1.1光模块是光通信的核心部件
光模块是光通信系统的核心器件，主要用于光电转换。光模块的工作原理是：在发送端，电信号经驱动芯片处理后驱动激光器发射出相应速率的调制光信号，通过光功率自动控制电路，输出功率稳定的光信号。通过光纤传送后，在接收端，一定速率的光信号输入接收模块后由光探测器转换成电信号，再经前置放大器后输出相应速率的电信号。
光模块由多个光器件封装而成，一般包括光发射组件（TOSA，含激光器芯片）、光接收组件（ROSA，含光探测器芯片）、驱动电路和光、电接口、导热架、金属外壳等。
光模块可分为多种类型：
按封装类型可分为SFP+、SFP28、QSFP28、CFP2、QSFP-DD、OSFP等。其中，SFP、QSFP是一种紧凑型的光模块标准，SFP用于电信领域较多、QSFP用于数据通信领域较多；CFP尺寸比SFP/QSFP更大，一般用于高速、长距传输。
按是否支持波分复用（WDM）应用分类有灰光模块（不支持WDM）和彩光模块（支持WDM）。
传输速率可分为6G、10G、25G、40G、100G、200G、400G等。
光模块内部的激光器芯片可分为VCSEL、DFB、EML，光探测器芯片可分为PIN、APD等。
1.2 5G：网络结构变革与速率升级，光模块迎来更大市场需求
前传：5G宏基站数量带来前传光模块数量增加
5G宏基站总数将达到4G基站数的1.3至1.5倍，基站数量的增加将带来前传需求的提升。电磁波的特点是频率越高，波长越短，则5G基站的覆盖范围越小。在此前的报告中进行了详细测算：为了保证服务覆盖范围，5G网络必须采用更加密集的组网，预计基站数量将为4G的1.3-1.5倍，预测5G宏基站数量将超过500万座。
组网方式上，考虑到网络建设的便捷性与经济性，初期前传的连接方式将采用光纤直连方案为主，无源WDM方案为补充，有源WDM/OTN/SPN方案为辅的方式展开。
光纤直连方案是将每个AAU和DU全部光纤点到点直连组网，实现方式简单，但不节省光纤资源，是前期前传建设的主要方式。一般采用25G灰光模块，主要包括300m和10km两种传输距离。
无源WDM（无源波分复用）方案包括点到点无源WDM和WDM-PON，采用WDM 技术实现一对或一根光纤连接多个AAU到DU，能够节省光纤资源，但运维困难，是直连方案的有效补充。一般采用10G或25G彩光模块，适用于10km和20km传
输距离。
有源WDM/OTN/SPN（有源波分复用/光传送网/切片分组网）方案在AAU和DU之间布置OTN设备，多个信号通过WDM技术共享光纤，不仅可以节省光纤资源，还可以实现多种拓扑结构的组网方式，高质量的同时承担着高成本。一般在AAU/DU到OTN设备间需要10G或25G的短距离灰光模块，在OTN设备间需要N×10/25/50/100G等速率的彩光模块。
结合4G时期的建设经验，以及三种场景建设、运维的难度和经济性，总量上，光纤直连方案将占据70%的应用场景，无源WDM方案将占据10%的应用场景，有源WDM/OTN/SPN将占据20%的应用场景；
节奏上，5G建设初期将绝大部分是光纤直连方案，5G建设末期不排除部分有源WDM/OTN/SPN方案取代光纤直连方案。考虑到我国光纤资源丰富，是全球光纤制造的主要基地，光纤直连将成为主要方案；而相比于有源WDM方案，无源WDM方案总体来讲更具经济性，且业界在研的“基于集中光源的下一代无源方案”将有效补齐无源方案运维困难的短板，因此无源WDM方案将成为有效的补充方案；后期OTN设备、高端彩光模块成本下降后，考虑到有源WDM方案的组网更灵活、能够全方位实现多种需求，且便于OAM管理，有源WDM将成为后期辅助方案。
当前业界公认的5G前传方案为光纤直连采用25G灰光模块为主，支持双纤双向（Duplex）和单纤双向（BiDi）两种类型，以支持WDM的25G彩光模块为辅。灰光模块主要包括300m和10km两种传输距离，其中300m光模块用于基站的塔
