5G無線通訊網路激發多元應用，新興應用對於運算效能與超低延遲的要求不斷提升。通訊廠商高度關注5G帶來的光通訊商機，從光纖、模擬平台等角度積極布局。
5G無線通訊網路激發出多元創新應用，這些應用對於運算效能與超低延遲的要求愈來愈高。高速傳輸需求除了刺激電信業者擴大升級設備，並在5G網路基礎施設中部署光纖網路外，也促使所有雲端網路服務公司積極興建資料中心。同時，為了克服延遲挑戰，近期在邊緣端的部署也愈來愈普遍，代表光通訊的應用市場除了大型雲端機房，還會有許多邊緣雲端機房的商機。
業界廠商瞄準5G帶來的光通訊商機，例如日本主導成立的IWON，便積極透過光纖技術布局5G及未來的6G市場。隨著業界的傳輸速率需求朝向800Gbps與1.6Tbps邁進，建立資料中心便須解決模組因高速傳輸產生的耗電與散熱問題，透過選用不同的訊號類型及優化整體傳輸架構，來實現高速傳輸應用。此外，無線裝置的開發也隨著資料傳輸速率增加而產生挑戰，需要透過模擬來減少設計及量測過程試錯的時間，確保產品如期上市。
IWON領頭布局6G
從全球各國對6G的布局，以及IWON的成立，可以觀察到近期通訊市場的變化趨勢。辰隆科技總經理婁道生(圖1)指出，在通訊技術發展方面，6G的出現打亂市場原有的節奏。過去通訊產業每十年推出一代的新標準，因此原先市場預期6G將在2030年推出。但是美國為了與中國競爭，宣布2028年6G將開始商用。而中國、歐洲、日本、韓國對於6G商用提出不同的意見，例如韓國表示將在2026年應用6G，以領先其他國家。日本則透過主導IWON，結合其獨到的光技術，從光纖切入布局光通訊市場。
圖1 辰隆科技總經理婁道生指出，IOWN的目標是發展低功耗、低延遲、高品質及高容量的網路
IOWN的目標是發展低功耗、低延遲、高品質及高容量的網路，期望6G的規格定義在美國的做法之外，還有其他的可能性。婁道生說明，IOWN APN朝著提高能源使用效益與再生能源應用的方向發展。在網路設計方面，網路需求持續增加已經是不可逆的趨勢，但在日本2040年通訊傳輸達到碳中和的目標下，NTT便希望透過IOWN的網路技術實現節能。此外，IOWN APN可傳輸的波長數量多達128波，如果搭配200GHz的光纖，相乘之下可得到極高的傳輸速度。只要單條光纖的容量、可傳輸的波長持續增加，同時減少傳輸過程中光訊號轉換的次數，就能在因應網路需求激增的同時，優化傳輸的速度、品質以及能源使用效益。
未來通訊產業受到減碳政策與電力不足等情況影響，面對傳輸速度需求上升的趨勢，5G及6G的應用需要解決的首要問題，重點不再只是成本考量，而是能否有效節能。可預期水冷式的散熱除了減少電力消耗，同時也能達到快速散熱效果，確保傳輸不會延遲，因此可望成為散熱技術的主力。
800G/1.6T高速運算新未來
隨著資料傳輸流量大幅成長，產業內積極發展800Gbps及1.6Tbps的高速傳輸。是德科技技術部門技術專案經理林昭彥(圖2)從數據通道的角度分析，800Gbps及1.6Tbps的目標就是達到單通道224Gbps。通訊產業正處於研究224G如何落地的轉換期，加上台灣有很多相關的OEM/ODM廠商，因此224G的發展成為產業熱門議題。
圖2 是德科技技術部門技術專案經理林昭彥表示，224G的進展不只是傳輸速率增加的議題，而需要改變資料中心內部的傳輸架構
近十年Ethernet進步飛快，傳輸速率從40G、100G一路發展到800G，大約每兩年都會有新的進展。但是在技術進步的過程中，提高傳輸速率大多採用類似的模式。例如在資料中心內部，多數使用轉換器來達到更高的傳輸速率。但是透過轉換器當達到800G以上，便會遭遇耗電量與散熱帶來的瓶頸，導致資料中心的布建卡關。因此224G的進展已經不只是傳輸速率增加的議題，而是需要考量整體資料中心內部傳輸方式的變革。目前已經有多家廠商投入，試圖解決模組在高速傳輸過程中的大量耗電與發熱問題。面對高速傳輸應用，產品開發人員必須意識到，高速傳輸的產品不只增加傳輸速度，還需要建立新的傳輸架構。同時一旦新的架構推出，也會有新架構的挑戰，業界廠商需要不斷尋找因應上述變局的作法。
