連接器如何與“雙千兆”網(wǎng)絡齊頭并進?
三月底，工信部出臺了《“雙千兆”》計劃后，雙千兆網(wǎng)絡建設便按下了加速鍵。“雙千兆”網(wǎng)絡的發(fā)展賦能千行百業(yè)，也為連接器行業(yè)注入了新動能。
建設一張“千兆光寬+千兆5G網(wǎng)”的雙千兆基礎網(wǎng)絡，向下聯(lián)百業(yè)，向上入專云，為數(shù)字經濟發(fā)展和行業(yè)數(shù)字化轉型提供肥沃土壤。三月底，工信部出臺了《“雙千兆”網(wǎng)絡協(xié)同發(fā)展行動計劃(2021-2023年)》，為“雙千兆”網(wǎng)絡的建設藍圖提供了明確指導。
以千兆寬帶為主的千兆光網(wǎng)具有超大帶寬、超低時延、先進可靠等特征，是5G、數(shù)據(jù)中心、物聯(lián)網(wǎng)等通信基礎設施的“承載底座”。千兆光網(wǎng)與千兆5G網(wǎng)絡共同構成了支撐我國新型基礎設施發(fā)展、助力數(shù)字經濟和數(shù)字化轉型的“雙輪”和“兩翼”。
“雙千兆”網(wǎng)絡的建設與發(fā)展按下快進鍵的同時，也給連接器行業(yè)帶來了新的機遇和挑戰(zhàn)。
“雙千兆”網(wǎng)絡如何為連接器行業(yè)賦能?
1、“雙輪”“雙翼”正加速構筑
《“雙千兆”計劃》顯示，預計到2021年年底，新增5G基站超過 60 萬個、千兆光纖網(wǎng)絡具備覆蓋 2 億戶家庭的能力、萬兆無源光網(wǎng)絡(10G-PON)及以上端口規(guī)模超過 500 萬個、千兆寬帶用戶突破 1000 萬戶。
預計到2023年底，5G 網(wǎng)絡基本實現(xiàn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)級以上區(qū)域和重點行政村覆蓋、千兆光纖網(wǎng)絡具備覆蓋 4 億戶家庭的能力、10G-PON 及以上端口規(guī)模超過 1000 萬個、千兆寬帶用戶突破 3000萬戶。實現(xiàn)建成 100個千兆城市和打造 100個千兆行業(yè)虛擬專網(wǎng)標桿工程的“雙百”目標。
而“雙千兆”網(wǎng)絡的實現(xiàn)需要建設大量5G基站、數(shù)據(jù)中心和千兆光纖設施等，通訊連接器作為通信設備的關鍵部件之一，市場需求也將不斷增長，主要包括射頻同軸連接器、高速背板連接器和高速 I/O 連接器、光模塊等。據(jù)廣發(fā)證券發(fā)布的通信行業(yè)報告預測，連接器在一般通信設備中的價值量占比約為3-5%，而在一些大型設備中的價值占比則超過了10%。
移動通信技術的發(fā)展經歷了GSM(2G)、3G、LTE(4G)階段，正逐步在向5G演進，5G 的傳輸速度相比4G高100倍左右，其對連接系統(tǒng)的傳輸速度和通道功能要求大幅增加。比如：4G 單一基站基本是 4-8通道傳輸，而 5G 基站基本為32-64 通道傳輸，對連接器的需求數(shù)量呈幾何級的增加。
以基站用的射頻連接器為例，與4G時期相比，5G時期天線列陣通道數(shù)增加，每個基站設立3個天線扇面，目前主流的天線方案為64通道，即會用到64個射頻連接器。按《“雙千兆”計劃》中提到的2021年將建設超60萬個基站算，2021年基站需要的射頻連接器超3900萬個，市場增長空間過億元。
板對板連接器方面，根據(jù)當前 5G 通信基站的主流架構，每座宏基站需要板對板連接器192套(采用介質濾波器的結構)或 384 套(采用金屬濾波器的結構)。
此外，還有高速背板連接器、光纖連接器等。如《“雙千兆”計劃》中提到的到2023年底，10G-PON 及以上端口規(guī)模超過 1000 萬個、千兆寬帶用戶突破 3000 萬戶。根據(jù)工信部數(shù)據(jù)顯示，2020年千兆寬帶用戶為640萬戶，《“雙千兆”計劃》定下的時間表將極大地提升近兩年對光纖接入網(wǎng)應用連接器的用量需求。
