按波长：常规波长、CWDM、DWDM等

　　按模式：单模光纤（黄色）、多模光纤（橘红色）。

　　按使用性：热插拔（GBIC、 SFP、XFP、XENPAK）和非热插拔（1*9、SFF）

　　光收发一体模块是光通信的核心器件，完成对光信号的光-电/电-光转换由两部分组成：接收部分和发射部分。接收部分实现光-电变换发射部分实现电-光变换。

　　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囿光功率转db自动控制电路（APC），使输出的光信号功率转db保持稳定

　　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。同时在输入光功率转db小于一定值后会输出一个告警信号

　　传输速率指每秒传输比特数，单位Mb/s 或Gb/s主要速率：百兆、千兆、2.5G、4.25G和万兆。

　　光模块的传输距离分为短距、中距和长距三种一般认为2km 及以下的为短距离，10～20km 的为中距离30km、40km 及以上的为长距离。

　　■光模块的传输距离受到限制主要是因为光信号在光纤中传输时会有一定的损耗和色散。

　　? 损耗是光在光纤中传输时由于介质的吸收散射以及泄漏导致的光能量损失，这部分能量随着传输距离的增加以一定的比率耗散

　　? 色散的产生主要是因为不同波长的电磁波在同一介质中传播时速度不等，从而造成光信号的不同波长成分由于传输距离的累积洏在不同的时间到达接收端导致脉冲展宽，进而无法分辨信号值

　　? 因此，用户需要根据自己的实际组网情况选择合适的光模块鉯满足不同的传输距离要求。

　　? 中心波长指光信号传输所使用的光波段目前常用的光模块的中心波长主要有三种：850nm 波段、1310nm 波段以及1550nm 波段。

　　? 850nm 波段：多用于≤2km短距离传输

　　? 1310nm 和1550nm 波段：多用于中长距离传输2km以上的传输。

　　按光在光纤中的传输模式可将光纤分为單模光纤和多模光纤两种

　　多模光纤（MMF，Multi Mode Fiber）纤芯较粗，可传多种模式的光但其模间色散较大，且随传输距离的增加模间色散情况會逐渐加重多模光纤的传输距离还与其传输速率、芯径、模式带宽有关，具体关系请参见下表

　　单模光纤（SMF，Single Mode Fiber）纤芯较细，只能傳一种模式的光因此，其模间色散很小适用于远程通讯。

　　2. 光纤的端面与直径

　　? 按照光纤连接器连接头内插针端面分：PCSPC，UPCAPC

　　? 按照光纤连接器的直径分：Φ3，Φ2 Φ0.9

　　3. 光纤接口连接器类型

　　接口连接器用于连接可插拔模块及相应的传输媒质。光纤连接器是光纤通信系统中不可缺少的无源器件它的使用使得光通道间的可拆式连接成为可能，既方便了光系统的调测与维护又使光系统的轉接调度更加灵活。

　　按照光纤的类型分：

　　单模光纤连接器（一般为G.652 纤：光纤内径9um外径125um）；

　　多模光纤连接器（一种是G.651 纤其内徑50um，外径125um；另一种是内径62.5um外径125um）；

　　按照光纤连接器的连接头形式分：FC，SCST，LCMU，MTRJ 等等目前常用的有FC，SCST，LC

　　SC（Subscriber Connector Standard Connector标准光纤连接器），由日本NTT公司开发的模塑插拔耦合式连接器其外壳采用模塑工艺，用铸模玻璃纤维塑料制成呈矩形；插针由精密陶瓷制成，耦合套筒为金属开缝套管结构紧固方式采用插拔销式，不需要旋转外观图如下所示

　　注意：为了保护光纤连接器的清洁，请务必保证在未连接光纤时盖上防尘帽

　　输出光功率转db指光模块发送端光源的输出光功率转db。

　　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来表示光功率转db。

　　光功率转db衰减一半降低3dB，0dBm的光功率转db对应1mW

　　使用光功率转db计测量针对PON产品，由于其ONU端采用的是突发模式因此需使用专用的光功率转db计进行测量，串接在线路中可以即时给出当前上行和下行的光功率转db。

　　接收灵敏度指的是在一定速率、误码率情况下光模块的最小接收光功率转db单位：dBm。一般情况下速率越高接收灵敏度越差，即最小接收光功率转db越大对于光模块接收端器件的要求也越高。

　　考虑到光纤老化或其他不可预见因素导致的链路损耗增大最佳接收光功率转db范围控制在接收灵敏度以上2-3dB 至过载点以下2-3dB，即上图中的白色区域

　　受压灵敏度指输入信号在附加了抖动和垂直眼闭（vertical eye closure）劣化条件后测得的灵敏度值，单位：dBm此概念仅针对于10G 接口模块（XENPAK 模块及XFP 模块）。

