5G無線光模塊的需求和關(guān)鍵技術(shù)的詳細(xì)資料分析

　　25 G BiDi 光模塊、50 G 的 4 級(jí)脈幅調(diào)制（PAM4）光模塊、低成本相干 100 G 光模塊是 5G 前傳、中傳、回傳網(wǎng)絡(luò)對(duì)光模塊需求的幾個(gè)典型代表。低成本是產(chǎn)業(yè)鏈對(duì) 5G 無線光模塊的主要訴求點(diǎn)，規(guī)格分級(jí)、產(chǎn)業(yè)鏈共享、技術(shù)創(chuàng)新、國產(chǎn)化替代是實(shí)現(xiàn)低成本的幾個(gè)主要手段。5G 無線光模塊的關(guān)鍵技術(shù)主要體現(xiàn)在光電子芯片層面，功能的擴(kuò)展、速率的提升、成本的下降是光電子芯片技術(shù)創(chuàng)新的主要抓手。

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　　隨著 對(duì) 下 載 速 率 要 求 的 逐 漸 提高，無線通信愈加依賴于光纖通 信 。 當(dāng) 前 的 無 線 通 信 網(wǎng) 絡(luò) ，除 了 “最后一公里”是“無線”形態(tài)，天線之 后 的 通 信 鏈 路 全 部 是 光 纖 網(wǎng) 絡(luò) 。到了 5G 時(shí)代，代際升級(jí)所帶來的絕不 僅 僅 是 下 載 速 率 的 大 幅 提 升 ，在 4G 時(shí)代所不具備的低時(shí)延、大規(guī)模機(jī)器通信的特點(diǎn)將催生諸如無人駕駛、萬物互連等全新的應(yīng)用。因此， 5G 無線通信對(duì)生活的改變將遠(yuǎn)超過 3G 和 4G。 光 纖 通 信 所 具 備 的 大 容量、長距離的天生優(yōu)勢(shì)極好地滿足了 5G 對(duì) 承 載 網(wǎng) 絡(luò) 的 要 求 。 在 前 5G 時(shí)代，光纖通信技術(shù)和產(chǎn)業(yè)得以快速發(fā)展的終端驅(qū)動(dòng)力是以有線形式接入的家庭和企業(yè)，“光纖到家”和“光纖到樓”的普及和后續(xù)升級(jí)帶動(dòng)了接入網(wǎng)、城域網(wǎng)、骨干網(wǎng)的全面覆蓋和性能升級(jí)。在 5G 時(shí)代，以無線形式接入的手機(jī)、汽車、家電、工業(yè)設(shè)備等作為新的終端，將跟固網(wǎng)接入的終端共同推動(dòng)光纖通信的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

　　4G 的部署為光模塊行業(yè)帶來了一個(gè)新的細(xì)分市場，5G 的需求將為無線光模塊市場注入新的動(dòng)力并進(jìn)一步增大該細(xì)分市場的空間。5G 網(wǎng)絡(luò)所具備的站點(diǎn)密度增大、時(shí)間同步精度提高等特點(diǎn)對(duì)光模塊的功能和性能提出了新的要求。接下來，將以幾個(gè)有代表性的例子說明 5G 對(duì)光模塊的需求。

　?。?）5G 前 傳 對(duì) 25 G BiDi 光 模 塊的需求在 4G 時(shí) 代 ，前 傳 網(wǎng) 絡(luò) 對(duì) 光 模 塊的需求以單模 10 G Duplex 為主。到了 5G 時(shí)代，前傳網(wǎng)絡(luò)仍將以光纖直驅(qū)為主，但對(duì)光模塊的速率和光口提出了新的要求?？紤]到節(jié)省光纖資源、上下行等距能保證高精度時(shí)間同步，BiDi 的產(chǎn)品形態(tài)比 Duplex 更具優(yōu)勢(shì)。另一方面，5G 相比于 4G 在下載速率上至少有 10 倍的提升，在以太網(wǎng)通用公共無線電接口（eCPRI）協(xié)議下 ［1］ ，25 Gbit/s 的 速 率 也 成 為 必 須 ?；谏鲜?2 方面的考慮，25 G BiDi 光模塊能更好地滿足 5G 前傳的需求。 10 km 的傳輸距離能覆蓋大多數(shù)應(yīng)用場景。在波長選擇上，1 270/1 330 nm 方案將有利于實(shí)現(xiàn)低成本光模塊。

　?。?）5G 回傳對(duì) 50 G PAM4 光模塊的需求

　　5G 的中傳網(wǎng)絡(luò)或回傳接入層將對(duì) 50 Gbit/s 速 率 的 光 模 塊 有 需 求 。考 慮 到 低 成 本 實(shí) 現(xiàn) 方 式 ，基 于 25 G 光器件、輔以脈幅調(diào)制（PAM4）調(diào)制格 式 將 成 為 更 具 吸 引 力 的 一 個(gè) 方案。50 G PAM4 光模塊有 10 km 以及40 km 2 種主要規(guī)格。10 km 規(guī)格能以 25 G 波 特 率 直 接 調(diào) 制 激 光 器 實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也保證了低成本。40 km 規(guī)格則需要使用 25 G 波特率電吸收調(diào)制激光器和雪崩光電探測(cè)器。另一方 面 ，10 km 和 40 km 的 規(guī) 格 均 對(duì) 高線性度的激光器驅(qū)動(dòng)器和跨阻放大器有需求。

　　（3）5G 回傳對(duì)低成本相干 100 G 光模塊的需求

　　5G 回傳網(wǎng)絡(luò)的匯聚層和核心層，對(duì)相干 100 G、200 G、400 G 光模塊有需求，波長在 C 波段，傳輸距離一般在 200 km 以內(nèi)。低成本的相干 100 G 光模塊被視為單元技術(shù)，基于此單元技術(shù)，依靠波分復(fù)用技術(shù)可實(shí)現(xiàn)更高的傳輸帶寬。