Global Optical Interconnection Design Innovator
致力于成为全球光网络中间件最优秀的提供商和设计集大成者
– 易飞扬
易飞扬重点聚焦DCI光互连、高清视频光传输、5G 光网络、相干光通信和硅光芯片集成,博客内容包括光模块、有源光缆、MPO布线系统、光无源器件、相干光模块和光模块云平台。
近日,易飞扬波分有源和无源整体解决方案成功通过认证测试并获得工信部入网证书,证书编号:28-D963-200337。易飞扬波分设备包括系统设备,波分光模块和波分无源器件,支持10G/16G/25G 等多种速率传输,支持商业级温度和工业级温度环境应用。伴随5G大潮开启,易飞扬历经2年开发的5G 产品线初露峥嵘。


易飞扬进入商业的5G 前传波分光器件方案阵容如下 :
<5G前传光模块组合 >

<无源波分产品组合>

其中 :
10G CWDM SFP+系列产品支持10G、10G CPRI、OTU2e协议,10km-70km全距离覆盖,超低功耗小于1.5W,工业级规格。
25G LAN-WDM系列光模块光电接口均为25G NRZ调制信号,功耗小于2W,支持工业级工作温度范围。LWDM能够提供12波复用,激光器EML/DML可选,距离覆盖10KM-30KM。
25G CWDM SFP28 系列光模块采用标准SFP封装,满足25G以太网以及eCPRI/CPRI协议,支持CWDM链路传输。10KM CWDM SFP28 收端采用PIN 方案,最大功耗为1.2W;20KM CWDM SFP28 收端采用APD方案,最大功耗为1.8W。
25G DWDM系列光模块采用EML+PIN/APD 器件方案,功耗小于2.0W。传输距离分别为2km/10km 。支持ITU C-band 100GHz 44波段可选。
无源波分模块可提供工业级低插损双星型1:6/1:12/1:18 无源波分模块和 5G OMUX系列波分系列产品.无源波分系列产品业已在韩国KT 等运营商得到大批量商用。
易飞扬波分产品线具备自动化辅助的生产线和先进的设备,可以为客户提供灵活 和便利的交付,期待得到更多客户的使用和首肯!
原文链接:https://www.gigalight.com/cn/show-1385.html
由于5G商用的到来,光通信领域将在2020大放异彩。就光通信设备来说,其上游包括了光模块、光有源器件、光无源器件以及光芯片等细分业务。产业链上下游100G光模块规模商用已成定局,同时运营商初步明确了5G网络承载需求,明确指出25G/100G/400G光模块新需求将成为5G时代光通信的主流。那么国内有此资质的光模块厂商有哪些呢?
| 公司 | 主营业务 | 备注 |
| 光迅科技 | 光器件 | 国内光无源器件生产规模大,品种多的制造厂商 |
| 易飞扬 | 光网络中间件 | 致力于全球光网络中间件最优秀的提供商和设计集大成者 |
| 新易盛 | 点对点光模块 | 一直专注于光模块的研发 |
| 博创科技 | 集成光电子器件的研发 | 国内目前规模最大的PLC光分路器,DWDM产品生产商之一 |
| 华工科技 | 光电器件 | 公司皮秒激光器已经批量生产 |
| 天孚通信 | 连接细分行业 | 光纤连接细分行业的领军企业 |

易飞扬Gigalight:深圳市易飞扬通信技术有限公司重点聚焦发展DCI光互连技术、高清视频光传输技术、5G光网络技术、相干光通信技术和硅光芯片集成技术研究。立足于成为全球光网络中间件最优秀的提供商和设计集大成者。致力于为互联网运营商、电信运营商和网络通信设备商提供高性价比的产品和服务。
光迅科技:是国内目前规模最大的PLC光分路器、DWDM产品生产商之一。公司在国内设备商市场实现10G EPON批量出货;自制EML芯片产品送样测试。
华工科技:公司围绕激光技术应用,从半导体芯片到光源到设备集成以及自动化,光纤激光器、紫外激光器、皮秒激光器、半导体激光器等产品突出。而激光器是整个光通信的源头。
新易盛:主要从事点对点和PON光模块生产,是目前两市最纯正的光模块上市公司。公司致力于围绕主业实施垂直整合,实现光器件芯片制造、光器件芯片封装、光器件封装和光模块制造环节全覆盖,成为具备规模化垂直生产能力的光模块及器件供应商,提高综合竞争力。
博创科技:公司主要产品包括光无源器件和光有源器件两大类,目前公司的光有源器件主要有用于数据通信光收发模块的40G和100G的光接收组件(ROSA),是国内目前规模最大的PLC光分路器、DWDM产品生产商之一。
天孚通信:公司致力于光通信领域光器件的研发设计、高精密制造与销售业务,坚持高端市场定位和高品质产品理念,是我国光器件领域光纤连接细分行业的领军企业。
在上市公司中,真正从事光模块研究的并不多。而5G的网络规划,基站必须采用光模块才能达到服务功能,5G对光模块的需求量将会远超过4G对光模块的需求量。因此拥有真正技术的光模块厂商具有很高的优势。
随着人们对视频质量要求越来越高,对传输距离要求越来越远的趋势,超高清视频信号数据量愈来愈大,传输率愈来愈高。基于5G网络对超高清视频的良好承载能力,超高清视频逐渐广泛应用在远程直播、远程安防监控、远程医疗等场景。
视频接口类型主要有HDMI、SDI、VGA、DVI、色差分量、AV、S端子等。SDI接口是数字分量串行接口(serial digital interface)的首字母缩写,是由SMPTE(Society of Motion Picture and Television Engineers)组织制定的一种数字视频接口标准。SDI光模块应运而生。
SDI SFP光模块是什么?
SDI SFP光模块及其相关产品是为广电行业设计,应用于电视台演播厅、动物拍摄、电影拍摄、大型体育赛事直播现场,后来延伸至1080 PHD监控领域。SDI SFP光模块也被称为数字视频光模块或SDI(串行数字接口)光模块,主要作用是用来支持SDI设备的SDI视频病理信号。

