一文掌握光模块知识，成为网络工程师的必备技能

在这个信息爆炸的时代，数据传输已经成为我们生活中不可或缺的一部分。而在众多的数据传输方式中，光纤通信以其高速、高带宽、低损耗的特点，成为了现代通信的主流。而在这个光纤通信的背后，有一个神奇的器件在默默地发挥着作用，那就是光模块。那么，光模块究竟是什么呢？它又是如何工作的呢？本文将为您揭开光模块的神秘面纱。

光模块的组成结构

光模块，英文名叫Optical Module。Optical，意思是“视力的，视觉的，光学的”。

准确来说，光模块是多种模块类别的统称，具体包括：光接收模块，光发送模块，光收发一体模块和光转发模块等。

现今我们通常所说的光模块，一般是指光收发一体模块

光模块主要负责物理层的工作，这是OSI模型中的基础层次。其主要功能是执行光电转换，这是一种基本的数据传输过程。具体来说，光模块能够将光信号转换为电信号，反之亦然。这种转换过程在许多现代通信系统中都起着至关重要的作用。

虽然看似简单，但实现过程的技术含量并不低。

一个光模块，通常由光发射器件（TOSA，含激光器）、光接收器件（ROSA，含光探测器）、功能电路和光（电）接口等部分组成。

• 光接收组件TOSA : 激光器、金属结构件和陶瓷插芯等
• 光接收组件ROSA：PIN或APD检测器、前置放大器机其他结构件
• 光发射接收组件BOSA：激光器、检测器、光学滤波片，金属件、陶瓷套管和插芯

光模块的封装

光模块的封装方式有很多种，其中最常见的有SFP、SFP+、XFP、QSFP+、QSFP28等。

光模块封装的作用是将电芯片和光收发组件焊接到PCB板上组成光模块，同时保护电芯片和光收发组件，使其具有良好的机械强度和电气性能。

光模块的应用场景确实非常多样，这也是导致封装标准多样化的一个重要原因。不同的传输距离、带宽需求和使用场所，都需要使用不同类型的光纤和光模块

简单罗列了一下包括封装在内的光模块分类方式，如下表所示：

GBIC

GBIC，就是Giga Bitrate Interface Converter（千兆接口转换器）。

在2000年之前，GBIC是最流行的光模块封装，也是应用最广泛的千兆模块形态。

SFP

因为GBIC的体积比较大，后来，SFP出现，开始取代GBIC的位置。

SFP，全称Small Form-factor Pluggable，即小型可热插拔光模块。它的小，就是相对GBIC封装来说的。

SFP的体积比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。在功能上，两者差别不大，都支持热插拔。SFP支持最大带宽是4Gbps。

XFP

XFP，是10-Gigabit Small Form-factor Pluggable，一看就懂，就是万兆SFP。

XFP采用一条XFI（10Gb串行接口）连接的全速单通道串行模块，可替代Xenpak及其派生产品。

SFP+

SFP+，它和XFP一样是10G的光模块。

SFP+的尺寸和SFP一致，比XFP更紧凑（缩小了30%左右），功耗也更小（减少了一些信号控制功能）。

SFP28

速率达到25Gbps的SFP，主要是因为当时40G和100G光模块价格太贵，所以搞了这么个折衷过渡方案。

光模块关键参数标准

光模块的关键性能指标包括：发送光功率、接收光功率、接收灵敏度、消光比和过载光功率等

• 发送光功率：指光模块在正常工作条件下发送端光源输出的光功率，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，0dBm的光功率对应1mW。
• 接收光功率: 指光模块在一定的误码率（BER=10-12）条件下，接收端组件能接收的平均光功率范围。上限值为过载光功率，下限值为接收灵敏度最大值。
• 过载光功率： 又称饱和光功率，指的是在一定的传输速率下，维持一定的误码率（BER=10-12）时接收端组件所能接收的最大输入平均光功率，单位：dBm。
• 接收灵敏度：指的是在一定的传输速率下，维持一定的误码率（BER=10-12）时接收端组件所能接收的最小平均输入光功率，单位：dBm。

光模块是怎么命名

每一种光模块厂商都有自己的命名规则，有些厂商的产品型号直接可以看出该模块的一些基本信息，例如：SFP-GE-MM-850-SR。其中，SFP表示光模块的封装类型为SFP；GE表示光模块的传输速率为1G；MM表示光模块连接距离为多模；850表示光模块的发射光功率为850mW；SR表示该模块是热插拔式的。

