Trend dei prodotti ottici nella rivoluzione 5G

Si prevede che in futuro la rivoluzione del 5G avrà un impatto massiccio sull'industria delle reti ottiche nell'infrastruttura di rete 5G. L'imminente diffusione commerciale del 5G creerà nuove e considerevoli opportunità di mercato per le fibre ottiche, i cavi in fibra ottica e altri prodotti ottici per la connettività ad alta velocità.

Il 5G favorisce la crescita dei transceiver e dei chip IC 25G/50G/100G/200G/400G

Il 5G sta ristrutturando la baseband unit (BBU), la radio remote unite (RRU) e l'antenna del 4G in unità centralizzata (CU), unità distribuita (DU) e unità di antenna attiva (AAU), facendo sì che la rete 5G includerà fronthaul, midhaul e backhaul. Questi cambiamenti hanno posto nuove esigenze ai transceiver ottici per soddisfare i requisiti di elevata larghezza di banda e distanza associati ai collegamenti critici nell'architettura della rete 5G.

Transceiver 25G/100G per il 5G Fronthaul: Egemonia del 25G

Le reti 5G richiedono una maggiore densità di stazioni base/cellule, pertanto la domanda di transceiver ottici ad alta velocità aumenterà significativamente. Si prevede che i transceiver ottici 25G/100G saranno le soluzioni preferite per la rete fronthaul ottica 5G. Secondo un rapporto di EJL Wireless Research, il fatturato del mercato dei transceiver ottici fronthaul (OTRX) raggiungerà 630 milioni di dollari entro il 2021, grazie alle spedizioni di volumi di soluzioni OTRX 25G e 100G a supporto delle reti massive MIMO 5G.

Poiché l'interfaccia di protocollo eCPRI (enhanced Common Public Radio Interface) (velocità tipica 25,16Gb/s) viene utilizzata per trasmettere il segnale in banda base della stazione base 5G, le reti fronthaul 5G si baseranno in modo significativo sui transceiver ottici 25G. Si stima che il mercato dei moduli ottici 25G raggiungerà un numero di richieste pari a 2 milioni nel 2021, in quanto i carrier si impegnano a preparare infrastrutture e sistemi per facilitare la transizione al 5G. Considerando l'ambiente di applicazione 5G AAU full outdoor, i moduli 25G utilizzati nella rete fronthaul devono soddisfare l'intervallo di temperatura industriale di -40°C - +85°C, nonché essere resistenti alla polvere, ecc. Inoltre, sia i transceiver 25G grigi che quelli a colori saranno distribuiti in base alle diverse architetture fronthaul utilizzate per le reti 5G. I moduli luminosi grigi 25G sono più adatti alle reti di connessione diretta point-to-point in fibra ottica, grazie alla ricchezza di risorse in fibra. Mentre i moduli luminosi a colori 25G sono installati principalmente nelle reti WDM passive e WDM/OTN attive, perché possono fornire connessioni multiple da AAU a DU utilizzando una sola fibra ottica. Per saperne di più, leggere Mercato dei transceiver 25G spinto dalla rete 5G Front-Haul.

Il transceiver ottico 100G è anche considerato la soluzione preferita della rete fronthaul ottica. Nel 2019, il transceiver 100G, insieme ai moduli 25G, è stato fissato per le installazioni standard per rimanere in linea con la rapidità delle applicazioni e dei servizi commerciali 5G. Nelle reti fronthaul che richiedono una velocità superiore, possono essere impiegati transceiver 100G PAM4 FR/LR e 100G PAM4 DWDM. I moduli 100G PAM4 FR/LR possono supportare 2 km (FR) o 10 km (LR), mentre 100G PAM4 DWDM può supportare 3-5 km senza T-DCM e 20 km con T-DCM condiviso e amplificazione del sito BBU.

I transceiver ottici PAM4 50G saranno i più popolari per il midhaul 5G

La rete midhaul 5G richiede transceiver ottici a 50Gbit/s. Possono essere adottati transceiver ottici sia grigi che a colori. I transceiver PAM4 QSFP28 da 50G utilizzanti interfacce ottiche LC e fibre ottiche monomodali, diventeranno mainstream per il midhaul 5G perché offrono un modo semplice per raddoppiare la larghezza di banda su un collegamento a fibra singola senza dover installare filtri per la multiplazione delle lunghezze d'onda. Possono supportare 40 km con amplificazione condivisa del sito DCM e BBU. La domanda di moduli ottici 50G deriva principalmente dalla costruzione della rete portante 5G. Si prevede che il suo mercato raggiungerà i 10 milioni di livelli se sarà ampiamente adottato dalla rete portante 5G.

