光纤模块光模块的一些常识知识

光纤模块光模块的一些常识知识
光模块的一些常识知识

    光纤模块的构成：有发射激（TOSA),接受（ROSSA) 线路板 IC

    外部配件

    光纤模块接口分为 FC 型、SC 型、LC 型、ST 型和 FTRJ 型。RJ45 光收发一体模块分类 按照速率分：以太网应用的 100Base（百兆）、1000Base（千兆）、10GE SDH 应用的 155M、622M、2.5G、10G 按照封装分：1×9、SFF、SFP、GBIC SFP+ XFP X2 XENPAK 1×9 封装--焊接型光模块，一般速率有 52M/155M/622M/1.25G，多采用 SC 接口 SFF 封装--焊接小封装光模块，一般速率有 155M/622M/1.25G/2.25G/4.25G，多 采用 LC 接口 GBIC 封装--热插拔千兆接口光模块，采用 SC 接口 SFP 封装--热插拔小封装模块，目前最高数率可达 155M/622M/1.25G/2.125G/4.25G/8G/10G，多采用 LC 接口 XENPAK 封装--应用在万兆以太网，采用 SC 接口 XFP 封装--10G 光模块，可用在万兆以太网，SONET 等多种系统，多采用 LC 接口

    按照激光类型分：LED、VCSEL、FP LD、DFB LD 按照发射波长分：850nm、1310nm、1550nm 等等 按照使用方式分：非热插拔（1×9、SFF），可热插拔（GBIC、SFP、XENPAK、XFP）

    光纤模块又分单模和多模 单模光纤使用的光波长为 1310nm 或 1550 nm。单模光纤的尺寸为 9-10/125μm 它的传输距离一般 10KM 20kM 40KM 70KM 120KM 多模光纤使用的光波长多为 850 nm 或 1310nm.多模光纤 50/125μm 或 62.5/125μm 两种，它的传输距离也不一样，一般千兆环境下 50/125μm 线可传 输 550M,62.5/125μm 只可以传送 330M。(2KM 550M)

    从颜色上可以区分单模光纤和多模光纤。单模光纤外体为黄色，多模光纤外体为 橘红色。 光纤模块的电频：PECL 电流：18 豪安，电压：3.3V ，5V 0~70 ,-40~70(工业级） 温度：

    光模块常用的一些符号:SX MM(850nm 550M) LX SM(1310nm 15KM) 40km） ZX（1550nm 70KM) EZX(1550nm120KM) SR LR ER ZR

    LHSM(1310nm

    长用光模块的一些技术参数： 1.155M 1310nm FP 2KM 光功率：发射-8~-19dbm，接收：《-31dbm。 电频： PCEL 温度：0~70 电压：3.3~5V 可选的 2.155M 1310nm FP 15KM 光功率：发射-8~-15dbm，接收：《-31dbm。 电频： PCEL 温度：0~70 电压：3.3~5V 可选的 3.155M 1310nmFP 40KM 光功率：发射 0~-5dbm，接收：《-35dbm。 电频： PCEL 温度：0~70 电压：3.3~5V 可选的 4.155M 1550nmDFP 80KM 光功率：发射 0~-5dbm，接收：《-34dbm。 电频： PCEL 温度：0~70 电压：3.3~5V 可选的 5.1.25G 850nm FP 550M 光功率：发射-3~-9dbm，接收：《-18dbm。 电频： PCEL 温度：0~70 电压：3.3~5V 可选的 6.1.25G 1310nm FP 15KM 光功率：发射-3~-9dbm，接收：《-20dbm。 电频： PCEL 温度：0~70 电压：3.3~5V 可选的 7.1.25G 1310nm FP 40M 光功率： 发射-3~2dbm， 接收： 《-23dbm。 电频： PCEL 温 度：0~70 电压：3.3~5V 可选的 7. 1.25G 1550nmDFP 80KM 光功率：发射-2~3dbm，接收：《-23dbm。 电频： PCEL 温度：0~70 电压：3.3~5V 可选的 8.1.25G 1550nm DFP 120KM 光功率：发射 0~4dbm，接收：《-31dbm。 电频： PCEL 温度：0~70 电压：3.3~5V 可选的 何为 GBIC？ GBIC 是 Giga Bitrate Interface Converter 的缩写，是将千兆位电信号转换为 光信号的接口器件。GBIC 设计上可以为热插拔使用。GBIC 是一种符合国际标准 的可互换产品。采用 GBIC 接口设计的千兆位交换机由于互换灵活 SFP 是 SMALL FORM PLUGGABLE 的缩写，可以简单的理解为 GBIC 的升级版本。SFP 模块体积比 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。SFP 模块的其他功能基本和 GBIC 一致。有些交换机厂商称 SFP 模块为小 型化 GBIC（MINI-GBIC）。 未来的光模块必须支持热插拔， 即无需切断电源， 模块即可以与设备连接或断开， 由于光模块是热插拔式的，网络管理人员无需关闭网络就可升级和扩展系统，对 在线用户不会造成什么影响。热插拔性也简化了总的维护工作，并使得最终用户 能够更好地管理他们的收发模块。同时，由于这种热交换性能，该模块可使网络 管理人员能够根据网络升级要求，对收发成本、链路距离以及所有的网络拓扑进 行总体规划， 而无需对系统板进行全部替换。 支持这热插拔的光模块目前有 GBIC 和 SFP，由于 SFP 与 SFF 的外型大小差不多，它可以直接插在电路板上，在封装    上较省空间与时间，且应用面相当广，因此，其未来发展很值得期待，甚至有可 能威胁到 SFF 的市场。 何为 SFF？ SFF（Small Form Factor）小封装光模块采用了先进的精密光学及电路集成工艺， 尺寸只有普通双工 SC（1X9）型光纤收发模块的一半，在同样空间可以增加一倍 的光端口数，可以增加线路端口密度，降低每端口的系统成本。又由于 SFF 小封 装模块采用了与铜线网络类似的 KT-RJ 接口， 大小与常见的电脑网络铜线接口相 同， 有利于现有以铜缆为主的网络设备过渡到更高速率的光纤网络以满足网络带 宽需求 CWDM 与 DWDM 随着 Internet 的 IP 数据业务高速增长，造成对传输线路带宽的需求不断加大。 虽然 DWDM（密集波分复用）技术作为最有效的解决线路带宽扩容的方法，但是 CWDM (粗波分复用) 技术比 DWDM 在系统成本、可维护性等方面具有优势。 CWDM 与 DWDM 皆属于波分复用技术， 都可以将不同波长的光偶合到单芯光纤中去， 一起传输。 CWDM 的 ITU 最新标准为 G.695，规定了从 1271nm 到 1611nm 之间间隔为 20nm 的 18 个波长通道，考虑到普通 G.652 光纤的水峰影响，一般使用 16 个通道。因为 通道间隔大所以，合分波器件以及激光器都比 DWDM 器件便宜