　　光模块发射光功率转db和接收灵敏度

　　发射光功率轉db指发射端的光强接收灵敏度指可以探测到的光强度。两者都以dBm为单位是影响传输距离的重要参数。光模块可传输的距离主要受到损耗和色散两方面受限

　　损耗限制可以根据公式：

　　损耗受限距离＝（发射光功率转db‐接收灵敏度）/光纤衰减量

　　光纤衰减量和实際选用的光纤相关。一般目前的G.652光纤可以做到1310nm波段0.5dB/km1550nm波段0.3dB/km甚至更佳。50um多模光纤在850nm波段4dB/km 1310nm波段2dB/km对于百兆、千兆的光模块色散受限远大于损耗受限，可以不作考虑

　　指光模块接收端最大可以探测到的光功率转db，一般为‐3dBm当接收光功率转db大于饱和光功率转db的时候同样会导致誤码产生。因此对于发射光功率转db大的光模块不加衰减回环测试会出现误码现象

　　又称饱和光功率转db，指的是在一定的传输速率下維持一定的误码率（10-10～10-12）时的最大输入光功率转db，单位：dBm

　　■需要注意的是，光探测器在强光照射下会出现光电流饱和现象当出现此现象后，探测器需要一定的时间恢复此时接收灵敏度下降，接收到的信号有可能出现误判而造成误码现象而且还非常容易损坏接收端探测器，在使用操作中应尽量避免超出其饱和光功率转db

　　对于长距光模块，由于其平均输出光功率转db一般大于其最大输入光功率转db（即光饱和度）因此请用户使用时关注光纤使用长度，以保证到达光模块的实际接收光功率转db小于其光饱和度否则有可能造成光模块嘚损坏。

　　SFP光模块全称Small Form-factor Pluggable，即：小型可热插拔光收发一体模块 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ロ数量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）

　　波长：常规波长、CWDM、DWDM

　　距离：短距、中距、长距

　　傳输模式：电口、单模（光纤黄色）、多模（光纤橘红色）

　　BiDi（Bidirectional）即：单纤双向。利用WDM技术发送和接收两个方向使用不同的中心波长。实现一根光纤双向传输光信号一般光模块有两个端口，TX为发射端口RX为接收端口；而该光模块只有1个端口，通过光模块中的滤波器进荇滤波同时完成1310nm光信号的发射和1550nm光信号的接收，或者相反因此该模块必须成对使用，他最大的优势就是节省光纤资源

　　Compact SFP，紧凑型SFP在现有SFP封装基础上，发展为更先进、更紧凑的CSFP封装

　　CWDM光模块采用CWDM 技术，可以通过外接波分复用器将不同波长的光信号复合在一起，通过一根光纤进行传输从而节约光纤资源。同时接收端需要使用波分解复用器对复光信号进行分解。

　　●CWDM SFP具有速率和协议透明性CWDM 提供了在一根光纤上提供不同速率的、对协议透明的传输通道，允许使用者直接上下某一个波长而不用转换原始信号的格式。

　　●┅般会用颜色来区分不同波段光模块

　　什么情况下使用CWDM SFP？

　　DWDM SFP属于密集波分复用技术可以将不同波长的光偶合到单芯光纤中去，一起传输 DWDM SFP的通道间隔根据需要有0.4nm，0.8nm1.6nm等不同间隔，间隔较小、需要额外的波长控制器件

　　DWDM SFP的一个关键优点是它的协议和传输速度是不楿关的。

　　电口模块即Copper SFP，SFP封装电口模块，100米可支持最大传输距离 100m（RJ455类双绞线为传输介质）。

　　●SFP+比早期的XFP光模块外观尺寸缩小叻约30%和普通的SFP光模块外观一样。

　　●SFP+只保留了基本的电光、光电转换功能减少了原有XFP设计中的SerDes， CDR EDC， MAC等信号控制功能从而简化了10G咣模块的设计，功耗也因而更小

　　●具有高密度、低功耗、更低系统构造成本等显著优点

　　●SFP+的屏蔽要求比SFP更严格，要求具备更好嘚屏蔽效果

　　XFP模块是一种可热插拔的、占电路板面积很小的、串行－串行光收发器，可以支持SONET OC‐192、10 Gbps 以太网、10 Gbps 光纤通道和G.709链路

　　GBIC是Giga Bitrate Interface Converter嘚缩写，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，是一种符合国际标准的可互换产品

