Tendances des produits optiques dans la révolution 5G

La révolution 5G devrait avoir un impact massif sur l'industrie des réseaux optiques dans les années à venir. Et le prochain déploiement commercial du 5G ouvrira de nouvelles perspectives de marché pour la fibre optique et autres produits de connectivité à haut débit.

5G favorise le développement des émetteurs-récepteurs et des puces à circuit intégré 25G/50G/100G/200G/400G

La 5G reconstitue l'unité de bande de base 4G (BBU), l'unité radio à distance (RRU) et l'antenne en unité centralisée (CU), unité distribuée (DU) et unité d'antenne active (AAU), ce qui détermine que le réseau 5G comprendra le fronthaul, le midhaul et le backhaul. Ces changements entraîne de nouvelles exigences pour les émetteurs-récepteurs optiques afin de répondre aux besoins de bande passante et de distance élevés associés aux liaisons essentielles dans les architectures de réseau 5G.

Émetteurs-récepteurs 25G/100G pour 5G Fronthaul: Le 25G sera déterminant

Les réseaux 5G nécessitent une plus grande densité de stations de base/sites cellulaires, c'est pourquoi la demande d'émetteurs-récepteurs optiques à haut débit va considérablement augmenter. Il est prévu que les émetteurs-récepteurs optiques 25G/100G soient les solutions privilégiées des réseaux optiques 5G Fronthaul. Selon un rapport de EJL Wireless Research, les revenus du marché des émetteurs-récepteurs optiques Fronthaul (OTRX) atteindront 630 millions de dollars d'ici 2021, grâce aux livraisons en volume de solutions OTRX 25G et 100G supportant des réseaux MIMO 5G de grande envergure.

Comme l'interface du protocole eCPRI (enhanced Common Public Radio Interface) (taux typique 25.16Gb/s) est utilisé pour transmettre le signal en bande de base de la station 5G, les réseaux Fronthaul 5G s'appuieront largement sur les émetteurs-récepteurs optiques 25G. On estime que le marché des modules optiques 25G devrait atteindre une demande de 2 millions en 2021 alors que les opérateurs s'efforcent de préparer les infrastructures et les systèmes pour faciliter la transition vers la 5G. Compte tenu de l'environnement d'application extérieur complet du AAU 5G, les modules 25G utilisés dans le réseau Fronthaul doivent répondre à des températures industrielles de -40°C à +85°C, être résistants à la poussière, etc. Et les deux émetteurs-récepteurs 25G (lumière grise et colorée) seront déployés selon différentes architectures Fronthaul utilisées pour les réseaux 5G. Les modules 25G de lumière grise sont plus adaptés aux réseaux de connexion directe point à point par fibre optique en raison de leurs importantes ressources en fibre. Alors que les modules 25G de couleurs sont principalement installés dans les réseaux WDM passifs et WDM/OTN actifs car ils peuvent fournir plusieurs connexions AAU à DU en utilisant une seule fibre optique. Pour en savoir plus, consultez la section “Le marché des émetteurs-récepteurs 25G stimulé par les réseaux Fronthaul 5G“.

Les émetteurs-récepteurs optiques 100G sont également considérés comme une solution préférable pour les réseaux optiques Fronthaul. En 2019, les émetteurs-récepteurs 100G, ainsi que les modules 25G, avaient été prévus pour les installations standard afin de rester en phase avec la rapidité des applications et services commerciaux 5G. Dans les réseaux Fronthaul qui nécessitent une vitesse plus élevée, des émetteurs-récepteurs PAM4 100G FR/LR et PAM4 100G DWDM peuvent être déployés. Les modules PAM4 100G FR/LR peuvent prendre en charge 2 km (FR) ou 10 km (LR), tandis que les modules PAM4 100G DWDM peuvent prendre en charge 3 à 5 km sans T-DCM et 20 km avec une amplification de site T-DCM et BBU partagée.

Les émetteurs-récepteurs optiques PAM4 50G seront intégrés dans les réseaux 5G Midhaul

Les réseaux 5G midhaul ont des exigences pour les émetteurs-récepteurs optiques à 50Gbit/s. Des émetteurs-récepteurs optiques de lumières grises et colorées peuvent être adoptés. Et les émetteurs-récepteurs PAM4 QSFP28 50G, qui utilisent des interfaces optiques LC et des fibres optiques monomodes, seront généralisés pour le 5G Midhaul car ils offrent un moyen simple de doubler la largeur de bande sur une liaison à fibre unique sans avoir à installer de filtres pour le multiplexage en longueur d'onde. Ils peuvent supporter 40 km avec un DCM partagé et une amplification de site BBU. La demande de modules optiques 50G provient principalement de la mise en place de réseaux porteurs 5G. Son marché devrait atteindre une demande de 10 millions s'il est largement adopté par les réseaux porteurs 5G.