上塔下互连，10km光模块用于AAU与接入己方之间的互连场景。BiDi光模块由于具有节省50%光纤资源的特征，未来产业成熟或将成为主流。彩光模块主要是基于25G波长可调谐激光器芯片的光模块，在光纤资源紧张的区域将更具竞争力。
基于以上方案，经过我们的测算，5G前传市场光模块的市场空间将在163亿元以上。其中具体假设与依据见下：
光模块的选择：考虑到频谱以及接口速率的升级，5G三种前传组网方案都将以25G10km的低成本光模块为主流。由于有源WDM场景下OTN部署结构、设备接口数量无法预测，因此不考虑有源WDM场景下OTN设备间所需的光模块需求量。
价格：结合产业链情况以及阿里巴巴海外版显示的价格信息，当前国产25G SFP28 10km光模块价格约为800元/个、25G CWDM SFP28 10km光模块价格约为1500元/个；假设光模块价格逐年以20%的速度递减，则5G建设周期中25G 10km灰、彩光模块的中枢价格约为500元/个、920元/个。
中传、回传与省干：链路增加、带宽扩容带来庞大光模块需求
随着基站增加、用户数据量提升，中回传网络与省干网也随之迎来带宽扩容、链路增加，相应光模块需求将迎来提升。中传、回传、省干网承载了大量来自基于前端基站的数据信息，所需带宽与链路数量也将相应提升。由此，光模块将迎来换代升级以及需求增加的替换需求与增量需求。
组网方式上，对于中回传承载网，端到端的OTN组网具有最强竞争优势。OTN组网光层一跳直达，能够实现最低时延。经过时延优化的OTN封装技术，能够实现单节点1us量级超低时延。基于传送SDN的网络硬切片和软切片技术，能够实现不同业务、不同租户层面的双重切片需求。
根据OTN网络架构将其分为接入层、汇聚层、核心层、省干层。其中，接入层与中传/前传的需求对应，汇聚层、核心层与回传的需求对应。
当前光模块的技术路线呈现多样化，但总体的方案思路及方向基本敲定——中传：可采用10~40km的25G/50G光模块。回传：40~80km的场景选用100G/200G/400G光模块，大于80km的场景选用低成本100G/200G/400G相干光模块。彩光模块方面，考虑到光纤资源以及光模块方案、生产能力、光芯片等方
面能力的权衡，大概率OTN网络还是以灰光模块为主。
量价齐升，5G时代光模块有望迎来比4G时期更大的市场需求。光模块在5G承载网络结构变化、速率升级要求的背景下，不仅具有4G光模块替换为更高速率的5G光模块的替换需求，还有由基站数量增加、网络结构变化（前传回传变为前传中传回传）等带来的光模块增量需求。增量与替换两种需求将带来光模块市场的量价齐升，有望迎来比以往更大的市场需求。
1.3 数据中心：云计算、边缘计算提振需求，主流方案有望向400G升级
云计算、边缘计算兴起，光模块需求将迎增长
云计算推动超大规模数据中心建设，亚太地区未来增速最快。根据思科《Cisco Global Cloud Index: Forecast and Methodology, 2016–2021 White Paper》的预测，全球超大规模数据中心数量将从2016年的338个增长为2021年的628个，占比将达到53%，2016-2021年全球超大规模数据中心市场CAGR达13%。其中亚太地区在过去几年是增速最快的市场，且有望在未来5年加速增长，2021年有望取代北美市场成为全球最大超大型数据中心市场，全球占比有望从2016年的30%增长至39%。
边缘计算促进小型数据中心崛起，光通信连接需求有望快速增长。4G时代，核心网部署位置较高，一般在网络骨干核心层。5G时代，如果核心网的位置和4G相同，用户到核心网的时延将难以满足要求。因此，核心网将从省网下沉到城域网，原先的EPC（演进型分组核心网）拆分成NewCore和MEC（移动边缘计算）两部分。NewCore将云化部署在城域核心的大型数据中心，MEC将部署在城域汇聚或更低位置的小型数据中心。
组网方式上，数据中心网络架构向扁平化的“叶脊”网络架构发展，全连接架构方式带来连接需求增加，进而高端光模块需求增加。随着大数据、云计算等
5G与数据中心推动光模块产业革新
