第五代移動通信（5G）技術即將邁入商用化進程，其新型業務特性和更高指標要求對承載網絡架構及各層技術方案均提出了新的挑戰。光模塊是5G網絡物理層的基礎構成單元，廣泛應用於無線及傳輸設備，其成本在系統設備中的佔比不斷增高，部分設備中甚至超過50~70%，是5G低成本、廣覆蓋的關鍵要素。
一、 25Gb/s雙纖雙向灰光模塊
40km的25Gb/s雙纖雙向光模塊需採用25G波特率的EML激光器和APD探測器。IEEE 802.3cc 已定義10km/40km 25GbE單模光纖接口，CCSA已完成相關標準制定工作，預計2019年報批。
二、 50Gb/s單纖雙向/雙纖雙向灰光模塊
50Gb/s光模塊的典型傳輸距離在40km及以內，技術方案主要基於25G波特率的光芯片和脈幅調製（PAM4）調製格式，對高線性度激光器驅動器和跨阻放大器要求較高。目前IEEE 802.3cd已經規範了傳輸距離為10km的單通道50Gb/s光接口，IEEE802.3cn正在規範傳輸距離為40km的50Gb/s光接口。50Gb/s 10km光模塊可採用25G波特率的DFB激光器和PIN探測器實現；40km光模塊需採用25G波特率的EML激光器和APD探測器實現。
對上下行時延對稱性要求較高的應用場景可採用50Gb/s BiDi光模塊，相關標準IEEE 802.3cp正在規範，擬採用WDM技術方案，結合方案成本與供應鏈成熟度考慮，具體波長對選擇建議如表1所示。
表1 50Gb/s BiDi光模塊波長對建議
考慮光纖類型、傳輸距離、激光器波長與溫度漂移等因素，白皮書分別對10km和40km BiDi光模塊的收發路徑時延抖動進行了測算分析。以G.652D光纖為傳輸介質， 10km BiDi光模塊在波長極限偏移條件（±10nm）下的時延差最大變化量為2.96191ns，如表2所示。
表 2 10km Bidi 光模塊波長偏移引入的時延抖動
40km BiDi光模塊由於激光器採用溫度控制，波長偏移範圍略小，時延差最大變化量為1.23670ns，如表3所示。
表3 40km Bidi 光模塊波長偏移引入的時延抖動
三、 100/200/400Gb/s灰光模塊
100/200/400Gb/s光模塊的典型傳輸距離為40km~80km，其中100Gb/s主要採用基於25G波特率芯片的NRZ或PAM4調製格式，200Gb/s和400Gb/s主要採用25G或50G波特率的PAM4調製格式。IEEE 802.3ba、802.3bs、以及PSM4、 CWDM4、4WDM等MSA已規範100/200/400GbE單模光纖傳輸500m、2km、10km，以及100GbE單模光纖傳輸20/40km的光接口指標，技術方案及相關產品已基本成熟，其中，100/200GbE已實現規模商用，400GbE預計在2019年下半年逐步商用。IEEE 802.3cn/ct目前正在制定200GbE和400GbE 40km及以上、100GbE 80km及以上傳輸距離的光接口指標，預計2020年左右制定完成。
四、 低成本高速相干光模塊
低成本相干光模塊的典型傳輸距離為80km及以上，主要速率包括100/200/400Gb/s，典型實現方案發送側採用偏振複用（PD）n-QAM調製格式，接收側採用基於DSP的相干接收等技術。100/200Gb/s相干可插拔光模塊（CFP/CFP2-DCO）已逐步在傳送網和數據中心互聯（DCI）設備中規模商用。OIF在2018年10月正式發佈了CFP2-DCO規範，目前正在制訂針對80~120km傳輸距離的400ZR標準，另外ITU-T SG15 Q6的G.698.2標準正在開展基於200/400Gb/s相干技術的80km和450km量級傳輸距離規範制定。
五、 非相干50/100Gb/s彩光模塊
非相干DWDM彩光模塊的典型傳輸距離為40km及以內，目前主流方案採用PAM4技術。非相干50/100Gb/s光模塊採用固定波長DWDM激光器和PAM DSP芯片，相對於相干光模塊具有一定的成本優勢，兩者關鍵器件的比較如表4所示。
表4 相干與非相干光模塊用關鍵器件比較
當傳輸距離大於15~20km時，非相干光模塊需外置光放大器和色散補償模塊（DCM），這將一定程度上增加線路成本和維護複雜度，具體應用前景待研究。
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