2、網(wǎng)通設備“換新潮”
《“雙千兆”計劃》顯示，預計到2021年底，千兆光纖網(wǎng)絡具備覆蓋2億戶家庭的能力，這意味著千兆光網(wǎng)入戶速度加快，全屋千兆全覆蓋時代即將到來。
全屋千兆覆蓋首先帶來的是速率的提升，用戶從室外流量環(huán)境無縫轉換到室內WiFi環(huán)境時能繼續(xù)保持高速通暢用網(wǎng)，數(shù)據(jù)吞吐量朝著理論值10Gbps前進。這些的實現(xiàn)需要光貓、網(wǎng)線、路由器、網(wǎng)卡等網(wǎng)絡通信設備進行升級換代，而連接器作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕d體，在通信設備換新潮下，也給連接器行業(yè)帶來了新一輪的市場增量。
網(wǎng)絡通信設備機內及接口處均會使用到連接器，包括D-sub連接器、線對板連接器、BTB連接器、RJ45連接器、光纖連接器、SFP接口、SIM卡座連接器、DC電源接口、PCIe接口、USB接口等連接器隨著網(wǎng)絡通信設備的更新?lián)Q代也將帶來一輪換新潮。
以路由器為例，根據(jù)IDC發(fā)布的2021年第一季度報告，全球企業(yè)和服務提供商(SP)路由器市場同比增長14.4%至34億美元。而在路由器設備中，使用到的連接器種類繁多，這無疑會給各類連接器廠商帶來巨大的市場增量。
3、更多應用入戶
過去一年里，在線教育、在家辦公、視頻交流在過去一年已成為新常態(tài)，家庭從娛樂中心逐步轉化為娛樂和生產中心，這對家庭網(wǎng)絡的性能提出了更高的要求。
隨著“雙千兆”網(wǎng)絡廣泛的應用，高速便捷、萬物互聯(lián)的寬帶網(wǎng)絡和由此催生的新的業(yè)務、新的應用，將會給我們生產和生活帶來更多想像的空間。
自新冠肺炎疫情發(fā)生以來，大帶寬、低時延的光纖網(wǎng)絡，有力支撐了廣大人民居家隔離期間遠程辦公、在線教育、遠程醫(yī)療等業(yè)務應用的需求。同時，現(xiàn)實/虛擬現(xiàn)(AR/VR)、超高清視頻等高帶寬應用進一步融入生產生活。無處不在的“雙千兆”網(wǎng)絡和由此帶來的新業(yè)務、新應用也必將為連接器行業(yè)帶來新的機遇。
連接器與千兆網(wǎng)絡如何齊頭并進?
“雙千兆”網(wǎng)絡具有“高速、低時延、大規(guī)模數(shù)據(jù)通信”的特性，能夠支持海量的消費級應用實現(xiàn)“實時、高可靠性”的通信需求，從而推動新型終端設備的大幅增長。隨著消費級應用的增加，數(shù)據(jù)量激增，相應的設備及通信基礎設施的數(shù)據(jù)處理能力也需要大幅提升，對帶寬和數(shù)據(jù)傳輸能力均提出了更高要求。同時，終端設備也在往小型化的方向發(fā)展，對應用在設備內的器件的集成度和尺寸也有了更高的要求。
1、高速率、高集成、小型化
千兆網(wǎng)絡需要加大對過流的承載能力和數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，這無疑會給通信連接器帶來技術上的改變，體現(xiàn)在傳輸速率提高、體積縮小、精細度上升、散熱性能提升等。
連接器為支持更高速率，技術上也相應的創(chuàng)新。廣東國昌科技有限公司光通信/傳感器產品線總經理陳興宇告訴《國際線纜與連接》記者，《“雙千兆”計劃》的實施只是未來IOT領域建設的其中一段，該計劃對電/光連接器的配套需求是幾何級的增長;其次對電/光連接器的集成化、小型化需求會進一步增多，對電/光連接器各種性能指標要求更高，對材料、工藝結構和防護性能要求也更高。
以RJ45連接器為例，千兆網(wǎng)絡需要用到的RJ45連接器的具體大小規(guī)格、結構都有所不同，千兆網(wǎng)絡應用中的RJ45連接器所需要的線圈層數(shù)更多，可傳輸速率也更高。
