EML-TOSA在小型封装内集成了4个25G通信用EML芯片和1个光学合波器，通过对波长不同的4个25G光信号进行复用传送，实现用1根光纤就可以达到100Gb/s的传输速度。
5G基站网络面临的难点及解决方案
5G移动基站网络的结构比4G复杂。在4G的移动基站中，由RRU(射频拉远单元)及BBU(基带处理单元)构成，信号从RRU传至BBU，使用3/6/10G器件前传；BBU使用40/100G器件回传。
图3：三菱电机光器件部总经理杉立厚志博士称Combo-PON是中国独有的技术趋势。
而5G移动基站的网络结构将会很不一样，三菱电机光器件部总经理杉立厚志博士预计在5G的移动基站网络的结构中，终端一侧的射频天线和RRU将一体化成为AAU(活跃天线单元)，原来的BBU分离为DU和CU，中间将由被称为“中传”的100G通信网络连接。AAU和DU之间的通信为25G/50G/100G，至于CU则采用400G的回传。换句话说，在5G移动基站网络中，从前传、中传到回传，所需要的光器件速度均比现在4G的更高。
图4：5G的移动基站网络的结构将会与4G很不一样。
另外，他还透露，考虑到将来的市场需求，三菱电机正在研发对应的PAM4技术的产品，这将应对今后不断增长的高速数据通信的要求。
谈到更高的400G产品，杉立博士称研发超过100G的产品不但要攻克器件本身的难点，因为要实现网络的集成或者搭建，激光器需要IC驱动。因此，三菱电机目前还是处于预研阶段，正在积极和IC厂家或者其他供应商沟通，积极努力推动400G产品的研发和市场。
图5：满足不同网络带宽需求的光器件产品。
新技术解决Combo-PON难题
在固定接入网方面，千兆宽带正在通过中国电信、中国移动和中国联通实现。以中国电信为例，该公司计划今年在100个城市设立千兆宽带试点。以上海来说，该公司将在2018年在全市覆盖千兆宽带，并将平均接入带宽从50Mbps增加到280Mbps。
在杉立博士看来，10G PON是实现千兆宽带的关键，要把速度提升至10Gb/s的速度。对于ITU-T标准来说，就是从G-PON提升至 XG-PON/XGS-PON。由于ITU-T在制定XG-PON时，是建基于在独立网络上运行，没有考虑如何兼容已经铺设的G-PON网络，因此出现如何兼容G-PON和XG-PON的问题。
图6：(左至右)大中国区三菱电机半导体高频光器件应用技术课经理王炜先生、三菱电机半导体亚洲区销售总监増田健之先生及三菱电机光器件部总经理杉立厚志博士。
他同时指出，目前正在探讨的解决方案为WDM和Combo-PON两种。WDM的方案是将G-PON和XG-PON分别用外置WDM耦合器进行合并，然后放置在同一网络中，但由于需要操作员自行在OLT外侧连接耦合器，可能会出现连接不当，以及不易维护的问题。
至于Combo-PON方式是把G-PON和XG-PON所有功能都放在同一个收发模块中，因而需要同时放置四个有源光器件，合计功耗将超过3.0 W，其中最关键的10G 1577nm EML更要求高功率输出。
“三菱电机通过多项技术，开发出SFP+Combo-PON的高输出低功耗的EML-TO-CAN产品，为G-PON和XG-PON的共存及普及做出贡献。” 杉立博士表示。
图7：目前正在探讨的两种解决方案WDM和Combo-PON。
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