IMT-5G承载光模块白皮书完整版终稿_25页_7mb

5G承载光模块总结

核心内容

5G承载光模块是5G网络物理层的关键组成部分，广泛应用于无线和传输设备，其成本在系统设备中占比高达50%~70%，是实现5G低成本、广覆盖的重要技术支撑。根据《5G承载网络架构和技术方案白皮书》，5G前传和中回传对光模块提出了差异化技术要求，包括更高速率、更长距离、更宽温度范围和更低成本等。当前，业界对5G承载光模块技术方案进行广泛研究，但种类繁多，需进一步聚焦和收敛。

主要观点

• 应用场景：5G承载网络分为城域接入层、城域汇聚层、城域核心层/省内干线，分别对应不同的光模块需求。
• 光模块分类：光模块按封装方式、速率、传输距离、调制格式、波分复用（WDM）支持、工作温度范围等进行分类。
• 技术方案多样性：5G承载光模块存在多种技术方案，包括超频、PAM4、DWDM、相干光模块等，不同方案适用于不同传输距离和速率需求。
• 产业化能力：国内光模块厂商在部分规格上已具备量产能力，但在25G波特率及以上核心光电芯片方面仍依赖进口，产业化能力有待提升。
• 测试评估：白皮书组织了首次多厂家光模块测试，结果显示大部分样品符合IEEE和CCSA标准，但部分存在兼容性、波长方案不统一等问题。

关键信息

5G承载光模块应用场景及需求

前传关键光模块技术方案

1. 25Gb/s双纤双向灰光模块

   • 传输距离：300m、10km
   • 技术方案：超频（FP/DFB）和PAM4
   • 300m模块已成熟，10km模块仍需完善

2. 25Gb/s单纤双向灰光模块

   • 传输距离：10km、15km、20km
   • 技术方案：WDM和环形器
   • WDM方案建议优先采用，波长对建议为1270nm/1330nm

3. 25Gb/s可调谐彩光模块

   • 技术方案：基于SG-DBR、外腔激光器、MEMS VCSEL、DFB阵列等
   • 主流方案为SG-DBR，国内具备产业化能力，但部分方案尚在研究中

4. 100/200Gb/s单纤双向灰光模块

   • 技术方案：WDM和环形器
   • 当前处于研究阶段，未来有望成为主流方案

中回传关键光模块技术方案

1. 25Gb/s双纤双向灰光模块

   • 传输距离：40km
   • 技术方案：EML+APD
   • 已实现规模商用

2. 50Gb/s单纤双向/双纤双向灰光模块

   • 传输距离：10km、40km
   • 技术方案：PAM4
   • 10km模块已成熟，40km模块处于在研阶段

3. 100/200/400Gb/s灰光模块

   • 传输距离：40km~80km
   • 技术方案：4WDM、PAM4、相干等
   • 100/200Gb/s模块已成熟，400Gb/s模块处于样品阶段

4. 非相干50/100Gb/s彩光模块

   • 技术方案：PAM4
   • 成本较低，但传输距离超过15~20km需外置光放大器和色散补偿模块

5G承载光模块产业发展建议

1. 指标综合优化：根据实际需求优化光模块指标，适当放宽部分参数以提升工业级激光器筛选比例，简化相干DSP功能以降低芯片成本。
2. 聚焦技术方案：优先采用成熟技术方案，如25Gb/s Duplex 300m、25Gb/s BiDi 10km等，避免市场碎片化。
3. 增强核心芯片自研能力：推动工业级激光器、硅光芯片、窄线宽可调激光器芯片及DSP、激光器驱动IC等核心器件的国产化发展。

总结与展望

5G承载光模块技术方案需进一步聚焦和收敛，以减少市场碎片化，提升产业效率。国内厂商在光模块层面具备大部分产品生产能力，但在核心光电芯片方面仍需突破。未来，随着5G商用进程加快，光模块技术方案将逐步成熟并实现规模应用，推动产业链协同发展。

主要贡献单位

• Accelink
• Hisense Broadband
• CAICT 中国信通院
• 中国移动
• 中国电信
• 中国联通
• HUAWEI
• ZTE中兴
• FiberHome
• NOKIA上海日
• KEYSIGHT TECHNOLOGIES
• eoptolink
• FINISAR
• VIAV
• LUMENTUM
• The Verification Experts
• EXFO
• HGTECH
• centec networks