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IMT-2020(5G)推进组 5G承载光模块白皮书目录引言 5G承载光模块应用场景及发展现状前传关键光模块技术方案中回传关键光模块技术方案 5G承载光模块产业发展分析总结与展望主要贡献单位 P1 P2 P7 P12 P15 P21 P22 IMT-2020(5G)推进组于2013年2月由中国工业和信息化部、国家发展和改革委员会、科学技术部联合推动成立，组织架构基于原IMT-Advanced推进组，成员包括中国主要的运营商、制造商、高校和研究机构。推进组是聚合中国产学研用力量、推动中国第五代移动通信技术研究和开展国际交流与合作的主要平台。

引言第五代移动通信（5G）技术即将迈入商用化模块技术方案已展开广泛研究，目前出现多种解进程，其新型业务特性和更高指标要求对承载网决方案，种类纷繁复杂，需要业界推动进一步收络架构及各层技术方案均提出了新的挑战。光模敛聚焦。块是5G网络物理层的基础构成单元，广泛应用于本白皮书基于5G承载网络对光模块的应用需无线及传输设备，其成本在系统设备中的占比不求，结合光模块技术发展现状，聚焦研究不同应断增高，部分设备中甚至超过50~70%，是5G低用场景下的关键5G承载光模块技术方案，分析现成本、广覆盖的关键要素。根据IMT-2020（5G）有光模块及核心光电子芯片产业化能力并开展测推进组5G承载工作组2018年9月发布的《5G承载试评估，提出我国5G承载光模块技术与产业发展网络架构和技术方案白皮书》，5G前传、中回传建议。后续业界应进一步合力优化和收敛关键技对光模块提出了差异化要求，更高速率、更长距术方案，加速推动5G承载光模块逐步成熟并规模离、更宽温度范围和更低成本的新型光模块需求应用，有力支撑5G商用部署与应用。迫切。业界针对适用于5G承载不同应用场景的光 1 IMT-2020(5G)推进组5G承载光模块白皮书

5G承载光模块应用场景及发展现状 1 光模块功能及分类概述光模块通常由光发射组件（含激光器）、光发射出相应速率的调制光信号，通过光功率自接收组件（含光探测器）、驱动电路和光、电接动控制电路，输出功率稳定的光信号。在接收口等组成，结构示意如图1所示。光模块用于实端，一定速率的光信号输入模块后由光探测器现电-光和光-电信号的转换。在发送端，一定速（PD）转换为电信号，经前置放大器后输出相率的电信号经驱动芯片处理后驱动激光器（LD）应速率的电信号。图1 光模块结构示意图（SFP+封装） 2 IMT-2020(5G)推进组5G承载光模块白皮书

光模块有多种分类方式，典型如依据封装方口工作模式分类有双纤双向（Duplex）、单纤式、速率、传输距离、调制格式、是否支持波分双向（BiDi）；按工作温度范围分类有商业级复用（WDM）应用、光接口工作模式、工作温（0~70℃）、工业级（-40~85℃）等。度范围等进行分类。按封装方式分类有 SFP+、光模块内部的激光器可分为垂直腔面发 SFP28、QSFP28、CFP2、QSFP-DD、OSFP等；射激光器（VCSEL ）、法布里- 珀罗激光器按速率分类有10Gb/s、25Gb/s、50Gb/s、100Gb/s、（FP）、分布式反馈激光器（DFB）、电吸收 400Gb/s等；按传输距离分类有100m、10km、调制激光器（EML）等；光探测器可分为PIN 20km、40km、80km及以上等；按调制格式分类结二极管（PIN）、雪崩光电二极管（APD）有NRZ、PAM4、DP-QPSK/n-QAM等；按是否支等。不同类型的激光器和光探测器在性能和成持波分复用（WDM）应用分类有灰光模块（不本等方面存在差异，光模块可根据具体规格要支持WDM）和彩光模块（支持WDM）；按光接求选择不同的芯片方案。 2 5G承载光模块应用场景 5G承载网络一般分为城域接入层、城域汇模块实现互连，其典型应用场景及需求分析如表聚层、城域核心层/省内干线，实现5G业务的前 1所示。传和中回传功能，其中各层设备之间主要依赖光表1 5G承载光模块应用场景及需求分析数据来源：《5G承载网络架构和技术方案白皮书》2018.9 3 IMT-2020(5G)推进组5G承载光模块白皮书