SDI SFP光模块用于提供视频传输,用在HD-SDI光端机上。众所周知,视频传输与数据通信不同,它们的根本区别在于视频以单向方式传输,这意味着视频链路可能只是传输光信号或者电信号,因此,SDI SFP光模块可以具有两个光发射器、两个光接收器或光发射器和光接收器一体。
SDI SFP光模块有哪几种类型?
SDI SFP光模块可以根据不同的因素分为不同的类别。例如,根据工作波长的不同,可以将它们分为1310nm、1490nm、1550nm这三种类型。根据收发类型的不同,可以将SDI SFP光模块分为单接收、双接收、单发射、双发射和收发一体这五种类型。根据传输速率的不同,可以将它们分为3G-SDI、6G-SDI和12G-SDI SFP光模块这三种类型。
3G-SDI是HD-SDI的升级版本,速率为1.485G(也称1.5G,对应SMPTE-292M标准,支持720P)和2.97G(也称3G,对应SMPTE-424M标准,支持FULL HD全高清1080P/60HZ)。3G-SDI支持符合SMPTE-424M 3Gbps HD-SDI, SMPTE-292M HD-SDI或SMPTE-259M SDI等标准的串行数字视频信号及DVB-ASI(EN50083-9)数字视频信号的传输。与HD-SDI类似,3G-SDI也应用于电视台演播厅。随着技术的升级,它还广泛用于高端监控和无人值守系统等全球安保应用。
6G-SDI SFP光模块的数据速率是3G-SDI光模块的两倍,这意味着它具有更高的传输速率,因此,6G-SDI SFP光模块不仅被设计用于SMPTE 259M、SMPTE 344M、SMPTE 292M和SMPTE 424M串行数字视频信号,而且还可以用于SMPTE 2081的数字接口。此外,6G-SDI SFP光模块也常用于摄像机、视频、安全监控应用和4K/HDTV/SDTV服务接口。
12G SDI光模块由三个部分组成:DFB激光,和a的PIN光电二极管跨阻抗前置放大器(TIA)和收发集成电路与MCU控制单元的DDM。
12G SDI光模块可以应用在以下12G-SDI数字串行超高清基带信号的应用场景中:
高清数字广播领域,如电视台高清专业摄像的数字输出口数字视频传输,数字电视,赛事直播,大型演出直播。超高清视频的优点是非常强的临场感和实物感,对现实场景有最为细腻逼真的还原,尤其是对要求极高的体育赛事转播来说,超高清显示可实现极为真切的视感。

SDI光模块的现状:
目前市面上的SDI光端机产品众多,不过绝大部分产品不能通过SDI病态码测试,传输规则码率信号的时候勉强可用,但是传输不规则码率信号的时候问题重重,例如在1.5G速率下出现问题的概率较低,在3G速率下出现问题的概率较高,主要表现为HD视频传输过程中出现闪屏、黑屏、蓝屏,或者不能保证画面连续流畅播放。
导致这些问题的主要原因有:一、采用不成熟的HD SDI光端机方案或者设计本身存在缺陷;二、市面上大部分SDI光端机采用的是普通SFP光模块,即用1.25G速率和2.5G速率的普通SFP光模块来代替SDI光端机专用SDI SFP光模块,这样就会导致误码情况的出现。众所周知,HD SDI光端机的应用领域画面质量的要求较高,所以HD SDI光端机应该使用专门的3G-SDI光模块,才能保证HD图像在传输过程中的画面流畅。
由于3G-SDI、6G-SDI和12G-SDI都是数字视频信号,因此在长距离传输中必定会受到限制,而3G-SDI、6G-SDI和12G-SDI SFP光模块可以很好地解决这个问题,所以是长距离视频传输最理想的选择。
近年来,大型流媒体公司开始提供4K内容,毫无疑问,越来越多的内容将可以随时随地获取。正因如此,广播和专业视频内容供应商就会持续升级他们现有的传输接口,以满足更高分辨率的视频内容所带来的不断增长的带宽需求。
电口模块也是光模块的一种,全称光口转电口模块。电口模块性能高、功耗低且设计紧凑,短距离数据传输是电口模块的主要应用。
电口模块符合SFP MSA和IEEE Std 802.3-2002标准,此外,电口模块不仅可以弥补SFP+高速线缆传输距离的不足,还能够直接用现有的铜缆布线系统实现速率是10G的数据传输,而使用SFP+光模块则需要用光缆进行布线,这会增加网络部署的成本。

