光模块基础知识【快速入门】02
目录
第一节 光模块简介
第二节 光模块分类
1、按网络分类
2、按封装分类
3、按应用分类
4、按使用方式分类
5、按激光器分类
6、按波长分类
第三节 PON光模块
1、PON光模块分类
（1）SFF/SFP/SFP+和XFP光模块
（2）OLT光模块和ONU光模块
（3）APON光模块、GPON光模块和EPON光模块
（4）PON光模块和传统光模块
（5）SFP光模块和GBIC光模块
2、PON光模块应用
3、PON光模块缺点
4、PON光模块比较
第四节 光模块技术参数
1、三大参数
（1）中心波长
（2）传输距离
（3）传输速率
2、其它参数
（1）损耗和色散
（2）激光器类别
（3）光纤接口
（4）输出光功率
第五节 光模块故障分类及排查流程
1、传输类故障
（1）检查光模块参数
（2）检查光功率
2、信息读取异常类故障
（1）DDM异常
（2）查看报文统计信息
（3）兼容性问题
（4）产品丢包
3、硬件类故障排查及解决方法
（1）确保购买的光模块品质经过认证
（2）检查光模块的金手指是否有损伤
（3）检查光接口是否受到污染或损伤
（4）连接点处存在缺陷
（5）ESD损伤
第六节 光模块故障排查与测试方法
1、光模块结构问题
2、光模块部件问题
3、主要检测项目
（1）光功率测试
（2）光谱仪测试
（3）眼图仪测试
（4）交换机读取DDM信息
（5）误码仪测试
第七节 千兆以太网方案
1、SFP端口
2、SFP光模块
（1）SFP光模块热门
（2）SFP光模块应用
（3）SFF-8472光模块标准
参考资料
*在本文中，第一至四节，概念等理论基础；第五至七节，选购与故障处理等实践知识。
*本文中的光模块方向为GPON光模块。
第一节 光模块简介
在光通信网络中，光模块是光纤通信系统中的核心器件，是交换机与设备之间传输的载体。主要用于光网络通信设备上如汇聚交换机、核心路由器、OLT、DSLAM等设备的光接口，如：数据通讯、电脑视频、无线语音通信等光纤网络的主干网。
光模块是一个功能模块，是进行光电和电光转换的光电子配件，是光收发一体模块（Optical Transceiver）。光模块的主要作用是发送端把设备的电信号转换为光信号，接收端把光信号转换为设备的电信号，实现光电信号的转换。
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，接收部分实现光-电变换，发射部分实现电-光变换。
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（APC），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。
A. 光模块不能单独使用的无源设备，只有插在带光模块插槽的设备里使用；
B. 光模块本身可以简化网络，减少故障点；
C. 光模块支持热插拔，配置相对灵活；
D. 光模块相对稳定，不易损坏；
E. 光模块波长和传输距离必须保持一致，比如波长同时为1310nm或者850nm，传输距离都是10km；光纤跳尾或尾纤必须是相同接口才能够连接，一般光模块采用LC口。同时，光模块的光线类型必须相同，单纤对单纤，双纤对双纤。
数字诊断监控功能（DDM）是应用在GBIC/SFP/SFP+光模块中的一种技术，可以帮助用户监控光模块的实时参数。
第二节 光模块分类
1、按网络分类
（1）光纤通道光模块
光纤通道（FC, Fiber Channel）是一种高速网络数据传输协议。光纤通道协议可以有序无损地传输原始数据，它主要用于在数据中心、电脑服务器、交换机与存储网络中进行数据传输。
FC光模块遵循FC协议，充当着光纤通道系统之间的接口，也是光纤存储网络设备间的接口。它们主要用于数据中心的光纤通道存储网络链接中。 FC光模块具有小型化和低功耗的特点，可以满足快速无损传输大量信息的需求。FC光模块基本上以1Gbps至128Gbps的光纤通道速度运行，并有望达到256Gbps和512Gbps。常见封装有SFP，SFP +，SFP28，SFP56和QSFP28。
（2）以太网光模块
以太网，也就是IEEE 802.3标准，是一种网络协议，广泛用于局域网（LAN）。因其具有良好的向后兼容性，更高带宽和更长的链接距离，正逐渐取代诸如令牌环（Token Ring），FDDI和ARCNET等传统有线局域网技术。
以太网光模块遵循以太网协议，主要应用于局域网中，通过发送与接收数据信号将网络硬件设备连接起来。常用的封装规格为1G SFP，10G SFP +，25G SFP28、40G QSFP+，50G QSFP28、100G QSFP28、400G QSFP-DD，相应的以太网光模块的传输速度范围可从1G至400G，不仅包括一些常规类型的光模块，同样也包含WDM光模块和BiDi光模块。
光纤通道光模块 VS 以太网光模块*
光纤通道（FC）光模块是光纤通道基础架构中不可缺少的组件之一，而以太网光模块加以太网交换机则是以太网络中的常见配置组合。FC光模块与以太网光模块都有相对固定的用户与特定的网络部署，但两者依然有所区别：
