什么是光模块?光模块有什么主要参数?

发布时间:2019年09月10日 11:09    发布者:chaser12
关键词: 光模块

光模块(optical(光学)module(模块)),是实现现代光纤通信不可或缺的光电转换器件,随着网络的覆盖的广泛度和通信容量不断增加,通信链路的提升成为必然的发展。易飞扬以13年光模块研发经验,为您解析什么是光模块?光模块有什么主要参数?

什么是光模块?

光模块是光电转换的一种器件,最常见的是optical transceiver module,通常由一个接收器加一个发射器组成,transceiver即收发一体(发射器transmitter和接收器receiver组合而成)。发送端把电信号转换为光信号,通过光纤传送后,接收端再把光信号转换成电信号。

在业内说的光模块,特指可热插拔的小型封装光模块,就是用在设备端口上的、可以在运行时进行热插拔的光模块,主要用来将设备(一般指的是交换机或者路由器设备)中的电信号转换成光信号,然后通过一根光纤发射出去(由光模块的发射端实现),同时可以接收外部一根光纤发射过来的光信号且转换成电信号(通过光模块的接收端实现),输入到设备。

光模块有哪些结构?

除了常见的收发一体光模块,根据某些特殊场景的需求,光模块也衍生出了一些其他结构。例如针对只需要接收光信号的场景,光模块只需要接收器就可以了,于是有了单收光模块和双收光模块(双收即把发射器省下来的空间换上一个接收器);类似地,针对只需要发射光信号的场景,光模块只需要发射器就可以了,于是有了单发光模块和双发光模块(把接收器省下来的空间换上一个接收器发射器,则为双发)。



有种光模块的发射器和接收器是一个整体,一个器件既可以作为发射器也可以作为接收器,这种光模块的信号传输通过一根光纤就可以实现双向传输,因此称为单纤双向(英文是Bi-Direcetional,简称BiDi)光模块。这种光模块节省了一半的空间,也节省了一半的光纤需求。如果在它内部安装两个同样的器件,那么就可以同时进行两路信号的传输了,这便是CSFP(Compact SFP紧凑型SFP光模块)。



还有一种光模块,不能算是真正的“光”模块,因为它是用于传输电信号的,没有光电转换的功能,我们把它叫做电口模块。电口模块是通过网线传输电信号的,用于设备之间的电互连。



光模块有哪些主要参数?

封装、调制技术、最大速率(或者带宽)、最大传输距离、中心波长(激光器发射的光的波长)、光纤类型、光口类型、工作温度范围、最大功耗等。

1、光模块的封装

光模块的尺寸由封装形式(英文叫做form factor,直译是形状因子,中文简称封装)决定,而这个封装就是各种多源协议(MSA)组织规定的。早期设备的接口种类很多,每个设备商生产的设备都只能用自己特定的光模块,无法在行业内通用。于是一些行业大佬建了个群,商量在设备商之间使用相同的接口和相同尺寸的光模块,这个群就是MSA。

随着技术的发展,光模块的尺寸越来越小,单位时间内传输的数据容量也越来越大。于是,后续不断有新的MSA出现,从早期的SFP MSA, XFP MSA到现在的QSFP MSA,QSFP-DD MSA,CWDM4 MSA等等,不仅定义了光模块的外形尺寸,还定义了光模块的其他参数。



定义光模块尺寸的MSA主要是SFP MSA,XFP MSA,CXP MSA,QSFP MSA,CFP MSA,OSFP MSA,和QSFP-DD MSA,也是目前市场上留存下来的几种主要封装形式。

其中SFP封装系列根据速率的不同,有SFP、SFP+、SFP28、SFP56这几种,未来可能还会有SFP112,速率越来越高,但是尺寸是相同的。QSFP系列有QSFP+、QSFP28、QSFP56,未来可能会有QSFP112,速率越来越高,但是尺寸是相同的。CFP系列有CFP、CFP2、CFP4、CFP8,前3种的主要速率都是100Gbps,最后一种的主要速率是400Gbps,预测不会有其他版本了。CXP系列有CXP和CXP2两种,前者速率120Gbps,后者300Gbps。

2、光模块的调制技术:光模块将电信号调制成光信号所使用的技术。

3、光模块的最大速率:光模块通过光纤传输的信号承载的数据容量是有限的,不同的光器件和调制技术决定了光模块的最大速率,目前市场上最大速率是从100Mbps到400Gbps。

4、光模块的最大传输距离:光模块通过光纤传输光信号,其传输距离虽然远远超过通过铜线传输电信号,但是仍然是有限的,不同的光器件和光纤的类型决定了光模块的最大传输距离,目前市场上最大传输距离是从100m到2000km。



5、光模块的中心波长:光模块的工作波长其实是一个范围,为了方便描述才使用中心波长这个参数。中心波长的单位是纳米(nm),一般的中心波长有850nm、1310nm和1550nm,还有CWDM系列的1270nm-1610nm的(间隔20nm)和DWDM系列的1528nm-1623nm(间隔0.8nm或者0.4nm)。

      1)850nm(MM,多模,成本低但传输距离短,一般只能传输500m);

      2)1310nm(SM,单模,传输过程中损耗大但色散小,一般用于40km以内的传输);

      3)1550nm(SM,单模,传输过程中损耗小但色散大,一般用于40km以上的长距离传输,最远可以无中继直接传输120km)。

6、光模块的光纤类型:多模光纤用于短距离传输(一般不超过2km),有OM1、OM2、OM3、OM4和OM5五种;单模光纤用于长距离传输(一般不低于2km),有OS1和OS2两种。

7、光模块的光口类型:光口指的是光模块连接光纤跳线的接口,一般有MPO、双工LC、单工LC和单工SC这几种类型。MPO光口根据光模块传输需要使用的光纤的数量又可以细分为MPO12(针对8根或者12根光纤)和MPO24(针对16根或者24根光纤)两种。

8、光模块的工作温度范围:光模块由于器件和外壳材质以及体积和设计的限制,只能在一定的温度范围内才能正常工作。行业内一般分为商业级(0至70摄氏度)、扩展级(也叫延展级,-20摄氏度至+85摄氏度)和工业级(-40摄氏度至+85摄氏度)3种,有些厂商还提供极端环境的-40摄氏度至+95摄氏度。

9、光模块的最大功耗:光模块在工作时每秒消耗的电能叫做功耗,功耗越低越好,节能省电,还利于散热。

早期光模块在国内的光通讯行业中十分热门,因为其利润很高,但随着技术的愈发成熟,竞争也愈发激烈,利润早已不如当年。易飞扬专业研发光模块13年,立足于成为全球光网络中间件最优秀的提供商和设计集大成者。更多光模块信息可访问易飞扬通信官网https://www.gigalight.com/。


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