电口模块还分为普通电口模块和自适应电口模块,以千兆电口为例:
纯千兆光模块是封装类型为SFP的电口模块,它连接主机的一端为SFP金手指,而对外的一端采用的则是电口(即RJ45接口)。一般适用于设备网口不足的情况下,即可以通过使用SFP电口模块把SFP光口转换成RJ45电口。传输速率为1000Mbps,是专为最高1.25Gbps速率(光纤通道速率1.0625Gbps)的高速通信而设计的;能够满足运营商、广电、驻地网、中小型企业、安防行业、教育网及网吧的千兆SFP连接解决方案的需求。传输距离为100米,这是因为电信号在双绞线中传输时存在衰减现象,所以电信号在双绞线中的传最大输距离为100m。因此,只有在传输距离较短的情况下才可以选择电口模块。
自适应SFP千兆电口模块是一个10/100/1000BASE三速集成到单一的CMOS芯片上的千兆光模块。它可以用于快速以太网和千兆以太网。
这种SFP模块支持10 / 100 / 1000BASE-T运行在串行千兆媒体独立接口的主机系统(SGMII),它的主机系统不支持千兆以太网的自适应。自适应SFP千兆电口模块使用1000BASE-X的自适应信息接收来自主机的配置选项来调整铜的自适应特征。在主机系统中,自适应SFP千兆电口模块将被系统当做一个光模块。从主机的角度来看,即为确认收到来自远程链路的自适应SFP千兆电口模块的1000BASE-X自动协商过程的传输信号。
自适应SFP千兆电口模块执行1000BASE-T,100BASE-TX和10BASE-T以太网所有的物理层功能,在标准Cat5五类非屏蔽(UTP)电缆链路长度可达100米(328英尺)。其接口可以在标准的Cat3三类、Cat4四类和Cat5五类双绞线上运行。可以安全地使用Cat5e超五类或Cat6六类电缆。由于双绞线电缆更灵活,适用于短的电缆运行和复杂的路由。
而万兆光口转电口模块也被称为10GBASE-T SFP+万兆电口模块,此模块专为高速通信链路而设计,相对于普通光模块来说,万兆光转电模块的功耗是普通光模块的二分之一,且性能稳定,可通过网线实现10G的传输网络,被广泛应用于万兆以太网中。
10GBASE-T SFP+万兆电口模块描述:
10G SFP+提供RJ45接口,主要是集成在交换机、网卡等产品上,采用全双工带回声抑制的传输方式,PAM16脉冲调幅技术,标准工作带宽要求为417MHz。
主要用来在超六类(CAT6A)或七类(CAT7)铜缆布线体系中完成10G以太网传输,它符合SFF-8431和SFF-8432 MSA标准,传输距离最大能够达到30m。此外,与SFP+高速线缆相比,10GBASE-T SFP+电口光模块至少能够节省功耗0.5W,而且它的RJ-45接口既能够支撑屏蔽双绞线,又能支撑非屏蔽双绞线。
SFP+高速线缆VS 10G SFP+电口光模块VS SFP+光模块:
1、现在大多数数据中心内设备间的链路距离在10m到100m之间,使用10G SFP+电口光模块能弥补SFP+高速线缆传输距离的不足。
2、10GBASE-T SFP+万兆电口模块采用RJ45接口,和超六类或七类网线一起使用,而铜缆布线的成本要比光缆布线的低。
3、10GBASE-T SFP+万兆电口模块可以直接用在现有的铜缆布线系统中实现10G传输,而使用SFP+光模块则需要用光缆进行布线,这会增加部署成本。如果想要在现有铜缆布线系统中使用SFP+光模块,则需要增加以太网交换机或光电转换器等设备。
综上所述,电口模块是一种有别于光模块的功耗低且具有RJ45接口的模块,它所具备的优势绝不亚于光模块。
信息化的迅速发展,使得大容量、长距离的带宽需求快速增加,导致骨干网络、城域层和接入层的流量均飞速增长。因此依靠光纤直连、带宽租用等方式开始无法满足行业客户的需求。
而这时,有人提出如果把DWDM和CWDM波分技术引入城域网、接入网,整个网络将会变成无缝连接的整体,为所有不同的业务提供支持和连接。因此城域网中的波分技术具有很大的优越性和发展潜力,将成为整个通信网络向全光网络演变的必然。
立足现有的业务需求,面向未来网络发展,推出新型的光传输网络系统。CWDM、DWDM技术能充分利用光纤的巨大带宽资源,大幅度提高系统传输容量,降低传输成本,因此该技术在长途和骨干网的超大容量传输中得到了广泛的应用。将DWDM、CWDM技术从骨干网络扩大覆盖范围到城域、接入层,为运营商、广电、IDC、金融、政府、云网络、大数据等行业提供可靠、灵活、高效的高带宽承载方案。