协议
- FC光模块属于光纤通道协议，不遵循OSI模型分层。
- 以太网光模块符合IEEE 802.3标准，在局域网中实现基于数据包的物理通信。它是TCP/IP堆栈中的数据链路层协议，属于OSI模型。
安全
- 存储区域网络（SAN）与外界隔离，可以降低存储网络受到攻击和数据泄漏的风险，因此在存储网络中使用FC光模块要更加安全。
- 因为尾端管理的介入是发生在网络上的，整个系统更容易受到攻击，所以以太网模块运行的TCP/IP协议存在一系列的安全缺陷。
可靠性
受到协议的影响，不同传输模式也导致了传输结果的差异。
- 光纤通道的显著优势是其更好的可靠性。由于无损特性这一出色性能，光纤通道长期以来被应用在存储网络中，即SAN通常使用光纤通道。FC模块是为那些追求高速，低延迟来进行区块存储的用户而设计的。
- 以太网模块没有光纤通道模块这种有序无损传输无损的特点。如果用户需要进行文件层级的存储访问，以太网适用于NAS系统，即优先考虑以太网模块。
传输速度
光纤通道和以太网模块的传输速度范围是不同的。
- FC模块目前可以运行在1Gbps/2Gbps/8Gbps/16Gbps/32Gbps/128Gbps。每代FC模块的更迭速率通常是以2次方来计的，从1Gbps到32Gbps。
- 以太网模块可以支持更大范围的传输速度：10/100/1000Mbps和10Gbps/25Gbps/50Gbps/40Gbps/100Gbps/400Gbps，很明显以太网模块在吞吐量上的提升远远超过了光纤通道模块。新推出的400G以太网QSFP-DD模块已经是初始1G SFP模块的近400倍，显然以太网光模块相比FC光模块更符合目前日益增长的高带宽需求。
搭配设备
在实现应用时，保持光模块与交换机之间的稳定连接至关重要，FC模块和以太网模块不会出现混合使用的情况。
- 一般情况下FC模块安装到到FC交换机上。传统的光纤通道网络包括FC交换机和光纤卡（FC HBAs），是SAN的主要选择之一。FC交换机将存储连接到SAN，而光纤卡将交换机连接到服务器。
- 以太网模块则匹配到以太网交换机。以太网网络交换机具有多样性，体现在可堆叠性、端口数、传输速率等方面。当最新的400G以太网光模块安装到400G网络交换机上时，就可以实现400G网络。
应用领域
- 光纤通道是在服务器和存储设备之间传输大量数据的最佳方法之一。因此，连接到FC交换机的FC模块主要用于光纤通道，存储网络和以太网应用中。通过基于以太网的光纤通道协议（FCoE），光纤通道通信可以在以太网上运行。光纤通道如今已在大企业和大型数据中心中占据重要地位。FC模块大多应用于大型企业和数据中心。
- 以太网在运行多种存储和网络协议方面显示出其独特优势，这促使了以太网光模块的广泛使用。以太网光模块通常应用于局域网上，有时也应用于广域网中。以太网模块的应用环境基于用户的带宽需要，要更加灵活多样，从小型办公室到超大规模数据中心，各种场合都能见到它的身影。
2、按封装分类
高速和高效的网络是人们不断追求的目标，为了满足更高密度、更大容量的需求，光模块不断衍生发展，目前市场上的光模块产品种类丰富。
以下列举出几大类别以供参考：
1x9、SFF、SFP、SFP+、GBIC、XENPAK、X2、XFP、SFP28、QSFP、QSFP+、QSFP28。
1x9封装——焊接型光模块，一般速度不高于千兆，多采用SC接口。
SFF封装-——焊接小封装光模块，一般速度不高于千兆，多采用LC接口。
SFP封装——热插拔小封装模块，支持多种协议（快速以太网、千兆以太网、光纤通道、Sonet/SDH）,目前最高数率可达4G，多采用LC接口。/支持多种协议和速率（快速以太网、千兆以太网、光纤通道、Sonet/SDH），可用于商业和工业环境。
SFP+封装——用于10G以太网和10G光纤通道。
GBIC封装——热插拔千兆接口光模块，采用SC接口。
XENPAK封装——应用在万兆以太网，采用SC接口。
X2封装——主要用于以太网X2端口的交换机或路由器与网络连结端口。
XFP封装——10G光模块，可用在万兆以太网，SONET/SDH，光纤通道等多种系统，多采用LC接口。
SFP28封装——25G光模块，应用在以太网，采用LC接口。
QSFP封装——40G光模块，应用在以太网，采用MPO接口。
QSFP+封装——40G光模块，应用在以太网，可以与单多模光纤跳线一起使用。
QSFP28封装——100G光模块，应用在以太网，采用MPO接口，可以与单多模光纤跳线一起使用。
100G光模块*
根据封装方式的不同，100G光模块主要有CFP／CFP2／CFP4、CXP和QSFP28三大类，其中：
CFP／CFP2／CFP4和CXP是早期100G光模块的封装方式。
QSFP28是新一代100G光模块的封装方式，而且现在已经成为100G光模块的主流封装。100G QSFP28光模块的原理与 QSFP＋光模块的类似，采用4x25 Gbps的方式传输100G光信号。
SFP光模块 VS GBIC光模块*
