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关注5G承载光模块白皮书之光模块与光电芯多瓦

时间:2020-09-17 18:36:47 来源:互联网 阅读:0次
关注 | 5G承载光模块白皮书之光模块与光电芯片产业发展分析

ICCSZ讯

2019年1月,IMT-2020(5G)推进组发布“5G承载光模块白皮书(最终稿)”白皮书基于5G承载网络对光模块的应用需求,结合光模块技术发展现状,聚焦研究不同应用场景下的关键5G承载光模块技术方案,分析现有光模块及核心光电子芯片产业化能力并开展评估,提出我国5G承载光模块技术与产业发展建议。

业界应进一步合力优化和收敛关键技术方案,加速推动5G承载光模块逐步成熟并规模应用,有力支撑5G商用部署与应用。本篇报道将介绍“5G承载光模块白皮书”对5G承载光模块的产业发展分析。

5G承载光模块产业发展分析 — 关键词:光电芯片、产业化、低成本

光模块产业化水平

国内外光模块厂商围绕5G应用积极开展5G承载光模块研发,目前的产品化能力如表9所示。5G前传25Gb/s光模块方面,波长可调谐光模块处于在研阶段,BiDi光模块处于样品阶段,其他类型的光模块均已成熟。前传100Gb/s

BiDi光模块的应用规模较小,200Gb/s BiDi光模块和100Gb/s 4WDM光模块已经成熟。5G中回传50Gb/s PAM4 BiDi

40km光模块、400Gb/s直调和相干光模块均处于在研阶段,其他类型光模块已基本成熟。

核心光电芯片产为化水平

5G典型光模块所使用的核心光芯片及电芯片产业化能力如表10所示,领先国家均已基本成熟,国内在整体上尚处于研发阶段。目前,商业级/工业级25G波特率的DFB、EML、50G波特率的EML激光器芯片、窄线宽波长可调激光器芯片、100Gb/s相干集成光收发芯片、25/50G波特率的激光器(调制器)驱动/TIA跨阻放大器、PAM4和相干

光模块产业化能力测评

为评估5G承载光模块的发展水平和应用能力,促进产业链相关方的协同、合作与交流,5G承载工作组组织开展了首次基于多厂家多模块类型的5G承载光模块测评工作。光模块商光迅、海信、新易盛、Finisar、Lumentum参加了,商中国移动、中国电信、中国联通,设备商华为、中兴,仪表商Keysight、VIAVI、VeEX对了大力支持。参测光模块包括

25Gb/s Duplex 300m、25Gb/s Duplex 10km、25Gb/s BiDi 10km、25Gb/s BiDi 20km、25Gb/s

CWDM 10km、50Gb/s PAM4 10km、50Gb/s PAM4 40km、100Gb/s 4WDM 10km 8种类型,如表11所示。

本次测评项目包括光接口关键参数、电接口关键参数、仪表环境下的异厂家互通和传输性能、设备兼容性、设备环境下的多厂家互通和传输性能等。在发送光功率、光谱特性、光调制幅度(OMA)消光比(ER)眼图、PAM4信号发送色散眼闭合度(TDECQ)接收灵敏度、电差分眼图幅度、上升/下降时间、共模噪声、眼宽眼高、垂直眼图闭合(VEC)等光电接口关键参数,以及直连和带纤连接误码率方面,绝大部分参测光模块样品均满足已发布或在研的IEEE802.3和CCSA行标相关要求,个别样品存在发送功率偏高、OMA值偏高和仪表兼容性等问题。

25Gb/s BiDi

10km光模块有1330nm/1270nm和1310nm/1270nm两种波长方案,如图9所示配置,在仪表开启RS-FEC模式下,1330nm/1270nm相同波长方案的光模块实现10km光纤+9~11dB衰减的异厂家光模块互通传输;1330nm/1270nm和1310nm/1270nm不同波长方案的光模块实现10km光纤+5.5~8.5dB衰减的异厂家光模块互通传输。25Gb/s

300m光模块为1310nm波段,在仪表关闭FEC模式下实现10km光纤+10~15dB衰减的异厂家光模块互通传输。

10km光模块在仪表开启RS-FEC模式下,同厂家互通或自环可实现10km光纤+8dB衰减的传输。异厂家光模块在10km光纤+2dB衰减互通中多次出现丢包和告警等问题。5创意经济浪潮正在席卷全球0Gb/s

