一文掌握光模塊知識-魔扣目錄

在這個信息爆炸的時代，數據傳輸已經成為我們生活中不可或缺的一部分。而在眾多的數據傳輸方式中，光纖通信以其高速、高帶寬、低損耗的特點，成為了現代通信的主流。而在這個光纖通信的背后，有一個神奇的器件在默默地發揮著作用，那就是光模塊。那么，光模塊究竟是什么呢？它又是如何工作的呢？本文將為您揭開光模塊的神秘面紗。

光模塊的組成結構

光模塊，英文名叫Optical Module。Optical，意思是“視力的，視覺的，光學的”。

準確來說，光模塊是多種模塊類別的統稱，具體包括：光接收模塊，光發送模塊，光收發一體模塊和光轉發模塊等。

現今我們通常所說的光模塊，一般是指光收發一體模塊

光模塊主要負責物理層的工作，這是OSI模型中的基礎層次。其主要功能是執行光電轉換，這是一種基本的數據傳輸過程。具體來說，光模塊能夠將光信號轉換為電信號，反之亦然。這種轉換過程在許多現代通信系統中都起著至關重要的作用。

雖然看似簡單，但實現過程的技術含量并不低。

一個光模塊，通常由光發射器件（TOSA，含激光器）、光接收器件（ROSA，含光探測器）、功能電路和光（電）接口等部分組成。

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光接收組件TOSA : 激光器、金屬結構件和陶瓷插芯等

光接收組件ROSA：PIN或APD檢測器、前置放大器機其他結構件

光發射接收組件BOSA：激光器、檢測器、光學濾波片，金屬件、陶瓷套管和插芯

”

光模塊的封裝

光模塊的封裝方式有很多種，其中最常見的有SFP、SFP+、XFP、QSFP+、QSFP28等。

光模塊封裝的作用是將電芯片和光收發組件焊接到PCB板上組成光模塊，同時保護電芯片和光收發組件，使其具有良好的機械強度和電氣性能。

光模塊的應用場景確實非常多樣，這也是導致封裝標準多樣化的一個重要原因。不同的傳輸距離、帶寬需求和使用場所，都需要使用不同類型的光纖和光模塊

簡單羅列了一下包括封裝在內的光模塊分類方式，如下表所示：

GBIC

GBIC，就是Giga Bitrate Interface Converter（千兆接口轉換器）。

在2000年之前，GBIC是最流行的光模塊封裝，也是應用最廣泛的千兆模塊形態。

SFP

因為GBIC的體積比較大，后來，SFP出現，開始取代GBIC的位置。

SFP，全稱Small Form-factor Pluggable，即小型可熱插拔光模塊。它的小，就是相對GBIC封裝來說的。

SFP的體積比GBIC模塊減少一半，可以在相同的面板上配置多出一倍以上的端口數量。在功能上，兩者差別不大，都支持熱插拔。SFP支持最大帶寬是4Gbps。

XFP

XFP，是10-Gigabit Small Form-factor Pluggable，一看就懂，就是萬兆SFP。

XFP采用一條XFI（10Gb串行接口）連接的全速單通道串行模塊，可替代Xenpak及其派生產品。

SFP+

SFP+，它和XFP一樣是10G的光模塊。

SFP+的尺寸和SFP一致，比XFP更緊湊（縮小了30%左右），功耗也更小（減少了一些信號控制功能）。

SFP28

速率達到25Gbps的SFP，主要是因為當時40G和100G光模塊價格太貴，所以搞了這么個折衷過渡方案。

光模塊關鍵參數標準

光模塊的關鍵性能指標包括：發送光功率、接收光功率、接收靈敏度、消光比和過載光功率等

發送光功率：指光模塊在正常工作條件下發送端光源輸出的光功率，可以理解為光的強度，單位為W或mW或dBm。其中W或mW為線性單位，dBm為對數單位。在通信中，我們通常使用dBm來表示光功率，0dBm的光功率對應1mW。
接收光功率: 指光模塊在一定的誤碼率（BER=10-12）條件下，接收端組件能接收的平均光功率范圍。上限值為過載光功率，下限值為接收靈敏度最大值。
過載光功率：又稱飽和光功率，指的是在一定的傳輸速率下，維持一定的誤碼率（BER=10-12）時接收端組件所能接收的最大輸入平均光功率，單位：dBm。
接收靈敏度：指的是在一定的傳輸速率下，維持一定的誤碼率（BER=10-12）時接收端組件所能接收的最小平均輸入光功率，單位：dBm。