SFP光模块的体积相对于GBIC（千兆以太网路界面转换器）光模块的体积减少了一半，在相同面板上SFP端口数量将会是GBIC光模块的两倍，同样SFP光模块具备即插即用的迷你光纤插槽，符合数据中心高密度要求，未来SFP光模块将会取代GBIC光模块在数据中心的位置。
SFP光模块 VS SFP+光模块*
1、遵守协议不同
光模块SFP：SFP协议规范：IEEE802.3、SFF-8472 。
光模块SFP⁺：SFP+遵从的协议：IEEE 802.3ae、SFF-8431、SFF-8432。
2、制作成本不同
光模块SFP的制作成本比光模块SFP⁺制作成本高。
3、传播波长，距离不同
光模块SFP：波长是850nm，为多模，传输距离在2KM以下。
光模块SFP⁺：波长是1310/1550nm，为单模，传输距离在2KM以上。
3、按应用分类
以太网应用的速率：100Base（百兆）、1000Base（千兆）、10GE、25G、40G、100G。
SDH应用的速率：155M、622M、2.5G、10G。
4、按使用方式分类
非热插拔（1x9、SFF），可热插拔（GBIC、SFP、XENPAK、XFP、QSFP、SFP28、QSFP28）。
5、按激光器分类
LED、VCSEL、FP LD、DFB L。
6、按波长分类
850nm波长、1310nm波长、1550nm波长、CWDM(稀疏波分复用)波长、DWDM(密集波分复用)波长等。
（1）在光纤通信中，光纤有单模、多模之分
850nm（MM，多模，成本低但传输距离短，一般只能传输500M）；
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）；
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）；
CWDM波长（SM，单模，彩光模块），多路传输中用到；
DWDM波长（SM，单模，彩光模块），多路传输中用到。
（2）光纤损耗一般是随波长加长而减小
在光纤通信中使用的光是在红外区域中的光，此处光的波长大于可见光。在光纤通信中，典型的波长是800到1600nm，其中最常用的波长目前主要有3种：850nm、1310nm和1550nm，单位是纳米（nm）。
光的衰减度与波形的长度有关，波形越长，衰减越小。
在选择传输波长时，主要综合考虑光纤损耗和散射。目的是通过向最远的距离、以最小的光纤损耗来传输最多的数据。在传输中，信号强度的损耗就是衰减。围绕C波段（1525-1565nm）的1550nm中心波长通常被称为零损耗窗，这意味着石英纤维在该波长下的衰减最小。
光纤中使用的光在850nm、1310nm、1550nm处的波长较长，故此光纤的衰减较小，这也导致较少的光纤损耗。（参照ITU-T， 850nm的损耗为2.5dB/km，1310nm的衰减是建议在≤0.4dB/km，1550nm的衰减是≤0.3dB/km）。
并且这三个波长几乎具有零吸收，最为适合作为可用光源在光纤中传输。
第三节 PON光模块
PON光模块是用于PON系统的一种高性能光模块，也被称为PON模块，符合ITU-T G.984.2标准和多源协议（MSA），它使用不同的波长在OLT（光线路终端）和ONT（光网络终端）之间发送和接收信号。PON以太网无源光网络的广泛应用离不开PON光模块，因为它是PON系统的重要组成部分。
1、PON光模块分类
（1）SFF/SFP/SFP+和XFP光模块
根据封装类型不同，PON光模块可以分为SFF（小尺寸）、SFP（小尺寸可插拔，4G）、SFP+（增强型小尺寸可插拔，以太网10G）或XFP（标准小尺寸可插拔，串行10G）这几种类型。
SFP+凭借其小型化低成本等优势满足了设备对光模块高密度的需求，已经逐渐取代XFP成为10G市场主流。
（2）OLT光模块和ONU光模块
根据插入式设备的不同，PON光模块有OLT光模块和ONU（光网络单元）光模块这两种类型，它们的封装类型都是SFP。
OLT光模块比ONU光模块更复杂，因为每个OLT光模块必须与64个ONU光模块进行信号传输。
（3）APON光模块、GPON光模块和EPON光模块
根据技术标准（即传输协议）的不同，PON光模块可以分为APON（ATM PON）、BPON（宽带无源光网络）、EPON（以太网无源光网络）及GPON（吉比特无源光网络）这四种。
目前应用比较广泛的是后两种。EPON光模块具有SFP、XFP和SFP+的封装形式，其传输距离可达20km，并且接收器部分具有密封前置放大器和具有LVPECL兼容差分输出的限幅放大器。GPON光模块是用于2.5Gpbs的串行光数据通信应用的高性能和经济实惠的光模块，这种光模块的优点是它可以保证在任何故障情况下对眼睛无伤害。
GPON光模块比EPON光模块的性能更好，但是EPON光模块在成本上更具有优势，这两者各有利弊，可以共存互补。如果对带宽、多业务、QoS和安全性要求较高以及ATM技术作为骨干网的客户，建议选择GPON光模块；如果想节省成本、对QoS和安全性要求不高，EPON光模块可能会更适合。
（4）PON光模块和传统光模块
根据发展时间的不同，光模块有PON光模块和传统光模块这两种类型。