交换机上查看光模块信息示例

华为设备接口光模块信息：
执行命令display transceiver [ interface interface-type interface-number | slot slot-id ] [ verbose ]，查看设备接口上的光模块信息。

100GE1/0/0 transceiver information:
-------------------------------------------------------------------
 Common information:
   Transceiver Type                      :100GBASE_CWDM4
   Connector Type                        :LC
   Wavelength (nm)                       :1301
   Transfer Distance (m)                 :2000(9um/125um SMF)
   Digital Diagnostic Monitoring         :YES
   Vendor Name                           :XXX
   Vendor Part Number                    :XXXX
   Ordering Name                         :
-------------------------------------------------------------------
 Manufacture information:
   Manu. Serial Number                   :XXXXX
   Manufacturing Date                    :2017-11-2+08:00
   Vendor Name                           :FINISAR CORP.
-------------------------------------------------------------------
 Alarm information:
    Non-Huawei-Ethernet-Switch-Certified Transceiver
-------------------------------------------------------------------
 Diagnostic information: 
   Temperature (Celsius)                 :38.64
   Voltage (V)                           :3.25
   Bias Current (mA)                     :40.23|36.02  (Lane0|Lane1)
                                          36.68|36.97  (Lane2|Lane3)
   Bias High Threshold (mA)              :55.00
   Bias Low Threshold (mA)               :25.00
   Current RX Power (dBm)                :-1.05|-1.02  (Lane0|Lane1)                                          
                                          0.14|0.01    (Lane2|Lane3)
   Default RX Power High Threshold (dBm) :3.50
   Default RX Power Low Threshold (dBm)  :-16.00
   Current TX Power (dBm)                :0.72|-0.14   (Lane0|Lane1)                                         
                                          -0.48|0.55   (Lane2|Lane3)
   Default TX Power High Threshold (dBm) :5.50
   Default TX Power Low Threshold (dBm)  :-8.00
-------------------------------------------------------------------

个别参数详细说明：

项目	描述
Common information	表示光模块的常规信息。
Transceiver Type	表示光模块类型。
Connector Type	表示接口类型。
Wavelength (nm)	表示光波波长。
Transfer Distance (m)	表示光波传输距离。50um/125um表示光纤的直径，OM2表示光纤的等级。
Digital Diagnostic Monitoring	表示光模块诊断信息是否监控。
Vendor Name	表示光模块制造厂商名称。如果显示内容为“HUAWEI”，表示是经过华为数据中心交换机认证的光模块；其他的显示内容表示是非华为数据中心交换机认证光模块。
Vendor Part Number	表示光模块制造厂商编号。
Ordering Name	表示光模块对外型号。
Manufacture information	表示光模块制造信息。
Manu. Serial Number	表示光模块生产序列号。
Manufacturing Date	表示光模块生产日期。
Alarm information	表示光模块告警信息。
Diagnostic information	表示光模块诊断信息。如果显示为“-”，则表示该光模块不支持获取此信息或信息不精确。
Temperature (Celsius)	表示光模块当前温度。
Voltage(V)	表示光模块当前电压。
Bias Current (mA)	表示光模块当前电流。说明： 如果接口支持拆分，当接口插入光模块后，会显示光模块中每条Lane的当前电流。每条lane的当前电流值均应在Bias Low Threshold (mA)~Bias High Threshold (mA)范围内才能保证模块正常工作。
Bias High Threshold (mA)	表示光模块电流上限。
Bias Low Threshold (mA)	表示光模块电流下限。
Current RX Power (dBm)	表示当前光模块接收功率。说明： 如果接口支持拆分，当接口插入光模块后，会显示光模块中每条Lane的当前接收功率。
Default RX Power High Threshold (dBm)	表示默认光模块接收功率上限。
Default RX Power Low Threshold (dBm)	表示默认光模块接收功率下限。
Current TX Power (dBm)	表示当前光模块发送功率。说明： 如果接口支持拆分，当接口插入光模块后，会显示光模块中每条Lane的当前发送功率。
Default TX Power High Threshold (dBm)	表示默认光模块发送功率上限。
Default TX Power Low Threshold (dBm)	表示默认光模块发送功率下限。