光模块就是其中一环,WDM波分光模块是光复用传输链路中的光电转换器,WDM光模块属于无源模块,本身不发射激光,一般使用光平面波导(PLC)技术,只是将一束光分成数束光。而普通光模块属于光电转换器件,是有源光模块,每个模块有一收一发两个口,发射口里面是个激光器。
而波分光模块根据波长密度的不同可分为(粗波分复用)CWDM光模块,适合短距离传输,和(密集波分复用)DWDM光模块,适合长距离传输。
CWDM光模块广泛应用于千兆以太网和点对点网络中;DWDM光模块主要用于城域网和局域网等大型网络环境中。
为什么要在城域网中使用DWDM、CWDM系统?
过去,同步数字体系(SDH,Synchronous Digital Hierarchy)/同步光网络(SONET,Synchronous Optical Network)是城域网的核心组成部分,但是,这种技术具有高度结构化、接口单一、带宽有限以及不能满足企业多样性需求等限制因素,而且利用SDH/SONET技术敷设以太网络的安装和运营成本都比较高。
DWDM技术是SDH/SONET技术的替代解决方案,具有灵活性和用途广泛的特点。DWDM系统可以承载SDH、PDH和其他不受限的数字信号或模拟信号,因此,供应商和企业可以利用DWDM技术提供多种多样的服务。以DWDM技术为基础的城域网能充分利用光纤的巨大带宽资源,大幅度提高系统的传输容量,降低传输成本。
DWDM(密集波分复用)是当今光纤应用领域的首选技术,但其昂贵的价格令不少客户颇为踌躇;为降低成本起见,人们又开发了新的CWDM技术方案。而CWDM粗波分复用系统正在以其低成本、使用便捷等诸多优势受到运营商的青睐。
WDM技术在城域网中将具有广阔的应用前景。相信在不远的将来,WDM技术将在城域网应用中大展风采。
有源光缆的诞生使得铜缆被逐渐取代,而有源光缆的发展史又是怎样的呢?大数据时代已然到来,云技术发展迅猛。云计算环境需要更高带宽和更多应用的需求,有源光缆便应运而生,成为电信和数据通信光模块市场上的后起之秀。
有源光缆的概念
有源光缆AOC使用一段光纤线将两个高密度连接器相连,下图是有源光缆AOC的结构详情。有源光缆AOC需要借助外部电源来进行信号传输,传输方式是电-光-电转换,也就是说它在A端连接器里面将电信号转换成光信号,光信号再通过中间的光纤线传输到B端连接器,然后在B端连接器里面再将光信号转换成电信号。

有源光缆的发展历程
人们研发有源光缆组件主要是为了用它替代数据中心和高性能计算应用中的铜线技术。众所周知,铜线不仅重,而且体积大,这使得数据中心难以管理;此外,电信号发出的电磁干扰也会影响铜线的性能和稳定性。尽管铜线有诸多缺陷,它此前仍在市场上占据主导地位,而有源光缆似乎太过理想化,难以成为现实。但是,研发有源光缆的前辈们仍受有源光缆优势的驱使,孜孜不倦地着手研究,最终打破了铜线的限制,在高速数据传输的发展历程中起到了重要作用。现在,市场上充斥着各种各样的有源光缆,有10G SFP+有源光缆、QSFP+有源光缆、应用于10G、40G和100G甚至400G网络中有源光缆等。
无源/有源、铜线/光纤对比
在无源布线中,各光缆末端的连接方式是直接电联接,有源光缆同样具有这一功能,但是,由于有源光缆的连接器中嵌入了光学器件/或电子器件,因此可以克服有源光缆的一些缺陷。无源光缆通常使用的是铜线,而有源光缆既可用铜线,也可用光纤。下图反映的是数据中心主要使用的无源和有源光缆。

有源光缆的发展前景
有源光缆市场正不断扩张,越来越多的人,包括全球最大的电缆和电信器件的供应商都加入了这个市场。有源光缆市场具有广阔的发展前景。
据最新报道,2019年,销售数据中心的有源光缆所获得的收入将达到15亿。有源光缆主要应用于数据中心,此外,有源光缆在高性能计算、消费性电子产品、高清多媒体接口和数字播放系统等领域的应用比例也有所增加。有源光缆在未来数据中心的应用将主要集中在高速传输上,例如40G、100G、甚至是InfiniBand(无线宽带技术)。
下图反映的是MSA公司预估的全球有源光缆市场从2014年到2020年的增长趋势:

