通信界的魔法師：左手轉(zhuǎn)成光右手化成電

時(shí)間：2021-08-19 16:35:15

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[導(dǎo)讀]100多年來，人類從簡(jiǎn)單的電報(bào)通信發(fā)展到如今的5G通信，生活發(fā)生了翻天覆地的變化，直播、VR/AR、超清視頻會(huì)議、遠(yuǎn)程醫(yī)療、自動(dòng)駕駛和智能家居等應(yīng)用越來越廣泛。而所有這些，都需要基于高速的數(shù)據(jù)傳輸。因?yàn)楦咚傩盘?hào)在銅纜中迅速衰減而無法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳輸，同時(shí)，由于光比無線電信號(hào)的傳輸頻...

100多年來，人類從簡(jiǎn)單的電報(bào)通信發(fā)展到如今的5G通信，生活發(fā)生了翻天覆地的變化，直播、VR/AR、超清視頻會(huì)議、遠(yuǎn)程醫(yī)療、自動(dòng)駕駛和智能家居等應(yīng)用越來越廣泛。而所有這些，都需要基于高速的數(shù)據(jù)傳輸。

因?yàn)楦咚傩盘?hào)在銅纜中迅速衰減而無法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳輸，同時(shí)，由于光比無線電信號(hào)的傳輸頻率高出1000倍以上，有效提高了信息的傳輸速率；于是，光纖逐漸成為了主流的傳輸介質(zhì)。

在計(jì)算機(jī)、存儲(chǔ)器、交換機(jī)內(nèi)部，數(shù)據(jù)是以電信號(hào)的形式處理和傳遞的。那么，如何把電信號(hào)轉(zhuǎn)化成光信號(hào)進(jìn)入光纖？又或者如何把光纖中的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，接入到通信系統(tǒng)中呢？

于是，光模塊——通信界的魔法師，就此應(yīng)運(yùn)而生！他實(shí)現(xiàn)了光電轉(zhuǎn)換。

光模塊的江湖地位

光模塊從誕生至今，一直擁有著不可撼動(dòng)的江湖地位！通信界的大佬們這么評(píng)價(jià)：

“沒有光模塊就沒有光通信?！?/span>

“光模塊是所有5G承載技術(shù)都需要的?！?/span>

“無論哪種5G承載標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)，最終都離不開光模塊的支持，長(zhǎng)距離、低成本、高速率的光模塊是實(shí)現(xiàn)5G低成本廣覆蓋的關(guān)鍵要素?！?/span>

……

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光模塊的功能

光模塊通常由光發(fā)射組件（含激光器）、光接收組件（含探測(cè)器）、驅(qū)動(dòng)電路和光電接口等組成，結(jié)構(gòu)如下圖所示。

光模塊結(jié)構(gòu)示意圖（SFP 封裝）

在光通信中，信息的傳送與接收都是靠光模塊來實(shí)現(xiàn)的：

1. 在發(fā)送端，光模塊完成電/光轉(zhuǎn)換。

2. 光在光纖中傳輸。

3. 在接收端，光模塊實(shí)現(xiàn)光/電轉(zhuǎn)換。

光模塊的功能

光模塊的發(fā)展

光模塊是5G網(wǎng)絡(luò)物理層的基礎(chǔ)構(gòu)成單元，廣泛應(yīng)用于無線及傳輸設(shè)備。面向5G承載，25/50/100 Gb/s高速光模塊將逐步在前傳、中傳和回傳接入層引入，N×100/200/400 Gb/s高速光模塊將在回傳匯聚和核心層引入。

光模塊的發(fā)展趨勢(shì)和技術(shù)路線，如下圖所示。

下面從光模塊的3個(gè)主要特征來介紹。

1.封裝形式

封裝形式標(biāo)準(zhǔn)的確定，使得各個(gè)廠商生產(chǎn)的光模塊得以兼容、互聯(lián)互通。

封裝形式是光模塊最重要的特征。隨著光電子器件的發(fā)展，器件和芯片帶寬逐漸增加。器件和芯片的帶寬增加，伴隨著光子集成技術(shù)的發(fā)展，光模塊也實(shí)現(xiàn)了更高速率傳輸，更小尺寸封裝。

下圖展示了光模塊封裝形式的發(fā)展。

2.傳輸速率

高速率的數(shù)據(jù)傳輸，使得5G的各種應(yīng)用成為可能。

傳輸速率指每秒傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)，單位為Mb/s或Gb/s。光模塊從早期的155 Mb/s，逐漸攀升：622 Mb/s、1.25Gb/s、2.5Gb/s、10Gb/s、25、50、100 Gb/s、200 Gb/s、400 Gb/s、800 Gb/s。

為了實(shí)現(xiàn)更高的速率，通常有以下3種解決方案：

3.傳輸距離

在光通信領(lǐng)域，更快更遠(yuǎn)一直是通信人的不懈追求。

光模塊傳輸距離，前期主要有SR（100 m）、LR（10 km）、ER（40 km）、ZR（80 km）幾種，隨著數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，為了更具性價(jià)比的布線，又進(jìn)一步衍生出了DR（500 m）、FR（2 km）兩種傳輸距離。常見的光模塊傳輸距離如下：

速率越高傳輸?shù)木嚯x越短。如果距離超過了上述極限，可以使用EDFA（Erbium Doped Fiber Amplifier，摻鉺光纖放大器）等光纖放大器放大微弱的光信號(hào)，使其傳輸更遠(yuǎn)；或者使用相干光模塊傳輸。當(dāng)然兩者都不便宜，需要付出額外的成本。?

伴隨著5G時(shí)代的到來，物聯(lián)網(wǎng)的普及，產(chǎn)生的信息呈爆炸式增長(zhǎng)，對(duì)整個(gè)通信系統(tǒng)基礎(chǔ)的物理層提出了更高的傳輸性能要求。光模塊作為重要的組成部分，必將持續(xù)為通信發(fā)展貢獻(xiàn)必要的力量！

我們是一群平均從業(yè)年限5 的通信專業(yè)工程師。

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