随着数据通信和电信传输技术的快速发展,光网络信息容量激增,高速带宽的光模块是光通信领域的一大研究生产热点。目前我国正处于100G迈向400G光网络的历史机遇期,5G时代的来临会带来数千万量级的光模块的用量,未来几年内的光模块市场将拥有300多亿的市场份额。
当前数据中心的应用正处于100G光模块高速发展的时期。2010年,100G光通信技术标准就已在ITU-T(国际电联)、IEEE、OIF获得通过。三大标准组织依次规定了100G线路侧、用户侧以及Interworking的100G技术标准。随后在全球运营商的广泛关注和推动下,产业链各环节(光模块、光传输设备、路由器设备、测试仪表)纷纷快速推进100G的商用化进程。
光模块简介
光模块是在光通信系统中进行光信号和电信号转换的器件,其基本结构包括:激光器(TOSA)+驱动电路,检测器(ROSA)+接收电路,复用器(MUX),解复用器(DEMUX),接口,辅助电路以及外壳等。
根据不同场景的应用,衍生出不同种类的光模块。具体场景有:数据中心内部、数据中心互连、城域网、核心网、5G前传网络等等。再由封装形式、传输速率、单模多模、插拔模式、工作温度以及是否可进行数字诊断等要素,光模块的品种则更多。
受技术升级、成本下降等因素驱动,光模块不断“高速化、小型化、集成化”。QSFP(四通道SFP接口)系列由于其高速、高密度、可热插拔等特点,越来越获得市场的欢迎,是数通光模块最主要的封装形式。对于100G光模块而言,SR/LR主要采用QSFP28封装,而ER更多采用CFP4封装。
光模块标准
光模块的传输距离分为短距(2km及以下)、中距(2--40km),长距(40km及以上)几种;目前数据通信光模块中,中短距占据主要市场份额。
光模块的关键标准组织主要有两个,IEEE和MSA(Multi Source Agreement,多源协议),两者之间互补而又互相借鉴。其中100GBASE开头的标准都是IEEE802.3提出的
100GBASE-LR4名称中,LR表示long reach,即10Km,4表示四通道,即4*25G,组合在一起为可以传输10Km的100G光模块。
自100G网络问世后,IEEE、多源协议(MSA)行业联盟等机构都针对100G光模块制定了多个标准。以100G光模块为例,IEEE定义的标准有100GBASE-SR4、100GBASE-LR4、100GBASE-SR10等,多源协议(MSA)有100G PSM4、100G CWDM4、100G CLR4、100G SWDM4等。
在众多标准中,多源协议(MSA)行业组织制定的PSM4和CWDM4标准更加适合现在市场上主流的100G QSFP28光模块。下表是一些常见100G光模块标准的具体情况。
除了以上所说的基本标准之外,若要大规模应用于数据中心,光模块还有成本、功耗、可靠性以及兼容性方面的要求。