Page 23 - 网络电信2019年5月刊上

与交换芯片的技术成熟度，还处于小批量或者研发阶段。
图4 光收发模块
2、无线接入网
相比于数据中心，无线接入网对光模块质量和性能的要求
差异性较大。由于应用场景经常为恶劣环境，光模块正常工作
的温度范围要求就更宽，例如工业级温度要求达到-40℃~+85℃
的范围，光模块的制造成本也会相应增加。
[3]
5G光模块的主要应用场景 ：
前传（Fronthaul: AAU-DU）：传递无线侧网元设备AAU 和
DU 间的数据；
中传（Middlehaul: DU-CU）：传递无线侧网元设备DU 和
CU 间的数据；
回传（Backhaul: CU-核心网）：传递无线侧网元设备CU
和核心网单元间的数据。
图5 5G光模块的主要应用场景

示。
在发送端，控制电路控制电芯片，将特定速率的电信号
经由驱动芯片处理后，驱动激光器发射出相应速率的调制光信
号，然后经由透镜等光学器件，输出功率稳定的光信号到光
纤。在接收端，一定速率的光信号由光纤输入模块，经过特定
光器件后，由光探测器（PD）转换为电信号，再经由放大器后
输出相应速率的电信号。
光模块的分类方式有多种，分类依据有封装方式、速率、
传输距离、调制格式、是否支持波分复用（WDM）应用、光接
对于5G网络，基于《5G承载光模块白皮书》和《中国电信
口工作模式、工作温度范围等多种。例如按封装方式可分为
5G技术白皮书》的规划，前传：10Gbps前传光模块可用于5G基
SFP+、 SFP28、QSFP28、CFP2、QSFP-DD、OSFP等；按速率可分
站建设的初期，业界目前还是倾向于采用25Gbps速率的前传模
为10Gbps、25Gbps、50Gbps、100Gbps、 400Gbps等；按传输距
块。25Gbps BiDi单纤双向光模块在国内产业链已基本做好准
离可分为100m、10km、 20km、40km、80km及以上等；按调制
备，目前业界正在推动25Gbps Tunable波长可调谐光模块国际
格式可分为NRZ、PAM4、DP-QPSK/n-QAM等；按是否支持波分复
和国内标准的制定。对于采用DRAN部署模式的，也可以采用基
用（WDM）可分类为灰光模块（不支持WDM）和彩光模块（支持
于FP/DFB激光器的传输距离在300m以内的25Gbps光模块。目前
WDM）；按光接口工作模式分类有双纤双向（Duplex）、单纤双
海外市场对25Gbps CWDM、100Gbps 4WDM模块已有一定需求。技
向（BiDi）；按工作温度范围又可分为商业级 （0~70℃）、工
术难度最大，成本敏感（光纤光缆需求量大，基站数量众多，
业级（-40~85℃）等。
可调谐激光器、低成本25G光模块等），并且对维护的效率影
光模块内部最核心的电光转换器件为激光器，可分为垂直
响大，是前传的主要特点。中传（接入段）：基于收敛功能的
腔面发射激光器（VCSEL）、法布里-珀罗激光器（FP）、分布
前提下，5G初期接入段可采用10Gbps或25Gbps速率的光模块，
式反馈激光器（DFB）、电吸收调制激光器（EML）等；最核心
比如采用10G SR（300m、FP激光器、SMF）、10Gbps或25Gbps
光电转换器件的光探测器，可分为PIN 结二极管（PIN）、雪崩
LR（10km、DFB激光器、SMF）等。回传（核心汇聚层）：5G初
光电二极管（APD）等。光模块根据具体规格要求会选择不同的
期核心汇聚层可采用100Gbps速率的光模块，比如采用100Gbps
芯片方案，不同类型的激光器和光探测器在性能和成本等方面
SR4（100m、VCSEL激光器、MMF-MPO）、100Gbps PSM4（500m、
存在差异。
DFB激光器、SMF-MPO）或100Gbps CWDM4（2km、DFB激光器、
SMF-LC）等。在城域层面，根据需要传输的距离不同，可采用
二、光模块应用场景 100Gbps ER4、100Gbps PAM4或基于相干技术的100Gbps光模
1、数据中心 块。
基于单通道25Gbps NRZ速率的25G AOC、100G光模块目前 [3]
3、固定接入网
占据主要市场份额，2km传输距离的CWDM4是100G模块中最重要
目前国内市场需求集中在10Gbps PON OLT/ONU，以及Combo
的组成部分。单通道50Gbps PAM4速率的解决方案已逐步应用，
PON OLT侧的升级，1577nm 10Gbps EML激光器市场需求迅速增
比如50G PAM4、2ⅹ200G FR4、400G FR8和LR8等。基于单通道
长，降成本压力巨大。另外中国联通牵头的基于G.metro技术国
100Gbps PAM4速率的解决方案目前也有多种，比如100G PAM4、
际标准的发布（ITU-T G.698.4），也推动了国内WDM-PON技术
400G DR4、FR4和LR4等。相关协议及市场应用，受限于光器件
在5G前传应用的研究，以及相关产品的开发。
网络电信 二零一九年五月 35