Y9T58 下一代5G前传的50G PAM4光模块
5G承载光模块白皮书，2019年5G推进组发布了一次，中国刚刚启动第一步的5G部署，前传光模块方案基于25Gbps NRZ的信号做了几类不同的波长划分，灰光、BiDi和彩光、无色等等方案。
2021年Q4，推进组发布了第二个版本的更新，目的是继续推动5G的应用，这个时候，中国也相应的提出有限接入与无线接入双千兆的计划，全球有线接入PON用户，和无线接入的5G用户，中国都是市场份额最大占比，具有牵头作用。
2023年Q1，推进组发布了5G光模块的第三版，开始考虑进入大规模应用时的升级方案。
这几个版本都是公开的，可以去下载，没有话，在群里@我，可以发一下。
略解释一下这个5G前传光模块的纠结从何而来。
早期部署，整体基站的通信容量还不是特别大，采用25Gbps的光模块，3+3方式，一个基站3个天线扇区，用3个25G的光模块，对应的CO机房配3个光模块，一个6x25Gbps的结构，就满足早期的信息量。
后来，用5G的人也多，信息容量也多，就要考虑更大容量，无非是几个方案而已。
双倍，从3+3的方案，扩展一倍，6+6，光模块的方案就很容易了，25G做了这么久，产业链比较熟悉。
双倍方案，走下去压力很大
用灰光方案/BiDi方案，这些模块从3+3到6+6，就需要同时增加一倍的光纤数量。
光纤挺便宜，本身的材料费用并不高，难的是部署成本，得挖沟，得架线，得雇人....，光纤厂家很高兴，模块厂家也很高兴，芯片厂家也很高兴...这些不需要修改技术，还能多卖钱，当然高兴了，可但是运营商和咱们普通用户不高兴，这些增加的成本总得有人花钱吧。
像我这样的，上班时间属于产业链，跨到高兴的一方，下班时间属于用户，刚挣得钱还没焐热，就得再花出去，好让上班的那半天高兴高兴，这倒是以自我分裂的方式完成了情绪自循环。
这不符合咱们广大人民群众的降成本呼声。
双倍方案中的彩光方案，（好像）具有双赢的前景，光纤还是同一根，不用动，只增加信息通道，每个通道依然还是25G光模块，完成12x25G的总体信息量，除光纤厂家略不高兴外，模块厂家还是可以多卖（以为的）成熟25G方案。
好像，以为的，这个词就很重要
这一根光纤，从6波长，改成12个通道。有四种方案
第一，12个MWDM的波长
第二，12个LWDM的波长
第三，12个CWDM的波长
第四，12个DWDM的波长
第五，原来的6个波长，采用同波长BiDi方案。
这四个方案中，第一个的MWDM，光模块变的贵了，需要增加TEC，这是很大的成本，光模块厂家挣钱不容易，
MWDM还有两种思路，第一种思路是不去苛刻激光器芯片厂家，让光模块厂应改，在CWDM的6波中，挤出12个波长，通过温度改波长，是理论很简单，实际困难是温度高了吧，激光器的寿命急剧降低，这和不苛刻激光器芯片厂的初衷，不一样了。温度低了吧，我们的25G激光器用的是便宜的DFB，增益和光栅失谐，导致边模抑制比控制不住了，成了“双峰”，这和不苛刻激光器芯片厂的初衷，不一样了。
这个思路，约等于对模块厂和激光器芯片厂，提出双重压力。
第二个MWDM的思路，就是单纯的让激光器芯片厂去做新的设计，模块厂不额外升温和降温了，就妥妥的让TEC工作在正常温度。但是，这个思路需要时间成本。
基于第二个MWDM的思路，就有了第二方案的LWDM的思路，反正都是要重新设计激光器芯片，反正都在需要光模块增加TEC，那么为什么要选择大色散波段呢？ 咱让波长都归拢到小色散区间，传输性能可以提高。
这是LWDM的思路，难题是一样的，时间成本
接着就有了12个CWDM的第三个方案，前六个波长完全重用，既不需要修改波长，也不需要增加TEC，啥啥的不动，原来的（3+3）x25G的方案完全重用，重新在1550nm波段，开辟出新的（3+3）波段，这个波段以前是用子啊长距传输的，模块的成本略高，但是长距的光纤部署成本能降低。
现在5G前传不属于几百几千公里的那种长距传输，用C波段1550nm，这可就用不了便宜的DFB了，就需要用EML，好家伙，用更贵的新增波段来来局部降低原来的O波段的传统结构。这基本上就没啥大的市场价值。
DWDM，是一个节奏。咱5G前传没必要用密集波分，也没必要用C波段。
采用第五的同波长bidi方案，从模块和光纤数量来说，是所有（6+6）x25方案的最低成本属性。但是同波长的bidi，对于回波损耗，和工人的操作水平，有极高的要求。对于bidi而言，是无法识别这个能量属于反射信号，还是正常的传输信号。叠加在一起，就是MPI。
在纷纷扰扰的（6+6）x25的方案中，去年有一个方案，跳出波长的各种探索，也就是刚刚发布的这一版本中的5G前传新方案。
