IMT-2020(5G)推进组 5G承载光模块白皮书 目录 引言 P1 5G承载光模块应用场景及发展现状 P2 前传关键光模块技术方案 P7 中回传关键光模块技术方案 P12 5G承载光模块产业发展分析 P15 总结与展望 P21 主要贡献单位 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。 IMT-2020(5G)推进组 5G承载光模块白皮书 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 前传关键光模块技术方案 1 25Gb/s双纤双向灰光模块 25Gb/s双纤双向灰光模块功能框图及 25Gb/s双纤双向灰光模块的典型传输距离包 产品示例如图3所示。IEEE 802.3cc已完成 括300m和10km。300m光模块通常用于基站的塔 25GbE单模光纤接口规范,CCSA已启动国 上塔下互连,10km光模块主要用于传输距离更远 内行业标准化制定工作,预计2019年完成报 或链路损耗更大的AAU与接入机房(站点)之间 批。 的光纤直连场景。 图3 25Gb/s双纤双向灰光模块 光模块可采用25G和10G两种波特率的激 片能充分利用成熟的供应链,可有效降低光 光器芯片来实现。25G波特率工业级激光器 模块成本,目前业界主要有超频、PAM4高阶 芯片可靠性要求与量产工艺要求较高,市场 调制两种实现方案,功能框图分别如图4和图 供应渠道有限。10G波特率工业级激光器芯 5所示。 图4 超频方案功能框图 图5 PAM4方案功能框图 7 IMT-2020(5G)推进组 5G承载光模块白皮书 超频方案包含FP和DFB两种实现方式。FP激 阶段,综合成本

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本文档由 帮主2019-07-14 10:08:51上传分享
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知豆文库的域名是什么?( 答案:zhidoudou.com )
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