光模塊是怎么命名

每一種光模塊廠商都有自己的命名規則，有些廠商的產品型號直接可以看出該模塊的一些基本信息，例如：SFP-GE-MM-850-SR。其中，SFP表示光模塊的封裝類型為SFP；GE表示光模塊的傳輸速率為1G；MM表示光模塊連接距離為多模；850表示光模塊的發射光功率為850mW；SR表示該模塊是熱插拔式的。

交換機上查看光模塊信息示例

華為設備接口光模塊信息：執行命令display transceiver [ interface interface-type interface-number | slot slot-id ] [ verbose ]，查看設備接口上的光模塊信息。

100GE1/0/0 transceiver information:
-------------------------------------------------------------------
 Common information:
   Transceiver Type                      :100GBASE_CWDM4
   Connector Type                        :LC
   Wavelength (nm)                       :1301
   Transfer Distance (m)                 :2000(9um/125um SMF)
   Digital Diagnostic Monitoring         :YES
   Vendor Name                           :XXX
   Vendor Part Number                    :XXXX
   Ordering Name                         :
-------------------------------------------------------------------
 Manufacture information:
   Manu. Serial Number                   :XXXXX
   Manufacturing Date                    :2017-11-2+08:00
   Vendor Name                           :FINISAR CORP.
-------------------------------------------------------------------
 Alarm information:
    Non-Huawei-Ethe.NET-Switch-Certified Transceiver
-------------------------------------------------------------------
 Diagnostic information: 
   Temperature (Celsius)                 :38.64
   Voltage (V)                           :3.25
   Bias Current (mA)                     :40.23|36.02  (Lane0|Lane1)
                                          36.68|36.97  (Lane2|Lane3)
   Bias High Threshold (mA)              :55.00
   Bias Low Threshold (mA)               :25.00
   Current RX Power (dBm)                :-1.05|-1.02  (Lane0|Lane1)                                          
                                          0.14|0.01    (Lane2|Lane3)
   Default RX Power High Threshold (dBm) :3.50
   Default RX Power Low Threshold (dBm)  :-16.00
   Current TX Power (dBm)                :0.72|-0.14   (Lane0|Lane1)                                         
                                          -0.48|0.55   (Lane2|Lane3)
   Default TX Power High Threshold (dBm) :5.50
   Default TX Power Low Threshold (dBm)  :-8.00
-------------------------------------------------------------------

個別參數詳細說明：

項目	描述
Common information	表示光模塊的常規信息。
Transceiver Type	表示光模塊類型。
Connector Type	表示接口類型。
Wavelength (nm)	表示光波波長。
Transfer Distance (m)	表示光波傳輸距離。50um/125um表示光纖的直徑，OM2表示光纖的等級。
Digital Diagnostic Monitoring	表示光模塊診斷信息是否監控。
Vendor Name	表示光模塊制造廠商名稱。如果顯示內容為“HUAWEI”，表示是經過華為數據中心交換機認證的光模塊；其他的顯示內容表示是非華為數據中心交換機認證光模塊。
Vendor Part Number	表示光模塊制造廠商編號。
Ordering Name	表示光模塊對外型號。
Manufacture information	表示光模塊制造信息。
Manu. Serial Number	表示光模塊生產序列號。
Manufacturing Date	表示光模塊生產日期。
Alarm information	表示光模塊告警信息。
Diagnostic information	表示光模塊診斷信息。如果顯示為“-”，則表示該光模塊不支持獲取此信息或信息不精確。
Temperature (Celsius)	表示光模塊當前溫度。
Voltage(V)	表示光模塊當前電壓。
Bias Current (mA)	表示光模塊當前電流。說明：如果接口支持拆分，當接口插入光模塊后，會顯示光模塊中每條Lane的當前電流。每條lane的當前電流值均應在Bias Low Threshold (mA)~Bias High Threshold (mA)范圍內才能保證模塊正常工作。
Bias High Threshold (mA)	表示光模塊電流上限。
Bias Low Threshold (mA)	表示光模塊電流下限。
Current RX Power (dBm)	表示當前光模塊接收功率。說明：如果接口支持拆分，當接口插入光模塊后，會顯示光模塊中每條Lane的當前接收功率。
Default RX Power High Threshold (dBm)	表示默認光模塊接收功率上限。
Default RX Power Low Threshold (dBm)	表示默認光模塊接收功率下限。
Current TX Power (dBm)	表示當前光模塊發送功率。說明：如果接口支持拆分，當接口插入光模塊后，會顯示光模塊中每條Lane的當前發送功率。
Default TX Power High Threshold (dBm)	表示默認光模塊發送功率上限。
Default TX Power Low Threshold (dBm)	表示默認光模塊發送功率下限。