文章总结： 白皮书系统梳理5G承载前传与中回传对光模块的差异化需求，给出25G-400G速率选型、封装与调制方案，指出国产核心光电芯片差距，提出聚焦主流方案、重用数据中心技术、突破工业级激光器与DSP国产化三大举措，以降低占设备成本50-70%的光模块费用，支撑5G规模部署。
综合评分： 78
文章分类： 安全建设,技术标准,解决方案,5G安全,供应链安全

5G 承载光模块白皮书

原创

guowei

网络安全直通车

2026年1月9日 10:48
北京

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

| 核心维度 | 关键信息 |
| — | — |
| 核心功能 | 实现电 – 光、光 – 电信号转换，是 5G 承载网络互连的核心单元 |
| 核心组件 | 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 |
| 分类方式 | 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℃） |
| 核心器件 | 激光器：VCSEL、FP、DFB、EML；光探测器：PIN、APD |

三、5G 承载应用场景及需求

| 场景类型 | 网络分层 | 传输距离 | 组网拓扑 | 核心速率要求 | 关键特性 |
| — | — | — | — | — | — |
| 前传 | 城域接入层 | <10/20km | 星型为主、环网为辅 | 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 |
| 中回传 | 城域汇聚层 | <40km | 环网为主，少量链型 / 星型 | 初期：10/25Gb/s；规模商用：N×25/50/100Gb/s | 支持以太网、OTN 协议，需兼顾速率与传输稳定性 |
| 中回传 | 城域核心层 / 省内干线 | <40~80km / 数百 km | 环网 / 双上联链路 | 初期：25/50/100Gb/s；规模商用：N×100/400Gb/s | 需支持长距离传输，部分场景需相干技术 |

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

| 速率类型 | 传输距离 | 封装方式 | 调制格式 | 核心器件 | 标准化进展 |
| — | — | — | — | — | — |
| 25Gb/s 双纤双向 | 40km | SFP28 | NRZ | EML 激光器 + APD 探测器 | IEEE 802.3cc 规范，CCSA 行标 2019 年报批 |
| 50Gb/s 单纤 / 双纤双向 | 10~40km | QSFP28/SFP56 | PAM4 | 10km：DFB+PIN；40km：EML+APD | IEEE 802.3cd（10km）、802.3cn（40km）规范中 |
| 100/200/400Gb/s 灰光 | 40~80km | QSFP28/QSFP-DD/OSFP | PAM4 | EML/PIN/APD | 100/200GbE 已规模商用，400GbE 2019 年下半年商用 |
| 低成本高速相干 | 80km 及以上 | CFP2-DCO | PM-QPSK/8-QAM | IC-TROSA+ITLA | OIF 发布 CFP2-DCO 规范，400ZR 标准制定中 |
| 非相干 50/100Gb/s 彩光 | 40km 及以内 | – | PAM4 | 固定波长 DWDM 激光器 | 需外置光放大器，应用前景待研究 |

五、产业发展分析

（一）产业化水平

| 应用场景 | 速率 | 光模块类型 | 产品化能力 |
| — | — | — | — |
| 前传 | 25Gb/s | 双纤双向 300m/10km、CWDM 10km | 批量量产 |
| 前传 | 25Gb/s | 单纤双向 10/15/20km | 样品阶段 |
| 前传 | 25Gb/s | 可调谐彩光 | 在研阶段 |
| 前传 | 100/200Gb/s | 4WDM 10km、单纤双向 10km | 批量 / 小批量 |
| 中回传 | 50Gb/s | PAM4 10km | 批量量产 |
| 中回传 | 50Gb/s | PAM4 40km、单纤双向 10/40km | 小批量 / 样品 |
| 中回传 | 100/200Gb/s | 灰光 / 相干 | 批量量产 |
| 中回传 | 400Gb/s | 灰光 / 相干 | 样品 / 在研 |

（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。

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本文转载自：网络安全直通车 guowei《5G 承载光模块白皮书》