世界电信日，光为带您了解光模块发展史

5/18/2020，光纤在线讯     1969年的今天，国际电信联盟ITU第二十四届行政理事会正式通过决议，决定把国际电信联盟的成立日——5月17日定为“世界电信日（World Telecommunications Day）”。过去的一百多年，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，线上教学/直播、VR、超清视频会议、无人驾驶和远程医疗等应用使用越来越广泛，而所有的这些都要基于高速数据的传输。由于高速信号在铜缆中迅速衰减无法实现长距离传输，光纤逐渐成为了传送的主流介质，利用光纤光缆传播光波信号的通信方式被我们称之为光纤通信系统。在交换机、存储器、计算机内部，数据是以电信号的形式处理、传递，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上述系统中呢？光模块就被设计了出来完成这个功能！接下来，由光为来为大家介绍下光模块发展史。

90年代之前，光模块都是由设备厂商自己设计制造，外形尺寸和机电接口全凭工程师心情，根本没有兼容性一说，这样在运营商中互通互联造成诸多问题。90年代中期，运营商和主要设备商坐到一起成立了MSA组织，推动了光模块的标准化，光模块由此进入了快速发展的通道。下面，从光模块三个主要特征来介绍：

||| 封装

封装形式是光模块的最重要特征。最早的封装形式是1*9，然后GBIC、SFF、SFP、Xenpak、X2、XFP等纷至沓来。由于时代的限制，2000年代早期的10G光模块做得无比笨重，比如Xenpak、X2，到现在已被淘汰，被小巧的SFP+代替。

经过20多年的大浪淘沙，SFP（小型可插拔）封装形式绽放灿烂光辉，获得市场的青睐。10G主流封装是SFP的进化版SFP+，XFP只占少量份额；40G市场上只有QSFP+封装，除此之外，别无选择；在100G市场，大家原本以为CFP系列封装能和QSFP28二分天下，谁知只是昙花一现，CFP系列现在只得龟缩到长途干线系统一隅。后面的50G、200G、400G系列封装也是SFP后代的天下：QSFP28、QSFP56、QSFP-DD、OSFP。SFP家族一时风光无限。

然而，世道无常，月满则亏。在即将到来的800G、1.6T速率上，SFP这种小型可插拔形式能否胜任， Combo+硅光技术将会否取代可插拔模块？很多人持怀疑态度，可插拔光模块面临严峻挑战。10年后光模块会变成怎样呢？谁也说不准，但是我们认为可插拔模块至少在电信领域还会拥有一席之地。




||| 速率 

早期的光模块从一开始155Mb/s(一秒钟传输约155百万个比特)，而后逐渐攀升：622Mb/s，1.25Gb/s，2.5Gb/s，10Gb/s，现在批量生产的单路激光光模块SFP28速率达到了25G/s，4路激光的商用光模块的QSFP28光模块已经达到了100G/s的速率。光模块要想实现更高的速率，只有提高光源波特率、提高通道数以及高阶调制三种解决方案。提高光源波特率面临着III-V族半导体激光器性能瓶颈。目前设备商推出的50G光源解决方案均为外调制的EML。提高并行通道数则会面临着体积、功耗、散热等设计封装难点，并且增加了客户的光纤资源成本。高阶调制主要有PAM4或相干调制两种，PAM4是目前传统方案下400G光模块最常用提高单通道速率的方法，较 NRZ 调制速率提高了2倍，但相应增加了DSP和CDR芯片成本。目前各个器件巨头都在抢占高端领域400G QSFP-DD模块的市场，并且QSFP-DD800MSA工作组的成立也官宣了800G高速光模块领域的战斗正在酝酿，相信在未来将会掀起一场光模块的速度竞赛。




||| 距离

在光通信领域，更快更远一直是通信人的不懈追求。1.25GSFP光模块可以传输160公里，10G SFP+光模块最远能传输100公里，25G SFP28模块可以传40里，速率越高传输的距离越短。如果距离超过了上述极限，我们可以使用和掺铒光纤放大器（EDFA）放大微弱的光信号，使其传输更远；或者使用相干光模块来传输。当然两者都不便宜，需要付出额外的成本。

伴随着5G时代来临，互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，必将为通信发展做出应有的贡献。




世界电信日是通信行业最值得纪念的日子，它伴随着通信企业一路成长，也同时见证着光为光通信十年的辉煌。国际电信联盟（ITU）确定今年的主题为“连通目标2030：利用ICT促进可持续发展目标（SDG）的实现”，呼吁各国利用ICT作为实现“2030年可持续发展议程”和可持续发展目标的主要驱动力，推动经济、社会和环境协调、可持续发展。相信光为光通信能在5G的发展浪潮下，尽情奔涌！