傳統(tǒng)網(wǎng)絡連接器模組主要采用分離式方案，將RJ45 連接器、高頻變壓器、共模扼流圈以及周邊電子元器件分別組裝在系統(tǒng)主板上。而分離式方案占用較大主板尺寸及設備空間，無法充分滿足客戶對于設備高集成、小型化的要求，且由于主板及相關零部件線路較長，不利于阻抗平衡及電磁兼容設計，在工作頻率及傳輸速率較高時很難滿足網(wǎng)絡特性要求。
而集成網(wǎng)絡連接器模組集成了變壓器、共模扼流圈、去耦電容、線路保護元器件的 RJ45 網(wǎng)絡連接器。“這在降低生產成本、提升RJ45連接器的通信寬帶、降低內部空間的同時還可以滿足下游企業(yè)對連接器小尺寸的要求。”四川經緯達科技集團有限公司連接器負責人宋明銳說到。
2、電口向光口發(fā)展
隨著網(wǎng)絡技術的發(fā)展，無線傳輸將是未來的趨勢。其中，寬帶入戶設備也正由百兆向千兆甚至是萬兆發(fā)展，而目前的寬帶入戶設備基本都在有線的功能上添加了無線功能，即擁有兩個通道，有線或無線兩種方式。相應地，連接器連接的網(wǎng)口也由電口向光口發(fā)展。
“以后RJ45連接器會被光纖連接器或高速連接器逐漸替代，因為隨著高速率、高寬帶的發(fā)展，依靠銅介質的RJ45連接器存在局限。像現(xiàn)在千兆寬帶入戶會接一個無線的光貓，RJ45連接器的數(shù)量正在逐漸減少，直接通過光連接轉成無線的信號(WiFi)傳輸。”溫州意華股份有限公司總工耿道杰說到。
此外，在一些網(wǎng)絡通信設備中的網(wǎng)絡信號傳輸接口也將由電口向光口方向轉變。以路由器舉例，無線化的發(fā)展也就意味著RJ45接口也將用SFP光口替代。
值得注意的是，這并不是說RJ45連接器會被替代掉，只是用量會逐漸減少，目前的有線的連接器仍是主要的連接方式。
3、對高穩(wěn)定性、抗干擾提出更高要求
網(wǎng)絡的傳輸速率由100Mbps提升到了1Gbps甚至是10Gbps，對連接器的要求傳輸速率要求更高的同時也對信號的穩(wěn)定性有了新的要求，傳輸高速數(shù)據(jù)信號則要求電路阻抗連續(xù)性好、串擾小、時延低、信號完整性高。
因為內部信號通路之間距離越來越近，相互間信號的抗干擾需求也因此不斷上升，通信高頻連接器在微波信號傳輸過程中，容易產生損耗衰減、波形干擾等影響通信質量的情況。為了減少信號失真及降低信號傳輸延遲，連接器產品需要做到較好的信號屏蔽以及可靠的連接。
“網(wǎng)絡接口RJ45連接器在信號穩(wěn)定性的保護上，千兆網(wǎng)絡的連接器的要求更高，難度更大。”深圳市興萬聯(lián)電子有限公司總經理李根土說，因此開發(fā)連接器時要先進行應力模擬分析、信號完整性模擬分析、公差分析等，選材要選用優(yōu)質的銅合金及高溫工程塑膠料以保證質量可靠。
樂清市華信電子有限公司深圳辦解中華說：“保證信號穩(wěn)定性，首先產品品質結構合理，其次就是鍍金要足，一般都是30u，15u，萬兆要求50u”。
此外，對連接器性能要求的提高會使得產品品種逐漸減少、市場逐漸向具有研發(fā)能力的企業(yè)集中。市場雖大，但是這個領域的“玩家”會逐漸減少。
總結
隨著“雙千兆”網(wǎng)絡廣泛的應用，高速便捷、萬物互聯(lián)的寬帶網(wǎng)絡和由此催生的新的業(yè)務、新的應用，將會連接器行業(yè)帶來更多想像的空間。
同時，在“雙千兆”網(wǎng)絡的快速建設下，大容量的數(shù)據(jù)傳輸，不僅要求器件的高集成度，還要面臨通過更高功率實現(xiàn)更廣覆蓋面帶來的其他挑戰(zhàn)，對連接器的傳輸速率、結構設計、尺寸、信號穩(wěn)定性等提出了新要求。
此外，因為高端市場對連接器的質量要求越來越高，而利潤越來越低，導致成本壓力大，生產廠商就會更加集中，因此連接器廠商必須自修內功，方能在競爭激烈的通信市場占據(jù)自己的一席之地。