林昭彥認為，224G是業界勢必須達成的目標，但目前包含IEEE、OIF等各個協會，還在探討採用何種形式來達成。過往傳輸速率從100G發展到400G時，業界的做法是將NRZ訊號替換成PAM4訊號，透過整個模組進行調變，將資料傳輸量增加兩倍。當技術持續朝向800G及1.6T發展，便需要思考是否持續使用PAM4訊號，或者可考慮替換為PAM6、PAM8訊號，讓模組在單位時間內可以傳輸的資料量倍增。
實現5G光通訊的模擬技術平台
5G發展至今的走向，都是要往更高的頻帶邁進，過程中有很多系統整合跟裝置更新需求，促成多元的應用應運而生。思渤科技產品主任工程師張閔期(圖3)說明，無線裝置在模擬階段，可以將電磁場可視化，協助產品開發人員找到裝置的問題並對症下藥。當產品經過模擬，後續的量測就能減少很多問題，因此模擬與量測是相輔相成的工作。
圖3 思渤科技產品主任工程師張閔期提及，無線裝置在模擬階段，可以將電磁場可視化，協助產品開發人員找到裝置的問題並對症下藥
未來的智慧城市、AR/VR、物聯網、智慧照護等應用，都需要使用5G技術，5G的無線裝置產品設計需要完善規畫，才能實現高資料傳輸率。張閔期提及，近年來毫米波裝置興起，為無線裝置帶來新的功能，增進裝置低延遲、高資料傳輸率的能力。甚至未來在6G時代，也許8K影片可能達到瞬間下載完成。
應用趨勢方面，針對5G的FR1及FR2頻段應用狀況，FR1透過覆蓋舊有的頻段，維持原有裝置順利運作，並擴充現有裝置。目前台灣的5G應用以FR1頻段為主，而美國及其他國家則試圖尋找FR2，也就是毫米波段的技術應用機會，期望進一步增加資料傳輸率，但是毫米波的裝置設計也更困難。
5G帶動光纖市場需求
傳輸技術從1G發展到5G，關鍵的轉折在4G時代的流量足以支援影像傳輸。隨後發展的自駕車、AR及VR等應用，則需要更大的傳輸流量，因此5G的需求將持續成長。台科大電子系主任/光電所所長/特聘教授廖顯奎(圖4)提及，資料傳輸技術從4G轉換到5G，需要投資大量的基礎建設。因為5G所需的天線密度是4G的十倍，同時5G的傳輸頻率更高，所以傳輸距離縮短。
圖4 台科大電子系主任暨光電所所長廖顯奎特聘教授分析，5G基礎建設的布建將會擴大光纖需求，未來每個小型天線可能會掛在路燈或電線桿等地方
廖顯奎進一步說明，預期未來三年，資料中心網路的光學與光學模組會隨著市場需求轉向400Gbps。當傳輸的調變速度增加兩倍，色散嚴重度將呈現2⁴的反比，也就是傳輸距離會縮短到十六分之一，這樣的特性導致基礎的技術挑戰。因此需要將雷射的線寬縮小、提高雷射品質，甚至光纖須具備克服色散問題的能力，以解決上述的傳輸瓶頸。
隨著5G基礎建設的布建，將會擴大光纖需求，因為未來每個小型天線可能會掛在路燈或電線桿等地方。光纖就是從這些小型天線拉下來，作為配套應用。有些場景將使用特殊光纖，例如在電線桿上的光纖須要防止受到鳥類破壞。特殊的光纖產品，將為供應商帶來利潤更佳的商機。
整體而言，高速傳輸技術應用須透過新的傳輸架構，解決傳輸距離、散熱、耗電等挑戰。無線裝置可使用模擬平台，輔助產品的設計流程，再搭配後續的量測，確保產品設計符合高速傳輸。資料中心面對傳輸速率需求朝向800G與1.6T邁進，也需要透過採用不同的訊號類型及調整整體的傳輸架構，來應對散熱及耗電挑戰。而業界廠商在市場布局方面，O-RAN聯盟積極推動開放的通訊架構，而IWON則希望透過日本的光纖技術優勢，搶攻未來的6G商機。