为什么有源光缆会如此地受欢迎?
一般情况下,无源电缆以10-Gb/s的速率传输至10米时,信号衰减就非常大,而恰好有源光缆能够弥补这一不足。使用时,用户仅需拔掉可插拔的电缆接口,再插上相同外形和尺寸的有源光缆转发器或连接头即可。对于线路卡的问题来说,光接口和电接口所起的作用也完全相同。当然,有源光缆给网络传输带来的好处远远不止这点,下面我们会对它的优点进行详细的展述。
低成本-相比于光模块,有源光缆可以算的上是数据中心中性价比最高的产品了。有源光缆是将2只光模块与光缆封装在一起的产品,实现了光模块和跳线无缝连接。由于它将光纤固定在模块里面,因而制作过程可以少用一些光器件。而光模块通常要和光纤跳线相连,而光纤跳线的成本也是一笔不小的费用。另外,因为有源光缆的光口不外露,具有极高的可靠性,所以这也就没给灰尘或其他污染物可趁之机,避免了光纤端口清洁和维护的成本。
体积小-众所周知,直连电缆体积都比较大,显得很笨重,在数据中心中很难进行有效的线缆管理。并且,电信号和电磁接口(EMI)的性质对直连电缆的性能也有一定的影响。有源光缆就是专门为替代铜缆而产生的,它具有重量更轻、尺寸更小、抗电磁干扰能力更强、低级互连损耗,并还可减少功率要求,广泛应用于存储、网络和高性能计算(HPC)应用的高速数据连接领域。
易于使用-有源光缆将光模块和光纤跳线一起封装,因此它能进行快速有效的光纤连接。此外,因为它具有带宽高、重量轻等特点,便于用户进行插拔。并且,有源光缆一般多用于数据通信基础设施上,对于即使是不具备专业光纤知识的人来说,也很容易进行操作。
从目前来看,“光进铜退”的大趋势已一目了然,未来将是“全光网络”的时代。特别是云计算环境下更高带宽和更多应用需求的推动,有源光缆技术已渗透到高速互连市场的每个角落。随着有源光缆市场规模的逐渐壮大,其将不仅仅是对网络,更会对电信和数据通信收发器市场发生颠覆性的改变。
说起SFP光模块,我们都不陌生。SFP即SMALL FORM PLUGGABLE(小型可插拔)的缩写,它是千兆以太网光模块最常使用的封装之一,是千兆以太网的一种行业标准。
SFP光模块是一种紧凑的输入/输出(I/O)器件,主要用在千兆以太网中的交换机、路由器等网络设备上,符合Fibre Channel(光纤通道)、千兆以太网、SONET(同步光纤网络)等多种通信标准,可以在现有网络结构的基础上轻松实现网络设备间的1G光纤连接或铜缆连接。

常见的SFP光模块大合集
根据发射器和接收器类型的不同,SFP光模块可以分为多个种类,它们的工作波长、传输距离、适合的应用等都各有差异,本部分将分别介绍各种SFP光模块。
1000BASE-T SFP光模块
这种SFP光模块采用RJ45接口,通常和五类网线一起用在铜网布线应用中,传输距离最长为100m。
1000Base-SX SFP光模块
1000Base-SX SFP光模块采用双工LC接口,符合IEEE 802.3z 1000BASE-SX标准,通常用在多模应用,和传统50um多模光纤使用时的传输距离是550m,和62.5um多模光纤使用时的传输距离是220m,和激光优化50um多模光纤使用时的传输距离则可以达到1km。
1000BASE-LX/LH SFP光模块
1000BASE-LX/LH SFP光模块符合IEEE 802.3z 1000BASE-LX标准,既可以用在单模应用,也可以用在多模应用,它跟单模光纤使用时的传输距离可以达到10km,跟多模光纤使用时的距离为550m。需要注意的是,1000BASE-LX/LH SFP光模块和传统多模光纤一起使用时,其发射端要使用模式转换跳线。
1000BASE-EX SFP光模块
1000BASE-EX SFP光模块一般用在长距离单模传输应用,和标准单模光纤一起使用时的传输距离可以达到40km。
1000BASE-ZX SFP光模块
1000BASE-ZX SFP光模块也用在长距离单模传输应用,传输距离可以达到70 km。如果要在传输距离远小于70 km的应用中使用1000BASE-ZX SFP光模块,必须要在链路中插入光衰减器,以防止光功率过大对光模块的接收端造成损坏。
1000BASE BIDI SFP光模块采用单工LC光口,一般用在单模传输应用。这种光模块需要成对使用,例如一个1490nm/1310nm BIDI SFP光模块必须和1310nm/1490nm BIDI SFP光模块成对使用。下图是1000BASE BIDI SFP光模块的工作原理图:

DWDM SFP光模块是DWDM网络中必不可少的组件,它使用DWDM波长,有40个常用波长通道可选,是一种高性能的串行光数据传输模块。
CWDM SFP光模块是采用了CWDM技术的光模块,它的工作波长是CWDM波长,有18个波长通道可选。与常规SFP光模块一样,CWDM SFP光模块也是一种可热插拔输入/输出(I/O)器件,用在交换机或路由器的SFP接口中。
不同SFP光模块的价格和用途都有所差别,而且不同厂家生产的同一种SFP光模块在性能和价格上也会有巨大差异,消费者在购买SFP光模块时应从价格、用途、兼容性、品牌等多方面综合考虑。

由于数据中心及云计算资源需求的持续增长,带动了超大规模公有云数据中心的发展。全球数据流量不断攀升,促使数据中心从100G向更高速率、更大带宽、更低延时发展,400G将是下一代骨干网升级和新建的方向,成为数据中心的必然趋势。很多服务商已经着手部署400G网络建设方案。在构建400G网络系统的过程中,400G光模块发挥着至关重要的作用,那么,何为400G光模块?与10G、25G、40G光模块的区别在哪里?