- 使用传统光模块时，光信号传输模式为点对点（P2P），模块成对使用，并使用一根光纤或两根光纤进行传输（双工或单工）。光纤链路损耗包括衰减、色散、光纤连接插入损耗等；具有较长的传输距离，最长可达200km；由于成本因素较少用于接入网，主要应用于骨干网。
- 使用PON光模块时，光信号的传输模式为点到多点（P2MP），模块不成对使用。光纤链路损耗包括衰减、色散、分频比损耗、光纤连接插入损耗等；传输距离比传统模块更短，距离只有20km；主要应用于接入网。
（5）SFP光模块和GBIC光模块
SFP光模块的体积相对于GBIC光模块的体积减少了一半，在相同面板上SFP端口数量将会是GBIC光模块的两倍。
同样SFP光模块具备即插即用的迷你光纤插槽，符合数据中心高密度要求，未来SFP光模块将会取代GBIC光模块在数据中心的位置。
2、PON光模块应用
视频会议、有线电视等应用的上网需求不断增长，导致光纤到户部署的普及。PON作为光纤到户应用领域的领先技术，也被广泛应用于PDH SONET、ATM/SDH、数据通信、电信网络的接入网。
3、PON光模块缺点
虽然PON光模块在FTTH应用中提供了令人满意的性能，但在以下几个方面仍然存在一些挑战：
- 用于上行链路的突发模式光传输技术；
- 需要CO（中心局）的高输出光功率和高灵敏度OLT，用于连接用户场所的光分路器和光纤引入的损耗；
- 光线路终端（OLT）RX需要能够接收光功率和相位对准差异较大的数据包；
- 快速上升/下降时间，以尽量减少传输过程中的保护时间。
4、PON光模块比较
主要差异在于发送功率和接收灵敏度的不同：
| 类型 |
Class B+ |
Class B+ |
Class C+ |
Class C++ |
| eOTDR 单纤双向光模块 |
单纤双向光模块 |
单纤双向光模块 |
单纤双向光模块 |
|
| 工作波长 |
Tx：1490nm，Rx：1310nm |
|||
| 速率 |
Tx：2.488Gbit/s，Rx：1.244Gbit/s |
|||
| 封装形式 |
SFP |
|||
| 光接头类型 |
SC |
|||
| 光纤类型 |
单模 |
|||
| 最小输出光功率 |
1.5dBm |
1.5dBm |
3dBm |
6dBm |
| 最大输出光功率 |
5dBm |
5dBm |
7dBm |
10dBm |
| 接收灵敏度最大值 |
-28dBm |
-28dBm |
-32dBm |
-35dBm |
| 饱和光功率 |
-8dBm |
-8dBm |
-8 dBm |
-15dBm |
| 消光比 |
8.2dB |
10dB |
10dB |
8.2dB |
第四节 光模块技术参数
品质优良的光模块在发货前，一般经过了严格的硬件测试和光学测试。光学测试主要检测光模块的兼容性，硬件测试主要是参数测试，其中包含发射光功率、接收灵敏度、工作温度、偏置电流等等。
1、三大参数
（1）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）。
（2）传输距离
因为光纤本身对光信号有色散、损耗等副作用。因此不同类型的光源发出的光所能传输的距离不一样。对接光接口时，应根据最远的信号传输距离选择光模块和光纤。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。
（3）传输速率
传输速率指每秒钟传输数据的比特数（bit），单位bps。传输速率低至百兆，高达400Gbps，常用的有1Gbps、10Gbps、25Gbps、40Gbps、100Gbps五种速率。此外，在光纤存储系统（SAN）中光模块还有2Gbps、4Gbps和8Gbps这三种速率。
2、其它参数
（1）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。一般情况下，1310nm光模块以0.35dBm/km计算链路损耗，1550nm光模块以0.20dBm/km计算链路损耗。
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而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。色散值的计算非常复杂，一般只作参考。
这两个参数主要用来界定产品的传输距离，不同波长、传输速率和传输距离的光模块光发射功率和接收灵敏度都会不同。
（2）激光器类别
目前最常用的有FP和DFB两种激光器，两者的半导体材料和谐振腔结构有所不同。DFB激光器的价格贵，多用于传输距离大于40km的光模块；而FP激光器便宜，一般用于传输距离在40km以内的光模块。
（3）光纤接口
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MPO 12（针对8根或者12根光纤）和MPO24（针对16根或者24根光纤）两种。SFP光模块都是LC接口的，GBIC光模块都是SC接口的，其他接口还有FC和ST等。
（4）输出光功率
