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真不是夸张,没有光模块就没有光通信!
网络 通信技术
伴随着5G时代的到来,物联网的普及,产生的信息呈爆炸式增长,对整个通信系统基础的物理层提出了更高的传输性能要求。光模块作为重要的组成部分,必将持续为通信发展贡献必要的力量!

100多年来,人类从简单的电报通信发展到如今的5G通信,生活发生了翻天覆地的变化,直播、VR/AR、超清视频会议、远程医疗、自动驾驶和智能家居等应用越来越广泛。而所有这些,都需要基于高速的数据传输。

因为高速信号在铜缆中迅速衰减而无法实现长距离传输,同时,由于光比无线电信号的传输频率高出1000倍以上,有效提高了信息的传输速率;于是,光纤逐渐成为了主流的传输介质。

在计算机、存储器、交换机内部,数据是以电信号的形式处理和传递的。那么,如何把电信号转化成光信号进入光纤?又或者如何把光纤中的光信号转化为电信号,接入到通信系统中呢?

于是,光模块——通信界的魔法师,就此应运而生!他实现了光电转换。

1. 光模块的江湖地位

光模块从诞生至今,一直拥有着不可撼动的江湖地位!通信界的大佬们这么评价:

“没有光模块就没有光通信。”

“光模块是所有5G承载技术都需要的。”

“无论哪种5G承载标准与技术,最终都离不开光模块的支持,长距离、低成本、高速率的光模块是实现5G低成本广覆盖的关键要素。”

……

2. 光模块的功能

光模块通常由光发射组件(含激光器)、光接收组件(含探测器)、驱动电路和光电接口等组成,结构如下图所示。

光模块结构示意图(SFP+封装)(图片来源于光模块白皮书)

在光通信中,信息的传送与接收都是靠光模块来实现的:

  • 在发送端,光模块完成电/光转换。
  • 光在光纤中传输。
  • 在接收端,光模块实现光/电转换。

3. 光模块的发展

光模块是5G网络物理层的基础构成单元,广泛应用于无线及传输设备。面向5G承载,25/50/100 Gb/s高速光模块将逐步在前传、中传和回传接入层引入,N×100/200/400 Gb/s高速光模块将在回传汇聚和核心层引入。

光模块的发展趋势和技术路线,如下图所示。

下面从光模块的三个主要特征来介绍。

(1) 封装形式

封装形式标准的确定,使得各个厂商生产的光模块得以兼容、互联互通。

封装形式是光模块最重要的特征。随着光电子器件的发展,器件和芯片带宽逐渐增加。器件和芯片的带宽增加,伴随着光子集成技术的发展,光模块也实现了更高速率传输,更小尺寸封装。

下图展示了光模块封装形式的发展。

(2) 传输速率

高速率的数据传输,使得5G的各种应用成为可能。

传输速率指每秒传输的比特数,单位为Mb/s或Gb/s。光模块从早期的155 Mb/s,逐渐攀升:622 Mb/s、1.25Gb/s、2.5Gb/s、10Gb/s、25、50、100 Gb/s、200 Gb/s、400 Gb/s、800 Gb/s。

为了实现更高的速率,通常有以下3种解决方案:

(3) 传输距离

在光通信领域,更快更远一直是通信人的不懈追求。

光模块传输距离,前期主要有SR(100 m)、LR(10 km)、ER(40 km)、ZR(80 km)几种,随着数据中心网络的建设,为了更具性价比的布线,又进一步衍生出了DR(500 m)、FR(2 km)两种传输距离。常见的光模块传输距离如下:

速率越高传输的距离越短。如果距离超过了上述极限,可以使用EDFA(Erbium Doped Fiber Amplifier,掺铒光纤放大器)等光纤放大器放大微弱的光信号,使其传输更远;或者使用相干光模块传输。当然两者都不便宜,需要付出额外的成本。

伴随着5G时代的到来,物联网的普及,产生的信息呈爆炸式增长,对整个通信系统基础的物理层提出了更高的传输性能要求。光模块作为重要的组成部分,必将持续为通信发展贡献必要的力量!

责任编辑:赵宁宁 来源: 中兴文档
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