5G 承载光模块白皮书
聚焦 5G 商用化背景下承载网络对光模块的需求，明确前传、中回传两大核心应用场景的差异化要求，详细分析了25Gb/s、50Gb/s、100Gb/s、400Gb/s等关键速率光模块的技术方案（含封装、调制格式、传输距离等），评估了国内外产业发展水平与核心光电芯片国产化差距，指出当前光模块方案需收敛聚焦以降低成本、避免资源浪费，同时提出指标优化、资源重用、核心器件突破等产业发展建议，为 5G 承载光模块规模化部署提供技术支撑。发布背景
：5G 商用化临近，其业务特性对承载网络提出更高要求，光模块作为物理层核心单元，成本占比达设备的 50%~70%，是 5G 低成本、广覆盖的关键要素。
核心目标
二、光模块基础认知
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| 实现电 - 光、光 - 电信号转换，是 5G 承载网络互连的核心单元 |
| 光发射组件（TOSA，含激光器）、光接收组件（ROSA，含光探测器）、驱动电路、光 / 电接口 |
| 封装：SFP28、QSFP28、CFP2、QSFP-DD、OSFP 等；速率：10Gb/s、25Gb/s、50Gb/s、100Gb/s、400Gb/s 等；传输距离：100m、10km、20km、40km、80km 及以上；调制格式：NRZ、PAM4、DP-QPSK/n-QAM 等；工作温度：商业级（0~70℃）、工业级（-40~85℃） |
| 激光器：VCSEL、FP、DFB、EML；光探测器：PIN、APD |
三、5G 承载应用场景及需求
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| | | | 客户接口：25Gb/s（eCPRI）、N×10/25Gb/s（CPRI）；线路接口：10/25/100Gb/s（灰光 / 彩光） | 需满足工业级温度（-40~85℃）、低成本、高可靠性 |
| | | | 初期：10/25Gb/s；规模商用：N×25/50/100Gb/s | |
| | | | 初期：25/50/100Gb/s；规模商用：N×100/400Gb/s | |
四、关键光模块技术方案
（一）前传关键技术方案
25Gb/s 双纤双向灰光模块
25Gb/s 单纤双向（BiDi）灰光模块
25Gb/s 可调谐彩光模块
100/200Gb/s 单纤双向灰光模块
（二）中回传关键技术方案
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| | | | | IEEE 802.3cc 规范，CCSA 行标 2019 年报批 |
| | | | 10km：DFB+PIN；40km：EML+APD | IEEE 802.3cd（10km）、802.3cn（40km）规范中 |
| | | | | 100/200GbE 已规模商用，400GbE 2019 年下半年商用 |
| | | | | OIF 发布 CFP2-DCO 规范，400ZR 标准制定中 |
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五、产业发展分析
（一）产业化水平
（二）核心芯片国产化差距
国外水平：商业级 / 工业级 25G/50G EML 激光器、窄线宽可调激光器、100Gb/s 相干集成芯片、PAM4 DSP 等已成熟量产；
国内水平：多数核心芯片处于研发阶段，仅部分中低速芯片具备产业化能力，与国外差距显著。
（三）产业测评结果
参测模块：涵盖 8 种类型（25Gb/s 双纤双向 300m/10km、25Gb/s 单纤双向 10/20km 等），涉及光迅、海信、新易盛等国内外厂商；
核心结论：
（四）产业发展建议
指标优化：放宽前传链路预算、相干光模块 OSNR 指标、硅基相干模块输出功率要求；
方案聚焦：前传聚焦 25Gb/s 双纤双向 300m、单纤双向 10/15km，中回传重用数据中心 / 传送网成熟方案；
核心突破：推进工业级激光器芯片替代、硅光集成芯片研发、DSP 等 IC 国产化。
六、总结与展望
技术层面：需收敛光模块技术方案，避免市场碎片化，通过规模效应降低成本；
产业层面：国内光模块整机研发紧跟国外，但核心芯片亟待突破，需设备商牵引与产业生态协同；
未来方向：持续推进标准制定、技术验证与国产化突破，支撑 5G 规模化部署。
4. 关键问题
问题 1：5G 前传与中回传场景对光模块的核心差异化需求是什么？
答案：核心差异集中在传输距离、速率、环境适应性三方面：① 传输距离：前传 < 10/20km，中回传 < 40~80km（汇聚层）/ 数百 km（核心层 / 干线）；② 速率要求：前传以 25Gb/s 为主，中回传覆盖 25Gb/s~400Gb/s，规模商用后需支持 N×100/400Gb/s；③ 环境适应性：前传需满足 - 40~85℃工业级温度（AAU 全室外部署），中回传以商业级 / 工业级为主，环境要求相对宽松；此外，前传更强调低成本，中回传更注重长距离传输稳定性与多协议支持。问题 2：当前 5G 承载光模块产业面临的核心瓶颈及突破建议是什么？
答案：核心瓶颈：① 技术方案分散，导致市场碎片化，研发与运维资源浪费；② 核心光电芯片国产化不足，25G/50G EML 激光器、PAM4 DSP 等关键芯片依赖国外；③ 部分高速模块（如 400Gb/s 相干）技术不成熟，异厂家互通存在风险。突破建议：① 技术收敛：聚焦 25Gb/s 双纤双向 300m、单纤双向 10/15km 等主流方案，避免过度差异化；② 资源重用：复用数据中心、传送网成熟技术与封装，降低研发成本；③ 国产化突破：重点攻关工业级激光器、硅光芯片、DSP 芯片，通过设备商与芯片商协同加速验证量产；④ 标准协同：推进 IEEE、CCSA 等标准统一，解决波长方案不统一、互通性不足问题。问题 3：25Gb/s 和 50Gb/s 光模块作为 5G 承载的核心速率，其关键技术路径与产业化现状有何不同？
答案：① 25Gb/s 光模块：技术路径以 NRZ 调制为主，前传场景支持超频（10G 芯片）或 PAM4 方案，封装采用 SFP28，传输距离覆盖 300m~20km；产业化现状成熟，双纤双向 300m/10km 已批量量产，单纤双向处于样品阶段，核心依赖 10G/25G DFB/EML 激光器，国内部分方案可实现量产。② 50Gb/s 光模块：技术路径以 PAM4 调制为核心（基于 25G 波特率芯片），封装采用 QSFP28/SFP56，传输距离 10~40km；产业化现状滞后于 25Gb/s，10km 规格已批量量产，40km 及单纤双向处于小批量 / 样品阶段，核心依赖高线性度驱动 / TIA 芯片与 PAM4 DSP，国内芯片仍处于研发阶段，部分整机方案需依赖国外核心器件。 