发射光功率（Output Power），指光模块发送端光源的平均输出光功率，也叫输出光功率，可以理解为光的强度。
公式：P(dBm)=10Log(P/1mW)
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。
在模块的正常工作条件下，光模块的输出光功率（发送端光源的光强度）、发射光功率（发射端光源的光强度）是影响传输距离的重要参数。不同波长、传输速率和传输距离的光模块发射光功率存在不同。两个光模块对接时，发送光功率应满足接收光功率的范围要求。
- 当发射光功率过小，模块接收端的接收光功率此时会小于模块的接收灵敏度，模块无法正常接收信号光
- 当发射光功率过大，虽然在接收端可通过增加衰减器来达到模块接收端的接收光功率范围，但所需求的偏置电流也会偏大，会影响信号的传输质量及模块的使用寿命
第五节 光模块故障分类及排查流程
在使用光模块时，或多或少会遇到各种各样的故障问题，像光模块型号选用是否正确、使用的跳线是否正确等一些常见问题，大家基本有判断能力且有明确的解决方法。
但对于某些使用时出现的故障问题，如传输异常等，需要从传输信息、信息读取以及硬件三个方面，来排查并解决故障。
1、传输类故障
（1）检查光模块参数
主要是检查DDM、波长、距离等参数是否正常，若是不正常，则通过更换与光接口匹配的光模块。
- DDM信息——通过“show interfaces transceiver detail”命令检查参数是否正常，若出现告警，则表示该光模块有故障或该光模块与光接口类型不匹配。
- 波长/距离——通过“show transceiver interface”命令检查两端光模块波长、距离等是否一致。
（2）检查光功率
光功率——使用光功率计测试端口收发光功率是否在正常范围内及稳定。（注：短距离测试所得的发射光功率相当于是对端的接收光功率。）
当光模块的光功率出现不良现象时，如光大、光小、无光、光功率不稳定、边模抑制比小等，光模块的性能就会有所下降，从而影响信号传输的性能及距离等。
- 若是测试出的发射光功率或接收光功率小于-30dBm（包含-30dBm），则通常是因为没有发送或接收到实际信号。
- 若是接收光功率小于-14dBm（包含-14dBm），则通常是因为线缆设备中出现某种故障，如接头不良、连接污染、使用光纤跳线，导致信号损失过多。
2、信息读取异常类故障
（1）DDM异常
当安装光模块的接口无法正常工作，可根据以下三步骤进行故障排查：
- 第一步，检查光模块Alarm告警信息。若是告警信息中存在接收有问题，一般是对端端口、光纤或中转设备所导致的；若是存在发送问题或者电流、电压异常，则需排查本端端口。
- 第二步，检查光模块的接收、发送光功率是否正常。可通过“show interfaces transceiver detail”命令，查询光模块的接收/发送光功率是否正常，以及其他参数是否在阈值范围内；或者通过实时查询，检查光功率、温度、电压、偏直电流等参数是否正常。
- 第三步，检查是光模块本身故障还是相邻设备或中间连接链路故障。可更换端口、光模块等来进行交叉验证。
经过上述步骤，仍然无法确认，可联系供应商的技术支持人员需求技术帮助。
（2）查看报文统计信息
通过“show interface”命令，查看端口出入方向的错包统计确定体积是哪项增长，从而判断故障问题。
- 端口入方向出现CEC、frame、throttles错包且计数持续增加——使用仪器测试链路是否故障，若是故障则更换网线或光纤；或者更换网线或光纤光模块与其他端口连接，若是端口更换后错包又再次出现，则视为单板端口故障，若是更换到正常端口仍出现错包，则对端设备、中间传输链路故障的可能性较大，排查即可。
- 检查端口入方向是否出现overrun错包且计数持续增加——通过多次执行“show interface”命令查询input errors是否有增加，若有则代表着overruns增加，单板内部可能拥塞或堵死。
- 检查端口入方向是否出现giants错包且计数持续增加——检查两端Jumbo配置是否一直，如端口默认的最大报文长度是否一致，允许最大报文长度是否一致等。
（3）兼容性问题
这是最基本的，也是最常见的的问题。造成这一情况的原因有如下几个方面：
- 兼容码导入过程中出现失误
- 设备的软件更新导致原有的未升级的兼容码无法工作
- 编码失误
（4）产品丢包
造成这一情况的原因有如下几个方面：
- 光模块和设备的电子功能电路不匹配
- 主芯片和设备不匹配
- 物理线路故障
- 设备故障
- 路由信息错误
3、硬件类故障排查及解决方法
（1）确保购买的光模块品质经过认证
若是没有认证，质量无法得到保障，建议不再使用该光模块；光模块自身故障，发光功率不合格：可尝试更换光模块。
（2）检查光模块的金手指是否有损伤
若是有损伤则需替换光模块。
（3）检查光接口是否受到污染或损伤
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，造成这一情况的原因有如下几个方面：
- 光模块光口暴露在环境中，光口有灰尘进入而污染