何为400G光模块?
400G光模块又叫400G光收发模块,主要是进行光电转换,在发送端将电信号转变成光信号,再通过光纤进行传送,到了接收端再将光信号转变成电信号。400G光模块传输速率为400G,是为了适应网络市场由100M、1G、25G、40G逐渐向100G、400G,甚至是1T而诞生的,在构建400G的网络系统中400G光模块发挥着至关重要的作用。
400G光模块标准及封装形式有哪些?
目前400G模块标准还未统一,400G光模块的标准与封装形式主要有以下六种。
①OSFP
OSFP的英文全称是Octal Small Formfactor Pluggable,Octal表示8。该标准为新的接口标准,与现有的光电接口不兼容。其尺寸为100.4*22.58*13 mm^3,比QSFP-DD的尺寸略大,因而需要更大面积的PCB。其电接口的引脚不同于QSFP-DD, 上下各有一排。
② QSFP-DD
QSFP-DD的全称是Quad Small Form Factor Pluggable-Double Density, 该方案是对QSFP的拓展,将原先的4通道接口增加一行,变为8通道,也就是所谓的double density。该方案与QSFP方案兼容,这是该方案的主要优势之一。原先的QSFP28模块仍可以使用,只需再插入一个模块即可。
③ CFP8
CFP8是对CFP4的扩展,通道数增加为8通道,尺寸也相应增大,为40*102*9.5 mm^3,该方案的是目前成本中最高的。
④CWDM8
该标准是对CWDM4标准的扩展,每个波长的速率为50G,也可以同样实现400G。 新增加了四个中心波长,即1351/1371/1391/1411nm。波长范围变得更宽,对Mux/DeMux的要求更高,激光器的数目也增加一倍。最大输入功率为8.5dBm。
⑤CDFP
CDFP标准诞生较早,至今已经发布第三版规范。CD表示400(罗马数字)。其采用16通道,单通道速率为25G。由于通道数较多,尺寸也比较大。
⑥COBO
COBO的全称是consortium for on board optics, 也就是将所有光学组件放置在PCB板上。该方案的主要优势是散热好,尺寸小。但是由于不是热插拔,一旦某个模块出现故障,检修比较麻烦。
在2018年的光通信展OFC上,QSFP-DD和OSFP在展会上均有厂商推出,两款解决方案优势最为突出,其最有可能作为下一代数据中心400G解决方案的标准,但是结合上述其他标准与封装形式,未来具体使用哪种解决方案还将取决于未来新一代云计算运营商的网络架构。
400G光模块有什么作用?
400G光模块的主要作用是能够提高数据的吞吐量,能最大限度的提高数据中心的带宽与端口密度。400G光模块未来的趋势是为了实现宽增益、低噪声、小型化和集成化等作用,为下一代无线网络与超大规模数据中心提供优质的光通信模块。
400G光模块需要多少芯片?
我国400G光模块芯片进口依赖严重。从全球光芯片行业竞争格局来看,我国以高速率为主要特征的高端光芯片自给率不足,相关光芯片需求极度依赖进口。
因此,虽然光芯片在400G光模块只需要使用一片,但是所占成本比高,是光模块行业价值链的冠上明珠。在光模块中,光芯片占据最高价值端,并且越高端光模块的光芯片的成本占比越高。在10G/25G光模块中,光芯片成本占比在30%左右,40G/100G光模块中光芯片成本占比在50%左右,400G光模块中光芯片成本占比可达70%。
400G光模块与10G、25G、40G光模块的区别在哪里?
尽管10G、25G、40G甚至是100G光模块已成市场主流,但随着对带宽、端口密度、以及系统能耗量的要求的不断提高,400G光模块将是能进一步推动技术向更高速的系统前进的又一新阶段。
