在我們的日常生活中，5G這個詞彙出現的頻率越來越高，將爲光通信產業帶來新的發展機遇。包括光纖、光模塊、光接入網絡系統等的整個產業都會因5G建設而受益。其中100G光模塊甚至在5G主題投資息息相關的細分行業裏，成爲了一個新的標誌性主題行情。那麼我們就來淺析100G光模塊。
100G光模塊概念：
100G的“G”，是指光信號傳輸速率的單位，而非5G的“G”（Generation，第5代移動通信）。光模塊則指的是實現光信號和電信號之間的高速轉換的一種光器件，由光接收、光發送、激光器、檢測器等功能模塊組成。
100G光模塊封裝：
根據封裝方式的不同，100G光模塊主要有CFP／CFP2／CFP4、CXP和QSFP28三大類， QSFP28是新一代100G光模塊的封裝方式，而且現在已經成爲100G光模塊的主流封裝。
100G相關標準：
爲推動100G 光通信產業鏈的良性發展，多個光通信國際標準組織積極制定100G相關標準，涵蓋100G以太網接口、光器件、光模塊、OTN 成幀、系統架構等領域。IEEE 802.3ba涵蓋40/100G 以太網接口標準，並於2010年7月正式發佈；ITU- T G.709 定義了支持100GE的OTU4幀結構及映射協議，規範了100G單板中成幀處理要求；OIF負責制定100G 波分側光模塊電氣機械接口、軟件管理接口、集成式發射機和接收機組件、前向糾錯技術的協議規範，推動了波分側接口設計標準化；由多個光模塊廠商組成的CFP多源協議聯盟也發佈了客戶側可熱插拔光模塊硬件和軟件接口協議，併爲100G 客戶側接口制定了接口規範。
CFP MSA是第一個支持40和100GbE以太網光端機的產業標準。CFP多源協議是爲了定義一種熱插拔光模塊的封裝規格，以推動40 和100Gbit/s 應用，包括下一代高速以太網應用（40 和100GbE）。CFA 多源協議利用高級溫度管理（Advanced Thermal Manage-ment）、電磁干擾管理（EMI Management）和10Gbit/s 信號完整性（10Gbit/s Signal Integrity）等來定義光收發模塊的機械封裝、光連接器、帶插針10×10Gbit/s 電連接器，並基於MDIO 的模塊管理接口和系統控制板上的硬件。
CFP 協議包括兩部分，即硬件規格和管理接口規範。CFP3 種封裝類型下硬件規格詳細定義協議發佈時間如下：
（1）CFP Publication 於2009 年3 月23 日發佈，目前最新版本爲Publication Rev1.4。
（2）CFP2 Draft 0.0 於2012 年12 月30 日發佈，目前最新版本爲1.02013.7.31。
（3）CFP4 Draft 0.1 於2014 年3 月2 日發佈（目前唯一版本）。
CFP 管理接口規範2.0 發佈於2011 年6 月30 日，涵蓋3 種CFP 封裝類型，此前版本只支持100G 客戶側光模塊，從該版本開始新增對OIF MSA-100GLH DWDM光模塊的支持。
100G 光模塊框架結構：
（1）客戶側光模塊
如表1所示，IEEE802.3ba規定了支持100GE接口類型，即 100GBASE- SR10、100GBASE- LR10、100GBASE-LR4 和 100GBASE-ER4 等，詳細定義了各種類型支持的傳輸距離、光纖類型、支持速率和對應波長等。IEEE 802.3ba 定 義 了 100GE 的 速 率 爲103.125Gbit/s。 OIF 定 義 了 兩 種 CFP 類 型 ：4 波 長（4×25G，100GBASE- LR4/ER4）和 10 波長（10×10G，100GBASE-SR10/LR10）。
（2）線路側光模塊
DWDM 的長距傳輸主要受限於OSNR、色散、非線性效應、PMD 等物理限制。系統允許的色散容限與速率的平方成比例下降；DGD 容限與速率成反比，速率越高，系統允許的DGD 越小，而信號偏振變化的統計特性導致PMD 的光學補償方式實用困難。此外，光傳輸系統的發展趨勢是需要進一步提升光纖的頻譜利用效率，以節省光纖資源。這些限制因素和調製信號速率密切相關，調製速率越高，影響越明顯。爲解決上述問題，100G 線路側光模塊發送端使用PM-QPSK 調製技術，接收端使用相干檢測技術、DSP 技術以及FEC軟判決。
發送端使用偏振複用技術，兩路獨立的光偏振態來承載56GHz業務。每路偏振態都採用QPSK調製方式，可以進一步將波特率降低到28Gbit/s，降低了對光/電器件的帶寬要求，從而降低了系統功耗和成本。
接收端使用相干接收以及電域補償技術。其中， DSP 芯片實現功能包括CD 補償、PMD 補償、SOP 跟蹤、頻偏估計和相位恢復。相干平衡光接收機從光信號還原出兩路偏振態，並從中解調出4 路相位信息，經過A/D 轉換爲數字信號，然後經過CD 補償模塊進行色散補償，通過偏振補償模塊補償 PMD，並跟蹤線路 SOP 的旋轉進行正確的偏振解複用，之後進行頻率偏移補償和相位恢復，最後進行判決恢復出原始信號，也可以輸出軟判決信號給後續的FEC 譯碼模塊。DSP補償技術可提升OSNR 容限到近6dB，系統色散容限可以達到 40000～60000ps/nm，PMD 容限可以達到25～30ps。
在100Gbit/sWDM系統中普遍採用軟判決FEC技術。SD-FEC充分利用信道輸出波形信息，應用更豐富的採樣信息來判斷接收到的信號是“1”還是“0”，可以提供更高的解碼準確率，以此提高系統性能。對於20％開銷的理想場景，軟判決譯碼將比硬判決譯碼高出1.3dB 的理論增益性能。
100G光模塊的應用場景：
CFP/CFP2/CFP4光模塊的傳輸速率爲40G/100G，應用在以太網；同步光纖；光傳輸網絡；QSFP28光模塊的傳輸速率爲4×25-28G，應用在無線寬帶；以太網。