- 使用的光纤连接器端面已经污染，光模块光口二次污染
- 带尾纤的光接头端面使用不当，端面划伤等
- 使用劣质的光纤连接器
光模块光芯端面脏污或者测试光纤端面脏污，可尝试清洁一下光模块端面和光纤端面。若是接口有污染清洁即可，若是有损伤建议替换。
（4）连接点处存在缺陷
比如法兰头、熔纤处或设备接口存在问题，可尝试逐级排查。
（5）ESD损伤
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，引起ESD损伤的可能性因素有：
- 环境干燥，易产生ESD
- 不正常的操作，如：非热插拔光模块带电操作
- 不做静电防护直接用手接触光模块静电敏感的管脚
- 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不良
第六节 光模块故障排查与测试方法
1、光模块结构问题
光模块主要由TOSA组件、ROSA组件和PCBA板3部分组成，想要判断出故障的组成部分，有下面几种方法来判断：
- 将TOSA组件和ROSA组件拆卸下来，然后在组件测试板上测试其性能。
- 通电情况下，使用万用表测各管脚电压，看电压值是否正常；断电情况下，使用万用表测管脚跟管脚引出的电路是否通路。
- 根据不良状况，测试相应的参数看参数的变化，比如，不良原因是"光功率小"，那么可以测试模块的功率，如果把功率调大功率计的读数会增大，同时偏置电流BIAS值也随着增大，工作电流增大。这种变化说明PCBA电路是导通的，驱动性能和储存性能也是没有问题的。由此能够初步判断TOSA光功率不良，PCBA板良好，但并不排除有PCBA不良的可能。
2、光模块部件问题
若是光模块出现以下不良情况，建议直接联系光模块供应商进行退换货或保修：
- 发射组件TOSA性能不良；
- 发射组件TOSA的背光电流脚（PD+管脚）虚焊 ；
- 发射组件TOSA的信号脚（LD+管脚和LD-管脚）虚焊；
- 驱动芯片贴片不良或者性能不良；
- 储存芯片引脚下的元器件（如电容、电阻、电感或磁珠）漏贴或贴错或不良；
- 功率电阻不匹配。
3、主要检测项目
（1）光功率测试
发光功率：直接连接光模块发光口
接收灵敏度：用可调衰减器连接发光口和收光口，测出最低收光光功率
步骤如下：
（1）确认光模块搭配使用的光纤类型、接口类型、中心波长；
（2）确认光功率计接口类型；
（3）根据光模块、光功率计接口类型以及光模块搭配使用光纤类型选择对应跳线；
（4）把交换机设备供电，并确保交换机接口正常且处于admin up状态；
（5）将光功率计开机，并将检测波长调整到与光模块中心波长一致；
（6）将待测光模块插入交换机接口，用跳线连接光模块发射端口与光功率计适配器接口；
（7）读取光功率计显示屏上数据，即为光功率测试结果；可通过dbm按键切换显示单位。
使用光功率计获取光模块的发射光功率数值，以10GBASE-LR SFP+光模块为例。测试步骤如下：
-
首先，将10GBASE-LR SFP+光模块插入到10G交换机的SFP+端口上；
-
然后，利用LC-FC光纤跳线将光模块连接到光功率计上；
-
最后，按下开关键，打开光功率，按“λ”键将波段调制10GBASE-LR SFP+光模块的波段上（也就是将波段调制1310nm），测试期间数值可能会存在变化，待数值静止时测试完成，这时，屏幕上显示的光功率即是该光模块的发射光功率。注：短距离测试所得的发射光功率相当于是对端的接收光功率。
图1：用光功率计测试光模块光功率
（2）光谱仪测试
（1）根据光模块类型选择FC-LC/SC接头类型；
（2）将FC-LC单工跳线的FC接头端连接到频谱分析仪的“Optical Input”接口；
（3）将FC-LC单工跳线的LC接头端连接到光模块的TX接口；
（4）按下频谱分析仪上的“Auto”键；自动读取核心参数(包含发射光功率)，等待频谱分析仪的图像显示区域显示完全后，再进行模块中心波长值及边模抑制比（SMSR）读取。下图为40G ER4光模块的光谱仪测试图，图中光模块的发射光功率为2.8dBm；
（5）信息读取完成后，拔出跳线，将模块拉环放置与模块端口平行处，运用模块拉环轻轻拔出模块。
图2： 用光谱仪测试QSFP-40G-ER4光模块
（3）眼图仪测试
用发射端的光眼图信息，可以表示光模块发射光功率，查看光模块信号的质量。通过示波器读取到的眼图,反馈当前的常规参数性能，如：消光比、抖动、交叉点、Mask等一些列的参数，不过最终以实纤传输为准。
图3：眼图测试步骤
100G QSFP28光模块的眼图测试过程：
（1）通过测试板将误码仪提供的电信号转成光信号传输到100G QSFP28光模块，通过光纤跳线接入光示波器中；
（2）误码仪的Trigger端将同步时钟信号接入示波器，实现信号同步，在光示波器上形成眼图；
（3）光示波器需选择与100G QSFP28光模块相对应的滤波器速率和中心波长，选择合适的眼图模板对形成的眼图进行匹配，生成的眼图信息将（发射光功率、消光比、眼图上升下降时间和眼图交叉点等）发送至电脑。
为使测试的100G QSFP28光模块发射光功率在正常的发射光功率范围内，可调整偏置电流使得光功率在合适的范围内。