与10G、25G、40G光模块相比,400G光模块的到来,将会使光通信进入一个崭新的时代,光通信正从低端光模块的单载波调制相干探测向偏振复用的多载波用电平相位调制和阵列相干探测转变。光子集成和电子集成、ADC/DSP技术将是400G光通信模块以及系统商用化的关键。随着以太网标准化的迫切需求,光并行化的要求将对光子集成技术产生巨大的推动作用。
400G光模块市场价值是什么?
众所周知,100G技术产品已经成熟,400G是当前讨论热点,业界十分关注400G光模块的进展。如今400G光模块研发和量产进度也较为令人满意,在当前的市场大背景,超大规模数据中心对带宽需求的日益提升,400G光通信模块已成为提升系统性能和降低带宽成本的最佳选择,而随着后期5G网络的来临,又将会是400光模块市场价值的另一个积极推动因素。
2019已到年末,2020即将到来,5G技术正在迈入商用化进程,其新型业务特性和更高指标要求对承载网络架构及各层技术方案均提出了新的挑战,5G光模块蓄势待发。
光模块是5G网络高速互连的基础组件,在部分设备中的成本占比甚至超过50%~70%,是5G低成本、广覆盖的关键要素之一。由于速率容量、传输距离、工作环境、光纤资源和同步特性等需求的不同,5G前传、中回传对光模块提出差异化要求。
5G网络的特征
5G移动网供应增强型移动宽带(eMBB)、超可靠低时延通讯(uRLLC)、大规模机器类通讯(mMTC)三大类业务。不同业务性能差异较大:eMBB 业务面向传统移动通讯,带宽大;uRLLC 业务面向工业自动化等实时性操控类使用,时延低、可靠性高;mMTC 面向物联网使用,衔接多、流量小。
5G 无线接入网(RAN)重新划分为有源天线单元(AAU)、分布单元(DU)、集中单元(CU)部分,中心网由 3G/4G 时代集中安置逐步向云化、分布式安置改变,不同业务中心往下沉到不同方位,满足业务低时延的要求,提升用户体会。
25G光模块/100G光模块展开趋势
光模块的速率一直是商场重视的焦点,根据速率可划分为622Mb/s、1.25Gb/s、2.5Gb/s、10Gb/s、40Gb/s、100Gb/s等。目前推动光模块速率晋级的因素主要来自几个方面:一方面,“宽带中国”战略要求完结百兆光纤入户,从接入层提升了光接口压力,由下至上各级光接口逐级承压,推动了对高速率光模块需求;跟着5G的安置,运营商需求安置更宽的带宽完结大流量数据的使用,如长途医疗、VR、4K视频等,因此移动网络各层面必须具有更高的速率,这也推动了25G光模块/100G光模块的展开。
除了运营商网络对光模块需求巨大,云核算数据中心的加速建造提出了对25G光模块/100G光模块的需求。因此,全球数据中心网络新建及改造带来的100G光模块需求将规划放量,高速光模块商场将保持高景气。根据猜想,到2019年数据中心光模块销量将超过5000万只。
部署5G网络所需光模块要满足什么要求?
根据5G前段传输应用场景情况,运营商部署5G网络所需光模块要满足这三个要求。第一就是成本低,因为5G光模块需求量比4G要多太多了,不过目前5G需要的光模块已经达到量产了。第二是工业级温度范围,可靠性要求高。第三就是5G中回传对光模块需求相当大。
据了解,全球互联网的流量从16年每月80EB增长到2022年的240EB!互联网的流量增长必然带动光网络宽带需求的增长,因此判断未来光电子器件市场繁盛。移动联通电信三大运营商的规划,今年会推进5G试商用的落地,但是光网络大规模部署时间应该在2020年。
目前为止三大运营商还没有开始大规模的建网,所以现在的光模块市场需求还没有开始上量,在2020年的时候,光模块的市场需求会大幅度提高,然后在2021年光模块的需求量达到顶峰。
5G承载光模块典型应用场景
5G前传的典型应用场景包括光纤直连、无源WDM、半有源WDM以及有源WDM等,如图所示。光纤直连网络简洁、易于维护、时延较低但消耗大量光纤,WDM方案减少光纤占用但面临其他问题如成本增加、有源时需要额外供电等。

