5G无线光模块的需求和关键技术的详细资料分析

　　25 G BiDi 光模块、50 G 的 4 级脉幅调制（PAM4）光模块、低成本相干 100 G 光模块是 5G 前传、中传、回传网络对光模块需求的几个典型代表。低成本是产业链对 5G 无线光模块的主要诉求点，规格分级、产业链共享、技术创新、国产化替代是实现低成本的几个主要手段。5G 无线光模块的关键技术主要体现在光电子芯片层面，功能的扩展、速率的提升、成本的下降是光电子芯片技术创新的主要抓手。

　　随着 对 下 载 速 率 要 求 的 逐 渐 提高，无线通信愈加依赖于光纤通 信 。 当 前 的 无 线 通 信 网 络 ，除 了 “最后一公里”是“无线”形态，天线之 后 的 通 信 链 路 全 部 是 光 纤 网 络 。到了 5G 时代，代际升级所带来的绝不 仅 仅 是 下 载 速 率 的 大 幅 提 升 ，在 4G 时代所不具备的低时延、大规模机器通信的特点将催生诸如无人驾驶、万物互连等全新的应用。因此， 5G 无线通信对生活的改变将远超过 3G 和 4G。 光 纤 通 信 所 具 备 的 大 容量、长距离的天生优势极好地满足了 5G 对 承 载 网 络 的 要 求 。 在 前 5G 时代，光纤通信技术和产业得以快速发展的终端驱动力是以有线形式接入的家庭和企业，“光纤到家”和“光纤到楼”的普及和后续升级带动了接入网、城域网、骨干网的全面覆盖和性能升级。在 5G 时代，以无线形式接入的手机、汽车、家电、工业设备等作为新的终端，将跟固网接入的终端共同推动光纤通信的技术进步和产业发展。

　　4G 的部署为光模块行业带来了一个新的细分市场，5G 的需求将为无线光模块市场注入新的动力并进一步增大该细分市场的空间。5G 网络所具备的站点密度增大、时间同步精度提高等特点对光模块的功能和性能提出了新的要求。接下来，将以几个有代表性的例子说明 5G 对光模块的需求。

　　（1）5G 前 传 对 25 G BiDi 光 模 块的需求在 4G 时 代 ，前 传 网 络 对 光 模 块的需求以单模 10 G Duplex 为主。到了 5G 时代，前传网络仍将以光纤直驱为主，但对光模块的速率和光口提出了新的要求。考虑到节省光纤资源、上下行等距能保证高精度时间同步，BiDi 的产品形态比 Duplex 更具优势。另一方面，5G 相比于 4G 在下载速率上至少有 10 倍的提升，在以太网通用公共无线电接口（eCPRI）协议下 ［1］ ，25 Gbit/s 的 速 率 也 成 为 必 须 。基于上述 2 方面的考虑，25 G BiDi 光模块能更好地满足 5G 前传的需求。 10 km 的传输距离能覆盖大多数应用场景。在波长选择上，1 270/1 330 nm 方案将有利于实现低成本光模块。

　　（2）5G 回传对 50 G PAM4 光模块的需求

　　5G 的中传网络或回传接入层将对 50 Gbit/s 速 率 的 光 模 块 有 需 求 。考 虑 到 低 成 本 实 现 方 式 ，基 于 25 G 光器件、辅以脉幅调制（PAM4）调制格 式 将 成 为 更 具 吸 引 力 的 一 个 方案。50 G PAM4 光模块有 10 km 以及40 km 2 种主要规格。10 km 规格能以 25 G 波 特 率 直 接 调 制 激 光 器 实现，同时也保证了低成本。40 km 规格则需要使用 25 G 波特率电吸收调制激光器和雪崩光电探测器。另一方 面 ，10 km 和 40 km 的 规 格 均 对 高线性度的激光器驱动器和跨阻放大器有需求。

　　（3）5G 回传对低成本相干 100 G 光模块的需求

　　5G 回传网络的汇聚层和核心层，对相干 100 G、200 G、400 G 光模块有需求，波长在 C 波段，传输距离一般在 200 km 以内。低成本的相干 100 G 光模块被视为单元技术，基于此单元技术，依靠波分复用技术可实现更高的传输带宽。