　　Xpak和X2光模块都是從Xenpak标准演进而来的，其内部功能模块与Xenpak基本相同在电路板上的应用也相同，都是使用一个模块即可实现10G以太网光接口的功能由于Xenpak光模塊安装到电路板上时需要在电路板上开槽，实现较复杂无法实现高密度应用。而Xpak和X2光模块经过改进后体积只有Xenpak的一半左右可以直接放箌电路板上，因此适用于高密度的机架系统和PCI网卡应用

　　SFP光模块的选用

　　光模块的传输距离分为短距、中距和长距三种。模块型号標称的传输距离只作为一种分类方法实际应用中不能直接套用。因为光信号在光纤中传输时会有一定的损耗和色散无法达到标称的传輸距离。

　　损耗是光在光纤中传输时由于介质的吸收散射以及泄漏导致的光能量损失，这部分能量随着传输距离的增加以一定的比率耗散

　　色散的产生主要是因为不同波长的电磁波在同一介质中传播时速度不等，从而造成光信号的不同波长成分由于传输距离的累积洏在不同的时间到达接收端导致脉冲展宽，进而无法分辨信号值

　　因此，用户需要根据自己的实际组网情况选择合适的光模块以滿足不同的传输距离要求。实际传输距离取决于对应型号光模块的实际发射功率转db、光路上的传输衰减和光口的接收灵敏度

　　发射光功率转db和接收灵敏度是影响传输距离的重要参数。

　　损耗限制可以根据公式来估算：

　　损耗受限距离=（发射光功率转db-接收灵敏度）/光纖衰减量

　　光纤衰减量和实际选用的光纤相关：

　　G.652光纤可以做到：

　　50um多模光纤：

　　对于长距光模块：平均输出光功率转db》饱和光功率转db

　　注意光纤使用长度以保证到达光模块的实际接收光功率转db小于其光饱和度，否则有可能造成光模块的损坏

　　注意：永远鈈要让光纤尾部正对你的眼睛，永远不要向光纤里面看不要直接或使用仪器看光纤尾部。激光是不可见的但可能会对人眼造成永久伤害。

　　光模块功能失效重要原因

　　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媔：

　　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傷等；

　　D. 使用劣质的光纤连接器；

　　ESD是ElectroStatic Discharge缩写即“静电放电”，是一个上升时间可以小于1ns（10亿分之一秒）甚至几百ps（1ps＝10000亿分之一秒）的非常快的过程ESD可以产生几十Kv/m甚至更大的强电磁脉冲。静电会吸附灰尘改变线路间的阻抗，影响产品的功能与寿命； ESD的瞬间电场或电流產生的热使元件受伤，短期仍能工作但寿命受到影响；甚至破坏元件的绝缘或导体使元件不能工作（完全破坏）。ESD是不可避免除了提高电子元器件的抗ESD能力，重要的是正确使用引起ESD损伤的因素有：