光纤直连场景一般采用25Gbit/s灰光模块,支持双纤双向和单纤双向两种类型,在5G部署短期内为主导方案。随着高频组网以及低频增点等深度覆盖,为充分利用已有光纤资源或解决光纤资源紧张问题,WDM部署将逐渐增加。无源WDM场景主要包括点到点无源WDM和WDM-PON等,采用一对或一根光纤实现多个AAU到DU间的连接,典型需要10Gbit/s或25Gbit/s彩光模块。有源WDM场景在AAU/DU至WDM/OTN/SPN设备间一般需要10Gbit/s或25Gbit/s短距灰光模块,在WDM/OTN/SPN设备间需要N×10/25/50/100Gbit/s等速率的双纤双向或单纤双向彩光模块。半有源场景综合上面两种场景的特点,在DU侧使用有源WDM/OTN/SPN设备,在AAU侧使用无源波分复用器。
针对AAU全室外应用环境,5G前传应用场景对光模块的典型要求首先是需满足-40℃~+85℃的工业级温度范围以及防尘等环境可靠性要求。另外,5G光模块总需求量预计超过4G,尤其前传光模块可能存在数千万量级的需求,对应的光纤资源的需求也会大大增加,低成本是产业对光模块的主要诉求之一。
5G中回传覆盖城域接入层、汇聚层与核心层,所需光模块与现有传送网及数据中心使用的光模块技术差异不大,可以通过提升模块速率或WDM的方式来提升承载容量。接入层将主要采用25Gbit/s、50Gbit/s、100Gbit/s等速率的灰光或彩光模块,汇聚层及以上将较多采用100Gbit/s、200Gbit/s、400Gbit/s等速率的DWDM彩光模块。
5G承载光模块发展现状
目前,各类场景下的光模块解决方案涉及的模块类型和接口特性各不相同、种类繁杂。国内外标准化组织国际电联(ITU-T)、电气和电子工程师协会(IEEE)、光互联论坛(OIF)、4WDM等多源协议(MSA)、中国通信标准化协会(CCSA)等都在持续推动各类型模块标准化进程。IMT-2020(5G)推进组5G承载工作组已组织完成两次多厂商、多类型5G承载光模块测评工作,进一步推动提升5G承载光模块发展水平。
25G前传灰光模块逐步成熟,彩光模块呈现WDM方案竞争
前传灰光模块可采用25G波特率或10G波特率两种激光器芯片实现。25G波特率工业级激光器芯片可靠性要求与量产工艺要求较高,市场供应渠道有限。10G波特率工业级激光器芯片能充分利用成熟的供应链,可有效降低光模块成本,目前业界主要有超频、PAM4高阶调制两种实现方案。另外,IEEE 802.3cc已完成25GbE单模光纤接口规范,CCSA也已经发布25Gbit/s双纤双向灰光模块的国内行业标准YD/T 3125.2-2019,25Gbit/s BIDI灰光模块的国内行业标准预计今年内完成。
前传彩光模块,考虑到其色散问题和成本等因素,出现CWDM、LWDM、MWDM、DWDM等多种竞争方案,主要占用C波段和O波段。从模块的波长调整方式来看,主要分为25Gbit/s固定波长彩光模块以及25Gbit/s可调谐光模块两种。在现阶段,固定波长的应用有两种实施方案,一种是选择6波方式进行建设(CWDM中的6波或LWDM中的4波+CWDM中的2波),另一种方式是考虑到5G与前后代通信的兼容性以及高带宽的应用场景,选择以12波或者更多波长的方式进行建设(MWDM/LWDM/DWDM),其中CWDM和MWDM中的部分波长可共用100G CWDM4产业链,激光器使用DML方案;LWDM可基于100G CWDM4、100G LR4、400G LR8等产业链,部分激光器仍需使用EML方案,但EML价格在前传场景缺乏竞争力,后续需演进为DML方案。
25Gbit/s可调谐光模块某些场景下会因其组网和维护的便利性替代25Gbit/s固定波长彩光模块,不过其对产品的集成度和功耗要求高,国内供应方正在加快研发进度,预计2020年实现产业化。我国牵头起草发布的ITU-T G.698.4标准(G.Metro)已定义10Gbit/s接入型WDM组网和波长无关、无色化实现机制,目前ITU-T在G.698.x系列标准(G.698.1、G.698.2、G.698.4)针对25G DWDM接口应用也启动了修订,以期统一产业链并进一步降低成本。
中回传光模块平稳发展,高集成低功耗趋势明显
接入层主要采用25Gbit/s和50Gbit/s等速率的灰光模块,其中25Gbit/s双纤双向光模块产业链已经成熟,国内外已经发布相关标准,50G PAM4 10km国外也已发布标准,国内标准处于报批阶段,50G PAM4 40km、50G PAM4单纤双向等标准仍在制定中。
汇聚层主要采用25Gbit/s彩光模块和100Gbit/s等速率的灰光模块。
核心层及以上将多采用100Gbit/s、200Gbit/s、400Gbit/s等速率的彩光模块。硅光集成芯片规模商用有望使相干技术大批量应用于5G回传光网络,硅光技术+混合集成技术有助于推动相干光模块尺寸、功耗持续降低。
光模块产业基本准备就绪,新特性测试评估有序进行
目前正处于5G网络建设的初期阶段,光模块产业基本准备就绪。为进一步评估5G承载光模块发展水平,全力支撑5G商用进程,促进5G光模块产业链相关方协同、合作与交流,IMT-2020(5G)推进组5G承载工作组已组织完成两次多厂商、多类型5G承载光模块测评工作。相比较于2018年开展的首次测评,2019年开展的第2次测评在参与厂商数量、参测光模块类型、测试项目等方面有明显增加。参测光模块样品整体上满足已发布或在研发的IEEE 802.3标准及草案、CCSA行业标准及草案等相关要求,模块互通能力和设备兼容性相对首次测试已有较明显提升,但在光电接口、长期稳定性、互通能力、设备和仪表兼容性方面个别模块仍存在一些尚待完善的问题。
总结展望
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类型。过多的产品类型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。为培育良性的发展模式,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,并需要考虑规避产业链风险,加大扶持国内厂商可以主导的光模块技术产品方向。同时,建议各方多层面协同推动5G承载光模块产品研制、关键技术研究及测试评估、标准规范制定等工作,共同促进5G承载光模块技术与产业健康有序发展。