40km光模块在仪表开启RS-FEC模式下实现40km光纤+5dB衰减自环44小时长期无丢包。参测光模块可被PTN/SPN/OTN设备识别并支持激光器开启和关闭等操作,但在信息上报、性能和稳定性等方面有待进一步验证。

如图10所示配置,在设备环境关闭FEC模式下,25Gb/s BiDi

10km光模块(1330nm/1270nm方案)实现10km光纤+3dB衰减多厂家互通传输;25Gb/s

300m光模块实现300m光纤+3dB衰减多厂家互通传输;100Gb/s 4WDM 10km光模块实现10km光纤+3dB衰减异厂家互通传输。

综上,参测的25/50/100Gb/s光模块样品绝大部分满足已发布或在研的IEEE802.3和CCSA行标相关要求,个别存在发送功率偏高、OMA值偏高、波长方案不统一和仪表不兼容等问题。后续在异厂家互通、与设备的兼容性方面需要进一步验证,以满足5G承载规模部署应用需求。低成本光模块产业发展建议

为满足5G承载光模块的低成本需求,推动相关产业健康有序发展,建议光模块终端用户、设备厂商、模块厂商、研究机构等业界各方力量在保证光模块质量的前提下,从指标综合优化、规模化与资源重用、核心器件突破几个方面着手改进:

2模块方案尽可能聚焦,并充分利用成熟技术方案与产业资源。一是前传光模块聚焦于25Gb/s Duplex 300m,25Gb/s BiDi

10/15km等;二是中回传光模块采用数据中心和传送网已有光模块;三是25Gb/s BiDi方案在初期采用10Gb/s

BiDi成熟的单纤双向光组件(BOSA)封装工艺。

3进一步增强国内对于核心芯片的自研与量产能力。一是工业级温度范围的激光器芯片替代商业级激光器芯片;二是硅光集成芯片、窄线宽可调激光器芯片的技术突破;三是DSP、激光器驱动IC的国产化等。

总结与展望

技术方面,5G前传、中回传对新型光模块提出了差异化需求,目前每种应用场景均存在多种光模块技术方案与规格。过多的产品规格容易导致光模块市场碎片化,造成上下游研发、制造与运维等诸多资源浪费。为培育良性发展模式,5G承载光模块技术方案需进一步求同存异、聚焦收敛,通过对重点技术方案的聚力投入和规模效应来实现成本降低,并从规避产业链风险考虑,加大扶持国内厂商可以主导的光模块技术产品方向。

产业方面,国内厂商在光模块层面能够大部分产品,研发水平紧跟国外领先企业,但25G波特率及以上的核心光电芯片尚处于在研、样品或空白阶段,亟待突破。光模块及芯片的自主创新发展很难仅靠器件模块商自身力量实现,一方面需要下游设备商的拉动牵引,通过充分合作实现新产品的迭代验证,从而加速突破可靠性、量产等关键问题;同时产业生态需要进一步改善,为避免4G时代光模块无序竞争再现,5G时代可建立完善评价机制,促进产业良性竞争和健康发展。

5G商用近在咫尺,5G承载在为光模块革新发展契机的同时,留给新型光模块技术成熟和规模应用的时间窗口日益缩短。5G承载工作组将与业界加强合作、聚焦共识,协同推动5G承载光模块关键技术研究及评估、标准规范制定等工作,共同促进5G承载光模块技术产业健康有序发展,有力支撑即将到来的5G规模化部署。

文章资料整理自:IMT-2020(5G)推进组5G承载光模块白皮书(最终稿)

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本文相关词条概念解析:

模块

模块是对词条中部分内容进行格式化整理的模板。定义1:整个系统的设备和设施按工艺布置要求组装在钢构架内,整体运输和吊装的集装块。所属学科:船舶工程(一级学科);海洋油气开发工程设施与设备(二级学科)定义2:在海洋工程中专指整个系统的设备和设施按工艺要求组装在钢构架内,可整体运输和吊装的集装块。所属学科:海洋科技(一级学科);海洋技术(二级学科);海洋工程(三级学科)。

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