Transceiver ottici 100G/200G/400G per il backhaul 5G: Il 100G è il più urgente

La rete di backhaul 5G dovrà trasportare molto più traffico rispetto al 4G grazie alle nuove radio 5G NRs con prestazioni e larghezza di banda più elevate (5G New Radios). Pertanto, il livello di aggregazione e il livello core della rete di backhaul 5G richiedono moduli DWDM a luce colorata da 100Gb/s, 200Gb/s e 400Gb/s. I transceiver DWDM 100G PAM4 saranno distribuiti principalmente nei livelli di accesso e di aggregazione che possono supportare 60 km con T-DCM e amplificazione ottica condivisi. Il trasporto del livello core richiede un'elevata capacità e una distanza estesa di 80 km, pertanto i transceiver DWDM coerenti 100G/200G/400G sono necessari per supportare le reti DWDM metro core. Attualmente la richiesta di transceiver ottici 100G da parte della rete 5G è la più urgente e i service provider richiederanno in ultima analisi una larghezza di banda di 200G e 400G per raggiungere il throughput richiesto per le implementazioni 5G. Secondo le stime di Dell'Oro Group, il fatturato delle apparecchiature di trasporto backhaul 5G raggiungerà i 3 miliardi di dollari entro il 2024, facendo crescere la domanda di transceiver 100G, 200G e 400G.

A partire dalla seconda metà del 2019, le implementazioni commerciali del 5G sono state guidate da China Mobile, China Telecom, China Unicom, Korea Telecom, SK Telecom, LG Uplus, Verizon, AT&T e T-Mobile. Questo ha portato la domanda di ottica a un nuovo record e ha offerto grandi opportunità al mercato dei transceiver. Secondo un rapporto di Research and Markets, le dimensioni del mercato globale dei transceiver ottici dovrebbero passare da 5,7 miliardi di dollari nel 2020 a 9,2 miliardi di dollari entro il 2025, con un tasso di crescita del 10,0% dal 2020 al 2025.

I chipset IC per transceiver ottici si avviano verso un periodo di forte crescita

Dopo diversi anni di crescita stagnante, il mercato dei chipset IC utilizzati nei transceiver ottici sta raggiungendo un punto di inflessione. Ciò è dovuto principalmente alla diffusione di transceiver da 50GbE, 100GbE, 200GbE, 2x200GbE, 400GbE e 2x400GbE con chip DSP PAM4 utilizzati per le reti midhaul e backhaul 5G. Secondo un rapporto di LightCounting, il mercato dei chipset IC utilizzati nei transceiver ottici sta entrando in un periodo di forte crescita, con un CAGR del 20% nel periodo 2020-2024. Le vendite di chipset DSP PAM4 per applicazioni in transceiver Ethernet e AOC rappresenteranno la metà di questo segmento di mercato entro il 2024. Anche la forte domanda di DSP coerenti utilizzati nei transceiver DWDM contribuirà alla crescita.

L'introduzione del 5G dà inoltre impulso al mercato dei chip fotonici al silicio, che dovrebbe registrare una crescita notevole in futuro. In termini di valore di mercato, le guide d'onda ottiche che occupano una quota di mercato totale del 45,4%, hanno dominato il mercato globale della fotonica del silicio nel 2015. Si prevede che raggiungerà un tasso significativo entro la fine del 2022, con un CAGR del 21,69%. In termini di segmento di prodotto, il mercato dei transceiver ottici ha detenuto la quota più alta nel 2015 e continua a essere in testa. Poiché il prezzo della tecnologia fotonica al silicio è in costante calo, la sua domanda è in forte aumento. Nel corso degli anni, aziende come Intel, Cisco, IBM e Juniper Networks stanno mostrando grande interesse e investendo ampiamente nel mercato dei chip fotonici al silicio per migliorare i loro prodotti e per conquistare una quota di mercato importante. Intel, ad esempio, ha introdotto i suoi primi transceiver in silicon photonics da 100G nel 2016 e ha presentato la demo del suo primo transceiver in silicon photonics da 400G alla fine del 2019.

