中国信通院-5G承载光模块白皮书_22页_8mb

5G承载光模块白皮书总结

核心内容

5G承载光模块是5G网络中连接无线接入网与核心网的关键设备，其主要功能是完成光电/电光转换，支撑5G网络的高带宽、低时延和高可靠性需求。随着5G网络部署的推进，光模块在系统设备中的成本占比不断上升，成为实现5G低成本、广覆盖的重要组成部分。

5G承载网络分为前传、中传和回传三个层级，分别对应不同的光模块技术方案和应用场景。前传光模块主要应用于基站与接入机房之间的连接，中回传光模块覆盖城域接入层、汇聚层和核心层，提供更高带宽和更长传输距离的支持。

主要观点

1. 5G承载光模块应用场景及发展现状

• 5G前传：主要采用光纤直连和WDM方案，光纤直连包括双纤双向和单纤双向，WDM包括CWDM、MWDM、LWDM和DWDM。
• 5G中回传：以灰光和彩光模块为主，速率从25Gb/s到400Gb/s不等，传输距离从10km到80km以上。
• 5G建设现状：截至2020年6月，我国已开通超过40万个5G基站，预计未来将建设数百万站，带来千万量级的光模块需求。

2. 前传光模块关键技术方案

• 25Gb/s灰光模块：
  • 主要用于光纤直连，传输距离为300m、10km和15km。
  • 采用超频和PAM4两种调制方式，其中超频方案成熟，PAM4方案尚在测试验证阶段。
• 25Gb/s彩光模块：
  • 包括CWDM、MWDM、LWDM和DWDM四种方案。
  • CWDM在6波方案中已实现规模应用，MWDM和LWDM正在推动标准化和商用部署。
  • DWDM具有高容量和高效率，但成本较高，目前处于小批量样品阶段。

3. 中回传光模块关键技术方案

• 典型速率：25Gb/s、50Gb/s、100Gb/s、200Gb/s和400Gb/s。
• 主要技术：非相干灰光模块为主，相干彩光模块为发展趋势。
• 测试验证：5G承载工作组组织了多厂商测试，验证了光模块在光电接口、长期误码性能、异厂家互通和设备兼容性等方面的表现。

关键信息

1. 光模块类型与性能

• 25Gb/s灰光模块：适用于光纤直连，超频方案成熟，PAM4方案在测试中。
• 25Gb/s彩光模块：包括CWDM、MWDM、LWDM和DWDM，其中CWDM已实现规模应用，MWDM和LWDM在推进标准化和商用。
• 50Gb/s灰光模块：主要采用PAM4调制，支持10km和40km传输距离，部分方案已进入测试验证和试商用阶段。
• 100Gb/s及更高速率模块：采用相干技术，推动低成本相干光模块的研发，相关标准和测试正在推进中。

2. 光模块产业发展

• 产业链：国内光模块厂商在25Gb/s模块和芯片方面已具备批量生产能力，50Gb/s和100Gb/s模块处于样品或小批量阶段。
• 测试验证：光迅、海信、旭创等厂商参与了多厂家测试，验证了光模块的性能和互通能力。
• 标准制定：中国通信标准化协会（CCSA）和国际标准组织（如ITU-T、O-RAN）正在推动5G光模块相关标准的制定。

3. 光模块发展建议

• 技术创新：加强核心技术研发，推动高带宽、低时延和低成本光模块的发展。
• 产业链聚集：推动产业链上下游协同，实现光模块的标准化和通用化。
• 产业生态优化：建立公平、公正、公开的测试验证平台，提升光模块的互通性和兼容性。
• 统一管控机制：建议统一OAM机制和管控模型，以促进光模块的规模化应用和产业健康发展。

产业化能力测评结果

• 25Gb/s模块：BiDi和LWDM模块在仪表和设备环境下基本满足互通要求，部分存在兼容性问题。
• 50Gb/s模块：PAM4方案在仪表环境下表现良好，但40km距离下的压力灵敏度和TDECQ仍需进一步评估。
• 100Gb/s模块：主要采用相干技术，具备一定的产品化能力，但仍在测试和验证阶段。
• 10Gb/s模块：可调谐方案在80km距离下表现稳定，但尚未实现大规模商用。

总结与展望

5G承载光模块技术方案多样，但在产业发展中面临重复开发、资源浪费和市场碎片化等问题。建议业界加强合作，推动标准化、测试验证和评价机制，以实现光模块的健康发展和广泛应用。未来，随着技术进步和标准完善，5G承载光模块将逐步实现性能提升、成本降低和产业链成熟，为5G网络的部署提供有力支撑。

主要贡献单位

• Hisense Broadband
• CAICT中国信通院
• 中国移动
• 中国电信
• 中国联通
• 华为、中兴
• 索尔思、Finisar、Lumentum、HGTECH、EXFO
• Keysight Technologies
• VIAVI、VeEX等测试和仪表厂商