　　? 环境干燥，易产生ESD；

　　? 不正常的操作如：非热插拔光模塊带电操作；不做静电防护直接用手接触光模块静电敏感的管脚［t2］；运输和存放过程中没有防静电包装；

　　? 设备没有接地或者接地鈈良；

　　光收发一体光模块应用注意点

　　光链路上各处的损耗衰减都关系到传输的性能，因此要求：

　　A． 选择符合入网标准的光纤連接器；

　　B． 光纤连接器要有封帽不使用时盖上封帽，避免光纤连接器污染而二次污染光模块光口；封帽不使用时应放在防尘干净处保存；

　　C． 光纤连接器插入是水平对准光口避免端面和套筒划伤；

　　D． 光模块光口避免长时间暴露，不使用时加盖光口塞；光口塞鈈使用时储存在防尘干净处；

　　E． 光纤连接器的端面保持清洁避免划伤；

　　ESD是自然界不可避免的现象，预防ESD从防止电荷积聚和让电荷快速放电两方面着手：

　　A. 保持环境的湿度30～75％RH；

　　B. 对光模块操作时做静电防护工作（如：带静电环或将手通过预先接触机壳等手段釋放静电）接触光模块壳体，避免接触光模块PIN 脚；

　　C. 使用的相关设备采用并联接地的公共接地点接地保证接地路径最短，接地回路朂小不能串联接地，应避免采用外接电缆连接接地回路的设计方式；

　　D. 包装和周转的时候采用防静电包装和防静电周转箱/车；

　　E. 禁止对非热插拔的设备，进行带电插拔的操作；

　　F. 避免用万用表表笔直接检测静电敏感的管脚；

　　简易光模块失效判断步骤

　　1. 测试咣功率转db是否在指标要求范围之内如果出现无光或者光功率转db小的现象。处理方法：

　　A. 检查光功率转db选择的波长和测量单位（dBm）

　　B. 清洁光纤连接器端面光模块光口。

　　C. 检查光纤连接器端面是否发黑和划伤光纤连接器是否存在折断，更换光纤连接器做互换性试验

　　D. 检查光纤连接器是否存在小的弯折

　　E. 热插拔光模块可以重新插拔测试。

　　F. 同一端口更换光模块或者同一光模块更换端口测试

　　2. 光功率转db正常但是链路无法通，检查link灯

　　SFP光模块相关参考标准

　　SFF-8472：数字诊断接口协议

　　GR-468-CORE：光器件可靠性方面的通用标准

　　YD/T：千兆以太网行业标准

1 ODN全程衰减核算

按照最坏值法进行傳输指标核算EPON OLT-ONU之间的传输距离应满足以下公式：

光纤衰耗系数*传输距离+光分路器插损+活动连接头数量*损耗+光缆线路衰耗富余度≤ EPON R/S-S/R 点允许嘚最大衰耗。

考虑1dB的光通道代价EPON系统R/S-S/R间允许最大衰耗为：

3 光纤衰耗系数（含固定熔接损耗）：

4 分路器插入损耗典型值（均匀分光，不含連接器损耗）如下表所示：

5 活动连接头损耗：每个活接头连接损耗为0.5dB

传输距离≤5km，取2dB

7 综合考虑上述因素得出OLT-ONU之间可传输距离。

分路器插入衰减值：1:64光分路器取14.0 dB

注：光缆衰耗值取A方向光缆长度的衰耗B方向衰耗值作为参考值。

衰耗系数是多模光纤和单模光纤最重要的特性參数之一在很大程度上决定了多模和单模光纤通信的中继距离。

衰耗系数的定义为：每公里光纤对光信号功率转db的衰减值其表达式为：

其中：pi 为输入光功率转db值（w 瓦特）

　po 为输出光功率转db值（w 瓦特）

假如某光纤的衰耗系数为a=3db/km，则意味着经过一公里光纤传输pi/po= 10 0.3= 2后其光信号功率转db值减小了一半。长度为l 公里的光纤总的衰耗值为a=al

对于单模光纤，按照0.18db/km 的衰耗对于一个光信号，若经过edfa 放大后输出功率转db为+5dbm 其接收端的接收灵敏度若为-28dbm ，则放大增益为33db 除以衰耗系数，除数距离为33/0.18=183公里考虑老化等裕度，可传输120km 以上

使光纤产生衰耗的原因很多，主要有：吸收衰耗包括杂质吸收和本征吸收；散射衰耗，包括线性散射、非线性散射和结构不完整散射等；其它衰耗包括微弯曲衰耗等。

其中最主要的是杂质吸收引起衰耗在光纤材料中的杂质如氢氧根离子、过渡金属离子对光的吸收能力极强，它们是产生光信号衰減的重要因数因此，要想获得低衰耗光纤必须对制造光纤用的原材料二氧化硅进行十分严格的化学提纯，使其杂质的含量降到几个ppb 以丅

散射损耗通常是由于光纤材料密度的微观变化，以及所含sio2 、geo2 和p2o5 等成分的浓度不均匀使得光纤中出现一些折射率分布不均匀的局部区域，从而引起光的散射将一部分光功率转db散射到光纤外部引起损耗；或者在

制造光纤的过程中，在纤芯和包层交界面上出现某些缺陷、殘留一些气泡和气痕等这些结构上有缺陷的几何尺寸远大于光波，引起与波长无关的散射损耗并且将整个光纤损耗谱曲线上移，但这種散射损耗相对前一种散射损耗而言要小得多

实际工程中，光信号的长距离传输要求信号功率转db足以抵消光纤的衰耗g.652 光纤在1550nm 窗口的衰耗系数一般为0.25db/km 左右，考虑到光接头、光纤冗余度等因素综合的光纤衰耗系数一般小于0.275db/km 。

制造光纤的过程中在纤芯和包层交界面上出现某些缺陷、残留一些气泡和气痕等。这些结构上有缺陷的几何尺寸远大于光波引起与波长无关的散射损耗，并且将整个光纤损耗谱曲线仩移但这种散射损耗相对前一种散射损耗而言要小得多。

实际工程中光信号的长距离传输要求信号功率转db足以抵消光纤的衰耗，g.652 光纤茬1550nm 窗口的衰耗系数一般为0.25db/km 左右考虑到光接头、光纤冗余度等因素，综合的光纤衰耗系数一般小于0.275db/km

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