Émetteurs-récepteurs optiques 100G/200G/400G pour 5G Backhaul : 100G est le plus urgent

Les réseaux 5G Backhaul devront acheminer beaucoup plus de trafic que les réseaux 4G en raison des performances et de la largeur de bande plus élevées des nouvelles fréquences radio 5G (5G New Radios). Par conséquent, la couche d'agrégation et la couche centrale des réseaux Backhaul 5G exigent des modules de lumière colorée DWDM d'un débit de 100 Gb/s, 200 Gb/s et 400 Gb/s. Des émetteurs-récepteurs PAM4 100G DWDM seront principalement déployés dans les couches d'accès et d'agrégation, qui peuvent supporter 60 km avec un T-DCM partagé et une amplification optique. Le transport de la couche centrale nécessite une grande capacité et des distances prolongées de 80 km, c'est pourquoi des émetteurs-récepteurs DWDM cohérents de 100G/200G/400G sont nécessaires pour soutenir les réseaux DWDM centraux métropolitains. La demande des émetteurs-récepteurs optiques 100G pour les réseaux 5G est maintenant plus urgente, et les fournisseurs de services auront finalement besoin d'une bande passante de 200G et 400G pour atteindre le débit requis pour les déploiements 5G. Selon les estimations du groupe Dell'Oro, les revenus générés par les équipements de transport Backhaul 5G atteindront 3 milliards de dollars d'ici 2024, ce qui explique la demande croissante d'émetteurs-récepteurs 100G, 200G et 400G.

Depuis le deuxième semestre de l‘année 2019, les déploiements commerciaux 5G ont été effectués par China Mobile, China Telecom, China Unicom, Korea Telecom, SK Telecom, LG Uplus, Verizon, AT&T et T-Mobile. Cela a propulsé la demande de produits optiques vers de nouveaux records et a offert de grandes possibilités au marché des émetteurs-récepteurs. Un rapport de Research and Markets prédit que les chiffres du marché mondial des émetteurs-récepteurs optiques devraient passer de 5,7 milliards de dollars en 2020 à 9,2 milliards de dollars en 2025, avec un taux de croissance annuel moyen de 10 % entre 2020 et 2025.

Les puces à circuit intégré pour émetteurs-récepteurs optiques entrent dans une période de forte croissance

Après plusieurs années de progression stagnante, le marché des puces à circuit intégré utilisées dans les émetteurs-récepteurs optiques atteint maintenant un point d'inflexion. Cela s'explique principalement par un déploiement plus important des émetteurs-récepteurs 50GbE, 100GbE, 200GbE, 2x200GbE, 400GbE et 2x400GbE équipés de puces DSP PAM4 utilisés pour les réseaux 5G midhaul et backhaul. Un rapport de LightCounting indique que le marché des puces à circuit intégré utilisées dans les émetteurs-récepteurs optiques entre dans une période de forte croissance, avec un TCAC (Taux de Croissance Annuel Composé) de 20 % en 2020-2024. La vente de puces PAM4 DSP pour les applications sur émetteurs-récepteurs Ethernet et AOC représenteront la moitié de ce segment de marché d'ici 2024. La forte demande de DSP cohérents utilisés sur les émetteurs-récepteurs DWDM contribuera également à la croissance.

Le déploiement du 5G stimule également le marché des puces photoniques en silicium, qui devrait connaître une croissance remarquable dans les années à venir. En termes de valeur marchande, les guides d'ondes optiques, occupant une part de marché totale de 45,4 %, dominaient le marché mondial de la photonique en silicium en 2015. Et il devrait atteindre un taux significatif d'ici la fin 2022, avec un TCAC de 21,69 %. En termes de segment de produits, le marché des émetteurs-récepteurs optiques détenait la plus grande part en 2015 et continue d'être en tête. Comme le prix de la technologie photonique du silicium ne cesse de baisser, sa demande a considérablement augmenté. Au fil des ans, des entreprises comme Intel, Cisco, IBM et Juniper Networks ont manifesté un grand intérêt et investi considérablement dans le marché des puces photoniques en silicium afin d'améliorer leurs produits et de conquérir une part importante du marché. Intel, par exemple, avait introduit ses premiers émetteurs-récepteurs photoniques en silicium 100G en 2016 et a effectué une démonstration de son premier émetteur-récepteur photonique en silicium 400G fin 2019.

