光模块的一些知识

光模块全称叫光收发一体模块(optical transceiver),是光纤通信系统的重要器件,负责将接收的光信号转化成电信号,或将输入的电信号转化成相应速率的稳定的光信号。

光模块的组成

  •   光模块由光电子器件,功能电路和光接口等组成,光电子器件包括发射和接收两部分.

      发射部分:输入一定码率的电信号经内部 的驱动芯片处理后驱动半导体激光器(LD)或发光二极管(LED)发射出相应速率的调制光信号, 其内部带有光功率自动控制电路,使输出的光信 号功率保持稳定.

      接收部分:一定码率的光信号输入模块后由光探测二极管转换为电信号.经前置放大器后输出相应码率的电信号,输出的信号一般为PECL电平.同时在输入光功率小于一定 值后会输出一个告警信号.

光模块的主要参数

  •   平均发送光功率(TxLOP:Optical Average Power) 平均发送光功率指信号逻辑为1时的光功率与为0时的光功率的算术平均值. P0 +P1 PAVG = 2(dBm)

      消光比(ER:Extinction Ratio) 信号逻辑为1时的光功率与为0时的光功率的大小之比.其计算公式为: P1ER=10log P0 (dB) ER表示消光比,单位为dB,P1和P0分别表示逻辑1及0时的光功率.

      接收灵敏度(Receiver Sensitivity) 衡量接收端为保证一定误码率(1×10exp(-12))所需接收的最小平均光功率,单位为 dBm.误码率是指在较长一段时间内,经过接收端的光电转换后收到的误码码元数与误码仪输出端给出码元数的比率.

      信号丢失指示(LOS Assert)和信号丢失恢复指示(LOS Dessert) 接收器输出一个电信号,其电位高低反映出接收器所接收的光信号强度是否足够,将该电位与预设电位比较以判定光信号是否丢失.电位比较是采用具有一定回滞效应的比较器实现,通常用预设电信号对应的光功率作为指示,单位为dBm

      眼图模板容限(EMM:Eye Mask Margin) 眼图开启度,指在最佳抽样点处眼图幅度”张开”的程度.无畸变眼图的开启度应为100[%]. 眼图模板容限是指眼图模板扩张,直到有眼图的采样点进入到扩张区域的模板最大扩张百分比

光模块的软件表示

  •   光模块的软件显示在网络设备上可以通过 display interface 来显示光模块信息, 若端口上已有光模块,会显示如下类似信息,若端口上没有插入光模块,则会显示: “NO[_]CONNECTOR”

      GigabitEthernet2/1 current state : UP

      IP Sending Frames’ Format is PKTFMT[_]ETHNT[_]2, Hardware address is 00e0-fc48-b5d5

      Description: To[_]ma5200g

      The Maximum Transmit Unit is 1500

      Media type is optical fiber, loopback not set

      Port hardware type is 1000[_]BASE[_]SX[_]MMF 2

      1000Mbps-speed mode, full-duplex mode

      Link speed type is autonegotiation, link duplex type is force link

      Flow-control is not enabled

      Port-flow-constrain has not been configured completely

      The Maximum Frame Length is 1536 XXXX[_]BASE[_]YY[_]ZZZ,

      各字段含义如下:

      XXXX 表示光模块的速率,如 100,1000

      YY 表示传输距离:

      SX 表示短距

      LX 表示长距

      LH 表示超长距

      T 表示电模块

      ZZZ 表示接口光纤类型

      MMF 表示多模

      SMF 表示单模

      在华三的设备上还可以使用 display transceiver interface 来显示光模块的主要特征参数.

      <H3C> display transceiver interface gigabitethernet 2/0/3

      GigabitEthernet2/0/3 transceiver information:

      Transceiver Type

      Connector Type

      Wavelength(nm)

      Transfer Distance(km) : 1000[_]BASE[_]LX[_]SFP : LC : 1310 : 10(9um) 3

      Digital Diagnostic Monitoring : YES

      Vendor Name

      Ordering Name : H3C : SFP-GE-LX10-SM1310

      Transceiver Type 表示光纤连接器的类型,如 SC,LC

      Wavelength(nm) 表示光模块的发送激光中心波长, 单位 nm, 一般有如下取值:850nm,1300nm,1310nm,1550nm

      Transfer Distance(xx)表示传输距离和传输介质,传输距离,对于单模模块,xx 显示为 km,其他模块 xx 显示为 m.当模块支持多种传输介质时,各个传输距离值之间用逗号分隔.距离值后面括号里 包含对应的”传输介质” .

      传输介质分为如下:

      9um:表示 9/125um 单模光纤(单模光纤的PVC套为黄色, 波长一般为 1310nm 或 1550nm)

      50um:表示 50/125um 多模光纤(多模光纤的 PVC 套为橘红色,波长一般为 850nm 或 1300nm)

      62.5um:表示 62.5/125um 多模光纤(多模光纤的 PVC 套为橘红色,波长一般为 850nm 或 1300nm)

      TP:表示双绞线 Digital Diagnostic Monitoring 表示是否支持数字诊断功能. 数字诊断功能可以显示光模块的温度,电压,接收光功率和发送光功率 Vendor Name 表示模块生产或定制厂商名称 Ordering Name 表示模块的对外型号

光模块的原理介绍

  •   通信方式以光波为载波,以光导纤维作为传输媒介

    光模块的原理图

      光源:把电信号变成光信号,输入于光纤传输.

      光检测器:把来自光纤的光信号还原成电信号,经放大,整形,再生恢复原形后输入到电端机的接收

    接收部分原理

    光模块接收部分原理

    发射部分原理

    光模块发射部分原理

光模块的种类

  •   1.RJ45电口小型可插拔模块,又称电模块或者电口模块

      2.BiDi系列单纤双向光模块(P-to-P FTTH应用)

      3.10Gbs光模块(XFP,SFP+,300pin)

      4.1×9双工,2×5,2×10等SC ST连接器光模块

      5.千兆以太网接口转换器(GBIC)模块

      6.无源光网PON( A-PON,G-PON, GE-PON)光模块

      7.小型可插拔收发光模块(SFP)

      8.40Gbs高速光模块。

      9.SDH传输模块(OC3,OC12,OC48)

      10.存储模块,如4G,8G等

光模块的测试项目

  •   OFF发送器的平均发送光功率(OFF Average Power)

      中心波长Center Wavelength:

      RMS频谱宽度RMS Spectral Width:

      边模抑制比Side Mode Suppression Ratio

      相对强度噪声Relative Intensity Noise OMA

      发送器色散与代价Transmission Dispersion and Penalty

      受压的接收器灵敏度Stressed Receiver Sensitivity in OMA (Max)

      数据相关抖动Data Dependent Jitter

      受压的眼图抖动Stressed Eye Jitter

      垂直眼图关闭代价Vertical Eye Closure Penalty

      误码率Bit Error Rate

光模块的厂商

  •   光模块主要厂商有:思科CISCO、WTD、H3C、北电NORTEL、3COM、Linksys、锐捷、网件NETGAR、友讯网络D-Link、华为、磊科Notcroe、HP、合勤、金浪、时速SPeed、TP-Link、腾达、艾迪康 诺可信NOKOXIN和融合。

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