（4）交换机读取DDM信息
数字诊断功能(DDM)好比“医生”，可以诊断光模块的“病情”，它可以诊断光模块的工作状态，还可以实时监控光模块内部参数是否正常。通过对检测到的发射和接收光功率、电压、偏置电流的告警信息进行综合分析，可以预测故障，定位故障的位置，缩短故障修复时间，减少损失。
交换机查看DDM信息的命令各有不同，可根据您具体使用的机型进行操作。
图4：Cisco交换机中SFP光模块详细信息
上图中SFP光模块的发射光功率为-3.55 dBm，该值介于预警范围在1 dBm至-13.5 dBm之间，数据正常。
（5）误码仪测试
通过误码仪给光模块加信号，同步检测误码，计算误码率。
第七节 千兆以太网方案
SFP端口和SFP光模块在实际应用中都具备了较高的灵活性和兼容性，是千兆以太网的最佳方案。
1、SFP端口
SFP端口属于热插拔的I/O接口（指输入/输出接口），常见于交换机、路由器、媒体转换器等网络设备，主要作用是用于信号转换和数据传输，具备较强的灵活性，适用于多种产品。SFP端口即可支持SFP电口模块也可支持SFP光口模块。
SFP端口符合IEEE 802.3ab标准（如1000BASE-T），还可向下兼容，支持10/100/1000Mbps，最大传输距离可达1000 Mbps（交换机的SFP端口支持100/1000Mbps）。可以与1000BASE-SX，1000BASE-LX/LH，1000BASE-ZX或1000BASE-BX10-D/U的端口进行交换。
千兆交换机的SFP端口可以通过连接各种不同类型的光纤（例如单模和多模光纤）和网络跳线（例如Cat5e和Cat6），用来扩展整个网络的交换功能。不过千兆交换机的SFP端口在使用前必须先插入SFP光模块，然后再使用光纤跳线和网络跳线进行数据传输。现如今市面上所有企业级交换机都至少具备两个SFP端口，可通过光纤和网络跳线等线缆的连接构建不同建筑物、楼层或区域之间的环形或星型网络拓扑结构。
2、SFP光模块
SFP光模块是一种将千兆位电信号转换为光信号的接口器件，是业界标准的小型可插拔的千兆光收发一体模块，可插在交换机、路由器、媒体转换器等网络设备的SFP端口上，用来连接光或铜网络线缆进行数据传输。通常我们可以在以太网交换机、路由器、防火墙和网络接口卡中找到它的身影。
（1）SFP光模块热门
GLC-BX-D和GLC-BX-U的SFP光模块由于功能强大而备受追捧，这两种类型的光模块支持数据光学监控，能让用户实时监控光模块的性能，如跟踪温度、光输出功率、光输入功率、激光器偏置电流、收发器电源电压等。
传输距离为10km的1000BASE-BX10-D SFP光模块、传输距离为40km的GLC-BX40-D SFP光模块、传输距离为80km的GLC-BX80-D SFP光模块也备受用户喜爱。具备以下四大优势：1．支持热插拔，能减少安装维护管理时间；2．端口具备灵活性；3．坚固的设计增强了可靠性；4．支持数字光学监控（DOM）功能。
（2）SFP光模块应用
1．短距离网络布线
1000BASE-T SFP光模块支持10/100/1000自适应和Auto MDI/MDIX，可与5类非屏蔽网络跳线搭配使用，传输距离可达100m。
1000BASE-SX SFP光模块与IEEE 802.3z 1000BASE-SX标准兼容，可用于50μm/62.5μm多模光纤链路中，最大传输距离可达550m。
2．长距离网络布线
1000BASE-EX和1000BASE-ZX SFP光模块可与单模光纤搭配使用，适用于长距离网络传输， 其中1000BASE-EX SFP光模块的传输距离可达40km，1000BASE-ZX SFP光模块的传输距离可达80km。
注：当较短距离使用单模光纤（SMF）时，为了避免接收器过载，需在链路中插入一个光衰减器。
（3）SFF-8472光模块标准
许多国际组织和行业组织都制定了多种标准来规范光模块的生产和制造，例如GBIC、SFF-0053、INF-8074和SFF-8472等。现在，随着人们对带宽的需求越来越高，光模块也必须提高速率和性能来满足这种需求。
1.SFF-8472协议简介
SFF-8472是一个关于光学器件数字监控方面的多源协议，由行业组织SFF委员会制定。这种协议最初是为了给便携式电脑定义新型磁盘驱动器的外形而成立的，第一个版本是在2001年发布，最新的版本是Rev.12.2。
SFF-8472是现在大部分光模块都遵守的一种协议。SFF-8472协议目前在光通信网络中扮演重要角色，符合SFF-8472协议的光模块更能适应现代和未来光网络通信的要求。
2.SFF-8472协议参数标准
SFF-8472协议对光模块和交换机的重要参数都进行了一定的规范，下表是SFF-8472协议针对光模块制定的一些参数标准：
| 参数 |
范围 |
准确性 |
|---|---|---|
| 工作电压 |
0~6.55V |
+/-3%标准值 |
| 工作温度 |
0~6.55V |
+/-3℃ |
| 接收端功率 |
-40~8.2 dBm |
+/-3dBm |