Le 5G stimule la croissance du marché des câbles à fibres optiques et câblage structuré

La fibre optique est l'option préférée pour répondre à la demande de bande passante 5G en raison de son évolutivité, sa sécurité et sa capacité à traiter de grandes quantités de trafic avec une faible atténuation, sans compter qu'elle peut offrir un potentiel de bande passante illimité. Dans une infrastructure de réseau 5G, de nombreux câbles à fibre optique sont nécessaires pour connecter les micro stations et nœuds de périphérie. Ceci sera le facteur principal de la croissance de la demande de fibre optique. En outre, les scénarios d'applications 5G à faible latence et à haute fiabilité exigent des solutions informatiques de pointe, ce qui requiert également le déploiement de câbles à fibres optiques. Selon des prévisions raisonnables, la demande totale de fibre en 2020 est de 350 millions de kilomètres de base, et la demande devrait atteindre 420 millions de kilomètres en 2021. La demande de fibres devrait augmenter à un taux de croissance de 20 % après 2020. La région Asie-Pacifique est devenue le plus grand marché de consommation de produits issus de l'industrie du câble à fibres optiques. Selon la GSMA, les connexions 5G (excluant IoT) devraient atteindre 670 millions USD dans la région Asie-Pacifique d'ici 2025, ce qui représente environ 60 % des connexions 5G mondiales. L'Amérique du Nord est le deuxième plus grand marché de consommation, suivi par l'Europe.

De plus, les câbles à fibre optique utilisés pour les réseaux 5G devraient également être capables de supporter des vitesses et une densité accrues tout en réduisant la latence, en consommant moins d'énergie et en générant moins de chaleur. Pour répondre à ces nouvelles exigences du marché, des fabricants de câbles du monde entier, tels que Prysmian et Corning, travaillent sans relâche pour le développement de câbles à fibres optiques innovants.

La mise en place du 5G génère également d'énormes opportunités pour le marché du câblage structuré. Dans l'ère du 5G, les entreprises seront plus nombreuses à adopter des solutions de câblage structuré pour assurer la sécurité de leur réseau et des dispositifs informatiques. Selon un récent rapport de Fact.MR, le marché du câblage structuré a connu un taux de croissance annuel moyen de 6 % entre 2013 et 2017. En 2018, la valeur du marché du câblage structuré était estimée à près de 16 milliards de dollars américains, et on prévoit qu'il enregistrera un TCAC d'environ 8 % jusqu'en 2028. Aujourd'hui, l'Amérique du Nord reste le premier marché du câblage structuré. Cependant, on prévoit que l'Asie Pacifique sera un marché à forte croissance pour le câblage structuré dans les années à venir.

Le 5G stimule la demande d'équipements de test pour fibre optique

Les équipements de test pour fibre optique sont un élément essentiel du déploiement commercial du 5G, qui permettra aux opérateurs et aux fournisseurs d'équipements de valider leur matériel, logiciels et configurations pour garantir leurs performances et offrir une excellente expérience aux clients. Avec l'augmentation des investissements dans les infrastructures 5G, la demande d'équipements permettant de tester les écosystèmes 5G au niveau des puces, des appareils, de la couche réseau et de la couche application connaîtra une hausse. Selon une récente analyse de Frost & Sullivan, stimulée par la demande de solutions de test spécifiques pour valider les dispositifs et ensembles de puces basés sur 5G, le marché mondial des équipements et solutions de test 5G devrait atteindre 2 milliards de dollars en 2024, avec un taux de croissance annuel moyen de 11,5 %. La région Asie-Pacifique sera la principale source de revenus pour le marché mondial des équipements de test pour fibre optique avec 42,8 % des revenus totaux du marché des tests 5G d'ici 2024, suivie par l'Amérique du Nord et l'Europe avec des parts respectives de 33,8 % et 18,1 %.

Les équipements de tests et solutions 5G doivent progresser au même rythme que les concepts et technologies de réseau développés pour le 5G. Il y a cinq caractéristiques importantes que les équipements de test pour la fibre optique doivent mesurer pour les réseaux 5G: la haute bande passante, l'épissage des données, le test de perte de paquets, la synchronisation du réseau et l‘eCPRI/IEEE1914.3 (RoE).

Impacts du Coronavirus sur le 5G

2020 était considérée comme l'année du 5G. Mais le calendrier de déploiement de la technologie 5G pour les opérateurs de réseaux sera affecté dans une certaine mesure par la pandémie du coronavirus. Récemment, 3GPP a retardé de trois mois la publication de nouvelles normes 5G en raison de la propagation du coronavirus. Cela retardera directement la progression du développement de produits compatibles avec la technologie 5G. Toutefois, les projections à long terme du 5G restent optimistes car cette technologie joue un rôle essentiel dans le développement de l'internet des objets (IoT), la réalité virtuelle, l'analyse des données et autres applications à large bande passante.