5G前传的典型应用场景如图2所示，包括 AAU到DU间的连接，典型需要10Gb/s或25Gb/s 光纤直连、无源WDM 和有源WDM/ 光传送网彩光模块。有源WDM/OTN场景，在AAU/DU至（OTN）/切片分组网（SPN）等。光纤直连场景 WDM/OTN/SPN设备间一般需要10Gb/s或25Gb/s 一般采用25Gb/s灰光模块，支持双纤双向和单纤短距灰光模块，在WDM/OTN/SPN设备间需要双向两种类型，主要包括300m和10km两种传输 N×10/25/50/100Gb/s等速率的双纤双向或单纤双距离。无源WDM场景主要包括点到点无源WDM 向彩光模块。和WDM-PON等，采用一对或一根光纤实现多个图2 5G前传典型应用场景 5G 前传应用场景对光模块的典型要求如求，低成本是产业对光模块的主要诉求之一。下： 5G中回传覆盖城域接入层、汇聚层与核心（1 ）满足工业级温度范围，可靠性要求层，所需光模块与现有传送网及数据中心使用的高：考虑AAU全室外应用环境，前传光模块需满光模块技术差异不大，接入层将主要采用25Gb/s、足-40℃~+85℃的工业级温度范围，以及防尘等 50Gb/s、100Gb/s等速率的灰光或彩光模块，汇聚要求。层及以上将较多采用100Gb/s、200Gb/s、400Gb/s （2）低成本：5G光模块总需求量预计超过等速率的DWDM彩光模块。 4G，尤其前传光模块可能存在数千万量级的需 4 IMT-2020(5G)推进组5G承载光模块白皮书

3 5G承载光模块发展现状目前，国内外标准化组织国际电联模块类型和接口特性各不相同、种类繁杂。前（ITU-T）、电气和电子工程师协会（IEEE）、传光模块主要包括25Gb/s和100Gb/s两大速率类光互联论坛（ O I F ）、 4 W D M 等多源协议型，支持数百m到20km的典型传输距离，具体（MSA）、中国通信标准化协会（CCSA）等正技术现状如表2所示。5G中回传光模块主要包在开展5G承载相关的光模块规范制定，涉及的表2 5G前传光模块技术现状 5 IMT-2020(5G)推进组5G承载光模块白皮书

括25Gb/s、50Gb/s、100Gb/s、200Gb/s、400Gb/s 议，以及NRZ、PAM4、DMT等调制格式，具体等多种速率，典型传输距离从几km到数百km，技术现状如表3所示。支持CPRI、eCPRI、以太网、OTN等多种接口协表3 5G中回传光模块技术现状随着光器件芯片技术、标准和应用需求的 100/200Gb/s单纤双向等前传关键光模块，以及发展，未来光模块类型可能还会增加。过多的 25Gb/s双纤双向、50Gb/s单纤双向/双纤双向、产品类型和规格将导致光模块整体产业市场碎 100/200/400Gb/s灰光、相干和非相干50/100Gb/s 片化，造成产业链上下游研发、制造与运维等彩光等中回传关键光模块技术方案进行分析并开诸多环节资源浪费。本白皮书根据应用场景、展测试评估，协同业界聚焦和推动5G承载光模块技术成熟度、成本等因素，重点针对25Gb/s双产业良性健康发展。纤双向、25Gb/s单纤双向、25Gb/s波长可调谐、 6 IMT-2020(5G)推进组5G承载光模块白皮书

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