不去纠结波长了，完全重用原来的3+3的波长，灰光、bidi和彩光的CWDM6，完全重用。
那改的是什么？把速率提升一下，是一样的啊。我们的目的是完整这么多的信息量的转换，是吧。
这个思路，不再纠结波长规划所导致的难题，那50G的单位的bit/s，也就是一秒钟传输50x10的9次方个bit这么多的信息，依然有两种选择，
采用50G的NRZ方案，MRZ的意思是一个时间内，就制作一个bit传输，那我们就需要50GBd的带宽，从传统的17GHz一下子要提升到35GHz带宽，这压力也很大啊，成本也很高啊，... 那另一种方式是重用25G NRZ的带宽属性的光模块，通过PAM4的编码做一下bit倍增。不需要提高带宽，（感觉）沿用原来的25G激光器、探测器的产业链即可。
从NRZ到PAM4，理论带宽是一样的，PAM4的信息量是NRZ的两倍。
所以，基本上5G前传的升级方案，就确定为，不动波长，且沿用25GNRZ的DFB激光器带宽，用于25GBd，通过PAM4提高比特率，提升到50Gb/s的这个初步方案。
如果只是这么简单，挺好的。
实际上，怎么可能这么简单呢，首先PAM4的眼，成了三个。
接收端很难识别出幅度，因为光信号的能量并不“稳”，它是晃的，看起来眼图毛毛的，那是多个信号叠加后，由于每一个信号不那么稳定，探测器的接收链路这一侧，就识别不出来了。
我们看一下25G的NRZ的灵敏度，能做到-12、-14、-15dBm，或者更好，到了PAM4，一下子就被劣化了5dB，这没办法，怎么办
想办法提高一下PAM4 的眼睛睁开程度，让灵敏度略不要显得那么难看。
PAM4的眼图，横轴是时间，纵轴是幅度，非得提高幅度，从最低幅度到最高幅度，所需的信号时间长了，幅度增大，信号的变化时间是（t2-t0），幅度小的（t1-t0），二者不一样。
带宽和△t成反比，要想让眼睛睁开一些，要让信号质量好一些，那么就需要从传统的25Gb/s激光器的17GHz带宽中提高到大约19GHz带宽，才行。
刚才不是说，25G NRZ和50G PAM4的带宽一样么，是的，只看理论带宽是一样的，咱现在是用带宽换TDECQ的优化，也就是信号幅度的增大，等效降低TDECQ。
那PAM4不仅仅要求带宽就罢了，这里头还有很多事情，DFB激光器直接调制信号的话，输入电流不一样，这个调制带宽也不一样
这会导致信号劣化，NRZ不怎么明显，PAM4就非常明显了。
咱不是要提高幅度么，还很容易进入激光器的饱和区
眼图也会劣化
PAM4有了信噪比的限制、灵敏度的劣化，等效的带宽的提升、直接调制小信号带宽不足的问题，大信号的线性度问题，等等。已经压力很大了。
这时候采用灰光、BiDi，再一次重复原来的纠结，如果选择众望所归的CWDM6，那么色散很大，
色散大，无非是两种方案，降低色散，那就需要降低激光器的光谱宽度，（或者叫线宽，本质一样，只是标定略有区别），要么降低调制所产生的额外展宽，也就是啁啾。
用窄线宽激光器，得花钱吧
用EML、MZM等调制器，是能降低色散，但是得更多的花钱吧。
还有一个思路，用便宜的激光器，DFB，后头可以补偿色散啊。这些技术以前写过很多了，是吧。
考虑色散的补偿，这些补偿，也需要成本、空间
DSP，大概率会被选进来，DSP可以做色散补偿，可以修补前头的信号劣化。啥都可以，就需要有人去开发DSP的算法，这需要钱，也需要时间。
再次回到前头所有的纠结，终极目的是宣传成本最低的方案，而不是最好的方案，是吧。
DSP，很贵，同时还功耗很大。
DSP这个事情，讨论到今天，已经很难了。
接着激光器又来了，咱选3+3 的CWDM6，在25G NRZ时代，不需要TEC，便宜，是吧。
可但是到了高温，PAM4的眼图噪声非常的大，因为高温的激光器的P-I曲线更差了，常温的PAM4眼图比NRZ有压力，高温这压力大的无法承受。用TEC降降温，是激光器芯片厂家的迫切需求，可但是，回到选择这个路线的初衷，咱不就是不愿意多花钱才从一大堆波长规划中选出C（粗）WDM的个波长间隔。
这就是咱行业共同努力，一点点优化，互相帮助，解决技术困难，在2023年完成5G部署的第一个阶段后，2024年启动5G部署的第二阶段。
早些年，咱们在通信上属于跟随，基本上感受不到产业选什么不选什么，这些纠结/权衡，以及随之而来的难处。
这些年，国家实力越来越强，我们从技术上要有一定的牵引作用，那么选方向这个事情，从跟随到引领就必然需要面对这种角色的转换。
随之而来的是万难之中不得已要做出决定，且不断前进，从来就没有完美的技术方案，以前是在不断权衡，现在依然是这样
变的是，我们开始感受到这种压力
这是近三年一些资料归档，对我来说，总算是归落归落。
