在这个信息爆炸的时代,数据传输已经成为我们生活中不可或缺的一部分。而在众多的数据传输方式中,光纤通信以其高速、高带宽、低损耗的特点,成为了现代通信的主流。而在这个光纤通信的背后,有一个神奇的器件在默默地发挥着作用,那就是光模块。那么,光模块究竟是什么呢?它又是如何工作的呢?本文将为您揭开光模块的神秘面纱。
光模块的组成结构
光模块,英文名叫Optical Module。Optical,意思是“视力的,视觉的,光学的”。
准确来说,光模块是多种模块类别的统称,具体包括:光接收模块,光发送模块,光收发一体模块和光转发模块等。
现今我们通常所说的光模块,一般是指光收发一体模块光模块主要负责物理层的工作,这是OSI模型中的基础层次。其主要功能是执行光电转换,这是一种基本的数据传输过程。具体来说,光模块能够将光信号转换为电信号,反之亦然。这种转换过程在许多现代通信系统中都起着至关重要的作用。
虽然看似简单,但实现过程的技术含量并不低。
一个光模块,通常由光发射器件(TOSA,含激光器)、光接收器件(ROSA,含光探测器)、功能电路和光(电)接口等部分组成。
- 光接收组件TOSA : 激光器、金属结构件和陶瓷插芯等
- 光接收组件ROSA:PIN或APD检测器、前置放大器机其他结构件
- 光发射接收组件BOSA:激光器、检测器、光学滤波片,金属件、陶瓷套管和插芯
光模块的封装
光模块的封装方式有很多种,其中最常见的有SFP、SFP+、XFP、QSFP+、QSFP28等。
光模块封装的作用是将电芯片和光收发组件焊接到PCB板上组成光模块,同时保护电芯片和光收发组件,使其具有良好的机械强度和电气性能。
光模块的应用场景确实非常多样,这也是导致封装标准多样化的一个重要原因。不同的传输距离、带宽需求和使用场所,都需要使用不同类型的光纤和光模块
简单罗列了一下包括封装在内的光模块分类方式,如下表所示:
GBIC
GBIC,就是Giga Bitrate Interface Converter(千兆接口转换器)。
在2000年之前,GBIC是最流行的光模块封装,也是应用最广泛的千兆模块形态。
SFP
因为GBIC的体积比较大,后来,SFP出现,开始取代GBIC的位置。
SFP,全称Small Form-factor Pluggable,即小型可热插拔光模块。它的小,就是相对GBIC封装来说的。
SFP的体积比GBIC模块减少一半,可以在相同的面板上配置多出一倍以上的端口数量。在功能上,两者差别不大,都支持热插拔。SFP支持最大带宽是4Gbps。
XFP
XFP,是10-Gigabit Small Form-factor Pluggable,一看就懂,就是万兆SFP。
XFP采用一条XFI(10Gb串行接口)连接的全速单通道串行模块,可替代Xenpak及其派生产品。
SFP+
SFP+,它和XFP一样是10G的光模块。SFP+的尺寸和SFP一致,比XFP更紧凑(缩小了30%左右),功耗也更小(减少了一些信号控制功能)。
SFP28
速率达到25Gbps的SFP,主要是因为当时40G和100G光模块价格太贵,所以搞了这么个折衷过渡方案。
光模块关键参数标准
光模块的关键性能指标包括:发送光功率、接收光功率、接收灵敏度、消光比和过载光功率等
- 发送光功率:指光模块在正常工作条件下发送端光源输出的光功率,可以理解为光的强度,单位为W或mW或dBm。其中W或mW为线性单位,dBm为对数单位。在通信中,我们通常使用dBm来表示光功率,0dBm的光功率对应1mW。
- 接收光功率: 指光模块在一定的误码率(BER=10-12)条件下,接收端组件能接收的平均光功率范围。上限值为过载光功率,下限值为接收灵敏度最大值。
- 过载光功率: 又称饱和光功率,指的是在一定的传输速率下,维持一定的误码率(BER=10-12)时接收端组件所能接收的最大输入平均光功率,单位:dBm。
- 接收灵敏度:指的是在一定的传输速率下,维持一定的误码率(BER=10-12)时接收端组件所能接收的最小平均输入光功率,单位:dBm。
光模块是怎么命名
每一种光模块厂商都有自己的命名规则,有些厂商的产品型号直接可以看出该模块的一些基本信息,例如:SFP-GE-MM-850-SR。其中,SFP表示光模块的封装类型为SFP;GE表示光模块的传输速率为1G;MM表示光模块连接距离为多模;850表示光模块的发射光功率为850mW;SR表示该模块是热插拔式的。
交换机上查看光模块信息示例
华为设备接口光模块信息:执行命令display transceiver [ interface interface-type interface-number | slot slot-id ] [ verbose ]
,查看设备接口上的光模块信息。
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-Ethernet-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
-------------------------------------------------------------------
个别参数详细说明:
项目 | 描述 |
Common information | 表示光模块的常规信息。 |
Transceiver Type | 表示光模块类型。 |
Connector Type | 表示接口类型。 |
Wavelength (nm) | 表示光波波长。 |
Transfer Distance (m) | 表示光波传输距离。50um/125um表示光纤的直径,OM2表示光纤的等级。 |
Digital Diagnostic Monitoring | 表示光模块诊断信息是否监控。 |
Vendor Name | 表示光模块制造厂商名称。如果显示内容为“HUAWEI”,表示是经过华为数据中心交换机认证的光模块;其他的显示内容表示是非华为数据中心交换机认证光模块。 |
Vendor Part Number | 表示光模块制造厂商编号。 |
Ordering Name | 表示光模块对外型号。 |
Manufacture information | 表示光模块制造信息。 |
Manu. Serial Number | 表示光模块生产序列号。 |
Manufacturing Date | 表示光模块生产日期。 |
Alarm information | 表示光模块告警信息。 |
Diagnostic information | 表示光模块诊断信息。如果显示为“-”,则表示该光模块不支持获取此信息或信息不精确。 |
Temperature (Celsius) | 表示光模块当前温度。 |
Voltage(V) | 表示光模块当前电压。 |
Bias Current (mA) | 表示光模块当前电流。说明: 如果接口支持拆分,当接口插入光模块后,会显示光模块中每条Lane的当前电流。每条lane的当前电流值均应在Bias Low Threshold (mA)~Bias High Threshold (mA)范围内才能保证模块正常工作。 |
Bias High Threshold (mA) | 表示光模块电流上限。 |
Bias Low Threshold (mA) | 表示光模块电流下限。 |
Current RX Power (dBm) | 表示当前光模块接收功率。说明: 如果接口支持拆分,当接口插入光模块后,会显示光模块中每条Lane的当前接收功率。 |
Default RX Power High Threshold (dBm) | 表示默认光模块接收功率上限。 |
Default RX Power Low Threshold (dBm) | 表示默认光模块接收功率下限。 |
Current TX Power (dBm) | 表示当前光模块发送功率。说明: 如果接口支持拆分,当接口插入光模块后,会显示光模块中每条Lane的当前发送功率。 |
Default TX Power High Threshold (dBm) | 表示默认光模块发送功率上限。 |
Default TX Power Low Threshold (dBm) | 表示默认光模块发送功率下限。 |