    DWDM 的通道间隔根据需要有 0.4nm,0.8nm,1.6nm 等不同间隔,间隔较小、需要额 外的波长控制器件， 所以基于 DWDM 技术的设备较之基于 CWDM 技术的设备价格高 CWDM 和 DWDM 的比较 CWDM 是 DWDM 的近亲，区别主要有两点：（1）CWDM 光波通道间距较宽，同一根 纤上复用光波长数比 DWDM 少， “粗”与“密集”称谓的来由就在于此。 CWDM （2） 光调制采用非冷却激光，用电子调谐；而 DWDM 采用的是冷却激光，用温度调谐。 由于在一个很宽的光波长区段内温度分布很不均匀， 因此温度调谐实现起来难度 很大，成本也很高。CWDM 避开了这一难点，因而大幅降低了成本，目前 CWDM 系 统成本一般只有 DWDM 的 30％。 （3）CWDM 系统的功耗和物理尺寸均比 DWDM 系统 的小得多。

    光/电收发模块符合什么国际标准？ Gigac 提供的所有 GBIC、SFP、10G 产品均符合最新的国际标准规范，Gigac 提供 的 GBIC、SFP、10G 光纤模块产品与思科、华为、3COM、中兴、Extreme、Foundry、 Juniper、凯创、北电、友讯、华三、安奈特、网件、IBM、戴尔、惠普、阿尔卡 特、合勤等众多厂家交换机、路由器、服务器、防火墙产品完全兼容。

    Gigac 专业提供热插拔光模块产品，Gigac 的竞争优势体现在三个方面：一是 Gigac 是专业的大型 Transeiver 生产厂商，拥有强大的研发和生产能力，所以 型号齐全、交货及时，常用光模块产品均有大量库存保证；二是价格优势明显， 品质优良；三是可以为用户提供更多的选择，拥有丰富的产品线。

    数字诊断功能（DDM) 在 SFF-8472 MSA 中，规范了数字诊断功能及有关 SFF-8472 的详细内容。该 规范规定，在模块内部的电路板上侦测和数字化参数信号。然后，提供经过标定 的结果或提供数字化的测量结果及标定参量。 这些信息被存贮在标准的内存结构 中，以便通过双缆串行接口读取。SFF-8472 保留了原来 SFP/GBIC 在地址 A0h 处 的地址映射，并在地址 A2h 处又新增了一个 256 字节的存贮单元。这个存贮单元 除了提供参数侦测信息外， 还定义了报警标志或告警条件， 各个管脚的状态镜像， 有限的数字控制能力和用户可写的存储单元。 以下是地址空间中保存的部分信息： 1）实时测量参数--发射光功率 Tx_power， 接收光功率 Rx_power， 温度 temp， 工作电压 Vcc，激光器偏压 Laser Bias； 2）报警或告警--Tx_faul，LOS 测量参数的报警和告警的标志位； 3）控制标志位--Tx_disable， Rate_select。 数字诊断功能的应用 光纤收发模块中的故障诊断功能为系统提供一种性能监测手段， 可以帮助系 统管理预测收发模块的寿命、隔离系统故障并在现场安装中验证模块的兼容性。 模块寿命预测 这种故障预测可以使网络管理人员在系统性能受到影响之前找到潜在的链 路故障。通过故障预告，系统管理员可以将业务切换到备份链路上或者替换可疑 器件，从而在不间断业务的情况下修复系统。 智能 SFP 提供了一种预测激光器劣化的实时的参数监测手段。 光模块内部的 光功率反馈控制单元会将输出功率控制在一个稳定的水平上，但是，随着激光器 的老化，激光器的量子效率会降低。功率的控制是通过提高激光的偏置电流 （Tx_Bias）来实现的。因此，我们可以通过监测激光的偏置电流来预测激光器 的寿命。这种方法可粗略的估计激光器的使用寿命是否接近终了。因为激光的偏 置电流与模块的工作温度及工作电压都有关系， 所以在设定偏置电流极限时需要 考虑 Temp 和 Vcc 的影响。 通过对收发模块内部的工作电压和温度进行实时监测， 可以让系统管理员发