| 发射端功率 |
-40~8.2 dBm |
+/-3dBm |
| 激光器偏置 |
0~131 mA |
+/-10%标准值 |
3.SFF-8472协议中的DDM
SFF-8472协议的主要目的是定义光模块的数字诊断监控功能（DDM），其主要优点就是为光模块生厂商和网络设备制造商定义了一种参考框架。SFF-8472协议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，这些信息被存储在标准的内存结构中，该内存结构除了提供参数监测信息外，还定义了报警标志或告警条件。
因此不同的光模块生厂商和网络设备制造商的生产的产品具有无缝的可互操作性，而且整个光通信行业都可以共享OAM参数。
4.使用SFF-8472协议的好处
SFF-8472协议为光模块增加了一个数字诊断监控功能（DDM），它对GBIC和SFP MSA协议中的串行ID接口进行了优化。使用这种协议具有如下优势：
（1）预测光模块的使用寿命
光模块的数字诊断监控接口（DDMI）可以实时监控其激光器的情况，一般来讲，光模块的输出功率都是稳定的，这是通过不断增加激光发射器的偏置电流来实现的，但是随着运行时间的增加，发射激光器的量子效率会降低，因此用户可以通过监控激光发射器的的偏置电流来预测光模块的使用寿命。
（2）故障定位
在光通信系统中，精准地找到故障点具有重要意义。SFF-8472协议定义的数字诊断监控功能（DDM）可以迅速确定光网络系统中出现故障的范围，然后通过光模块的管脚和诊断参数监控数据准确找到故障点。
（3）兼容性测试
兼容性测试即检测光模块是否可以在某一网络设备上正常使用。光模块不兼容的常见情况有电压超过光模块的规格、温度超过光模块的规格、接收到的光功率过载或低于光接收器的的接收范围等。而使用具有数字诊断监控功能（DDM）的光模块能直观的反映这些不兼容情况。
参考资料
资料来源：飞速(FS)资讯
文章名目：
[1] http://www.flyinfiber.com/cn/new/new-91-837.html
浅谈光模块
[2] https://community.fs.com/cn/blog/what-is-sfp-port.html
SFP端口是什么？有什么作用？
[3] https://community.fs.com/cn/blog/what-makes-the-best-optical-transceiver-module.html
光模块挑选攻略
[4] https://community.fs.com/cn/blog/parameters-of-fiber-optic-transceivers.html
光模块参数有哪些？
[5] https://community.fs.com/cn/blog/what-is-pon-optical-module.html
什么是PON光模块？PON光模块有哪些作用和类型？
[6] https://community.fs.com/cn/blog/how-to-judge-whether-there-is-a-problem-with-the-optical-module.html
判断光模块是否有问题，有几种方法？
[7] https://community.fs.com/cn/blog/common-problems-and-solutions-for-the-installation-and-use-of-optical-modules.html
光模块安装和使用的常见问题及解决方案
[8] https://community.fs.com/cn/blog/differences-between-fibre-channel-and-ethernet-transceiver.html
全面揭秘：光纤通道光模块与以太网光模块区别何在？
[9] https://community.fs.com/cn/blog/how-to-measure-the-output-power-of-optical-transceiver-module.html
光模块发射光功率的四种测试方法
[10] https://community.fs.com/cn/blog/understanding-the-tx-rx-optical-power-on-the-transceiver.html
发射/接收光功率对光模块有什么影响？
[11] https://community.fs.com/cn/blog/how-to-troubleshoot-a-fiber-optic-transceiver.html
光模块出现故障如何排查及解决？
[12] https://community.fs.com/cn/blog/sff-8472-fiber-optic-modules-overview.html
SFF-8472光模块标准基础知识
[13] https://blog.csdn.net/weixin_35252964/article/details/112287016
onu光功率多少是正常_光模块出现故障如何排查及解决