Il 5G spinge la crescita dei mercati dei cavi in fibra e del cablaggio strutturato

La fibra ottica è l'opzione preferita per tenere il passo con le richieste di larghezza di banda del 5G grazie alla sua scalabilità, sicurezza e capacità di gestire grandi quantità di traffico con un'attenuazione inferiore, oltre a offrire un potenziale di larghezza di banda illimitato. Nell'infrastruttura di rete 5G, sono necessari numerosi cavi in fibra ottica per collegare le micro-stazioni base e i nodi edge. Questo sarà il fattore fondamentale che guiderà la crescita della domanda di fibra ottica. Inoltre, gli scenari applicativi a bassa latenza e alta affidabilità del 5G richiedono soluzioni di edge computing, richiedendo anch'esse la distribuzione di cavi in fibra ottica. Secondo una previsione a ribasso, la domanda totale di fibra nel 2020 sarà di 350 milioni di chilometri lineari, con una crescita prevista a 420 milioni di chilometri lineari nel 2021. Inoltre, si prevede che la domanda di fibra aumenterà a un tasso di crescita del 20% dopo il 2020. La regione Asia-Pacifico è emersa come il più grande mercato di consumo dell'industria dei cavi in fibra ottica. Secondo GSMA, si prevede che le connessioni 5G (escluso l'IoT) raggiungeranno 670 milioni di dollari nell'area Asia-Pacifico entro il 2025, rappresentando circa il 60% delle connessioni 5G globali. Il Nord America è il secondo mercato di consumo, seguito dall'Europa.

Inoltre, i cavi in fibra ottica utilizzati per le reti 5G devono essere in grado di gestire velocità e densità maggiori, riducendo al contempo la latenza, consumando meno energia e generando meno calore. Per rispondere a queste nuove esigenze del mercato, i produttori di cavi di tutto il mondo, come Prysmian e Corning, stanno lavorando intensamente allo sviluppo di cavi in fibra ottica innovativi.

L'implementazione del 5G crea enormi opportunità anche per il mercato del cablaggio strutturato. Nell'era del 5G, saranno sempre di più le aziende che adotteranno soluzioni di cablaggio strutturato per garantire la sicurezza della rete e dei dispositivi IT. Secondo un recente rapporto di Fact.MR, il mercato del cablaggio strutturato è cresciuto a un CAGR del 6% dal 2013 al 2017. Nel 2018, il valore del mercato del cablaggio strutturato è stato stimato in quasi 16 miliardi di dollari e si prevede che registrerà un CAGR di circa l'8% fino al 2028. Il Nord America rimane ancora il mercato leader del cablaggio strutturato. Tuttavia, si prevede che l'Asia Pacifico sarà un mercato in forte crescita per il cablaggio strutturato.

Il 5G fa crescere la domanda di apparecchiature di test in fibra ottica

Le apparecchiature di test in fibra ottica sono un fattore critico per la diffusione commerciale del 5G, aiutando gli operatori e i fornitori di apparecchiature a convalidare l'hardware, il software e le configurazioni per garantire che funzionino come previsto e offrano un'esperienza cliente eccellente. Con l'aumento degli investimenti per l'infrastruttura 5G, aumenterà la domanda di apparecchiature per testare l'ecosistema 5G a livello di chipset, dispositivo, livello di rete e livello applicativo. Secondo la recente analisi di Frost & Sullivan, sulla spinta della domanda di soluzioni di test specifiche per convalidare i dispositivi e i chipset basati sul 5G, si prevede che il mercato globale delle apparecchiature e delle soluzioni di test per il 5G raggiunga i 2 miliardi di dollari nel 2024, con un tasso di espansione dell'11,5%. La regione Asia-Pacifico sarà il maggior generatore di entrate per il mercato globale delle apparecchiature di test in fibra ottica con il 42,8% delle entrate totali del mercato dei test 5G entro il 2024, seguita da Nord America ed Europa con quote rispettivamente del 33,8% e del 18,1%.

Le apparecchiature e le soluzioni di test per il 5G devono tenere il passo con i concetti e le tecnologie di rete sviluppati per il 5G. Ci sono cinque importanti funzionalità che le apparecchiature di test in fibra ottica devono misurare per le reti 5G: larghezza di banda elevata, giunzione dei dati, test basati sui pacchetti, sincronizzazione della rete eCPRI/IEEE1914.3 (RoE).

Impatto del coronavirus sul 5G

Si pensava che il 2020 sarebbe stato l'anno del 5G. Ma le tempistiche di implementazione del 5G per gli operatori di rete sono state influenzate dall'inaspettata pandemia di coronavirus. Recentemente, il 3GPP ha ritardato di tre mesi l'imminente rilascio di ulteriori standard 5G a causa della diffusione del coronavirus. Questo ritarderà direttamente il progresso dello sviluppo di prodotti abilitati al 5G. Tuttavia, le prospettive a lungo termine del 5G rimangono ottimistiche, in quanto rappresenta la base fondamentale per lo sviluppo dell'Internet of Things (IoT), della realtà virtuale (VR), dell'analisi dei big data e di altre applicazioni ad alta larghezza di banda.