    现一些潜在的问题：1）Vcc 电压过高，会带来 CMOS 器件的击穿；Vcc 电压过低， 激光器不能正常工作。2）接收功率太高，会损坏接收模块。3）工作温度太高， 会加速器件的老化。此外，通过对接收到的光功率的监测，可以对线路和远端发 射机的性能进行监控。 故障定位 在光链路中，定位故障的发生位置对业务的快速加载至关重要。故障隔离特 性则可以使系统管理员快速定位链路故障的位置。 此特性可以定位故障是在模块 内还是在线路上；是在本地模块还是在远端模块。通过快速定位故障，减少了系 统的故障修复时间。 故障定位中，需要综合分析状态位，管脚和测量参数。 总之， 通过数字诊断功能， 可以定位故障。 在故障定位中， 需要对 Tx_power， Rx_power， Temp，Vcc，Tx_Bias 的警告和告警状态进行综合分析。内存镜像中 的状态变量 Tx Fault 和 Rx LOS (信号丢失)都对故障的分析起着重要的作用。 兼容性验证 数字诊断的另一个功能是模块的兼容性验证。 兼容性验证就是分析模块的工 作环境是否符合数据手册或和相关的标准兼容。 模块的性能只有在这种兼容的工 作环境下才能得到保证。在有些情况下，由于环境参数超出数据手册或相关的标 准， 将造成模块性能下降， 从而出现传输误码。 工作环境与模块不兼容的情况有： 1）电压超出规定范围；2）接收光功率过载或低于接收机灵敏度；3）温度超出 工作温度范围。

    SDH 是同步数字体系(Synchronous Digital Hierarchy)的缩写，根据 ITU-T 的 建议定义，它为不同速度的数字信号的传输提供相应等级的信息结构，包括覆用 方法和映射方法，以及相关的同步方法组成的一个技术体制。 SDH 是一种新的数字传输体制，它将称为电信传输体制的一次革命。是当今世界 通信领域在传输技术方面的一个发展热点，SDH 技术的出现完全改变了光通信的 方式。 SDH 是一个将复接、线路传输及交换功能结合在一起并由统一网络管理系统进行 管理操作的综合宽带信息网。SDH 是实现高效、智能化、维护功能齐全、操作管 理灵活的现代电信网的基础，是未来信息高速公路的重要组成部分。 ——我们可将信息高速公路同目前交通上用的高速公路做一个类比：公路将是 SDH 传输系统(主要采用光纤作为传输媒介，还可采用微波及卫星来传输 SDH)信 号，立交桥将是大型 ATM 交换机 SDH 系列中的上下话量复用器(ADM)就是一些小 的立交桥或叉路口，而在“SDH 高速公路”上跑的“车”，就将是各种电信业务 (语音、图像、数据等)。

    ——SDH 技术同传统的 PDH 技术相比，有下面几个明显的优点 ——1、统一的比特率： ——在 PDH 中，世界上存在着欧洲、北美及日本三种体系的速率等级。而 SDH 中实现了统一的比特率。此外还规定了统一的光接口标准，因此为不同厂家 设备间互联提供了可能。 ——2、极强的网管能力： ——在 SDH 帧结构中规定了丰富的网管字节，可提供满足各种要求的能力。 ——3、自愈保护环： ——在 SDH 设备还可组成带有自愈保护能力的环网形式， 这样可有效地防止 传输媒介被切断，通信业务全部终止的情况。 ——4、SDH 技术中采用的字节复接技术：

    光模块功能失效分为发射端失效和接收端失效，分析具体原因，最常出现的问题 集中在以下几个方面： 1． 光口污染和损伤

    由于光接口的污染和损伤引起光链路损耗变大， 导致光链路不通。 产生的原因有： A． 光模块光口暴露在环境中，光口有灰尘进入而污染； B． 使用的光纤连接器端面已经污染，光模块光口二次污染； C． 带尾纤的光接头端面使用不当，端面划伤等； D．使用劣质的光纤连接器；