光模块。英文原称是optical module。它包括光接收模块。光发送模块。光收发一体模块。光转发模块等。
光转发模块。英文是Transponder:除了具有光电变换功能外。还集成了很多的信号处理功能。如:MUX/DEMUX。CDR。功能控制。性能量采集及监控等功能。常见的Transponder 有:200/300pin MSA。XENPAK。以及X2/XPAK 等。
光收发一体模块。英文是Transceiver:主要功能是实现光电/电光变换。常见的有:SFF。SFP。SFP+。GBIC。XFP 等。
1.SFF
SFF是Small Form. Factor的简称。英特尔将其称为小封装技术。SFF光模块是最早期光模块产品。主要业务速率在2.5Gbps及以下。其电接口有两种规格:10pin和20pin。两种版本的主要数据信号接口是一致的。20pin版本的模块提供额外的管脚用于数据信号之外的时钟信号恢复。激光器监视和告警监视功能。SFF的尺寸要比SFP小。并且是以插针的形式焊接到主板上的。
2.SFP
SFP 是Small Form-factor Pluggables的简称。即小封装可插拔光模块。SFP可以看成是SFF的可插拔版本。它的电接口是20pin金手指。数据信号接口与SFF模块基本相同。
SFP模块还提供I2C控制接口。兼容SFP-8472标准的光接口诊断。SFF和SFP都不包含SerDes部分。只提供一个串行的数据接口。将CDR和电色散补偿放在了模块外面。从而使小尺寸。小功耗成为可能。由于受散热限制。SFF/SFP只能用于2.5Gbps及以下速率的超短距离。短距离和中距离应用。
3.GBIC
GBIC是Gigabit Interface Converter的缩写。即千兆接口转换器。是将千兆位电信号转换为光信号的接口器件。GBIC个头比较大。差不多是SFP体积的两倍。是通过插针焊接在PCB板上使用。目前基本上被SFP取代。SFP模块在功能上与GBIC基本一致。也被有些交换机厂商称为小型化GBIC(Mini-GBIC)。
4.XFP
XFP是10 Gigabit Small Form. Factor Pluggable的简称。即10G 小封装可插拔光模块。电接口是30pin金手指。不同业务类型的模块可支持OC192/SMT-64 9.95Gbps。10Gigabit FC 10.5Gbps。G.709 10.7Gbps。10Gigabit Ethernet 10.3Gbps。主要用于需要小型化及低成本10G解决方案。
同SFF/SFP一样。XFP为了减小体积。将SerDes部分放在了光模块外部。XFP光收发器有一个串行10Gbps电接口。称为XFI。这个接口是用来连接外部SerDes器件的。
XFP是在XENPAK。X2。XPAK等4信道SerDes光收发模块的基础上发展而来的。XFP在XENPAK。X2。XPAK的基础上。完全去掉了SerDes。从而大大降低了功耗。体积和成本。
5.SFP+
SFP+跟SFP的外形一样。也是20pin金手指电接口。只是支持的最大速率比SFP高。达到与XFP同等的10Gbps。与XFP比较。SFP+内部没有CDR(时钟数据恢复)模块。所以SFP+的体积和功耗都比XFP小。SFP+一般只支持中短距离传输。
6.300pin MSA
300pin MSA是完备的光接口模块。其特点是体积大。用散热器型金属外壳封装。以利于散热。该类型光模块支持10Gbps和40Gbps两种规格。这两种规格的光模块电接口都工作在16个并行信道上。10G规格模块的单信道电接口速率为622~669MHz。符合OFI的SFI4和IEEE的XSBI规范。
40G规格模块的单信道电接口速率为2.5G~3.125G。符合SFI5规范。该类光模块支持SONET/SDH和10G XSBI。遵循ITU-T G.691和G.693标准。传输距离从600m到80km。
7.XENPAK
XENPAK是4信道SerDes结构。通过70pin的SFP连接器与电路板连接。其数据通道是XAUI接口;Xenpak支持所有IEEE 802.3ae定义的光接口。在线路端可以提供10.3Gbps。9.95Gbps或4*3.125Gbps的速率。
为了降低300pin MSA光模块的成本。光模块的电接口向两个方向发展:4信道并行接口和10Gbps单通道串行接口。它们的代表者就是XENPAK和XFP。
XENPAK是面向10G以太网的第一代光模块。采用4*3.125G接口。XENPAK是从16信道并行XSBI过渡到4信道的XAUI的。XENPAK选用XAUI是因为它的管脚少。不需要时钟。速率能达到3.125G。能立即用在标准CMOS电路中。而且通过XAUI的数据是自动排列的。也就是说SerDes器件自动平衡使用4个信道。
Xenpak光模块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。
8.XPAK/X2
虽然与300pin MSA相比。XENPAK的体积已经减小了很多。但是还是不够理想。目前小型化是10G光模块的一种趋势。XPAK是XENPAK的直接改进型。体积缩小一半。光接口。电接口与原来的保持一致。
9. BIDI
BiDi是Bidirectional的缩写。即单纤双向的意思。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行滤波。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。
BIDI 模块必须成对使用。例如若一端使用了GACS-Bi1312-10。另外一端就必须使用GACS-Bi1512-10。
10. CWDM
CWDM 是Coarse Wavelength Division Multiplexing。稀疏波分复用器。也称粗波分复用器。与之对应的是DWDM。Dense Wavelength Division Multiplexing 。密集波分复用器。DWDM的价格比CWDM贵很多。
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。
相对于DWDM系统中0.2nm到1.2nm的波长间隔而言。CWDM具有更宽的波长间隔。业界通行的标准波长间隔为20nm。由于CWDM系统的波长间隔宽。对激光器的技术指标要求较低。由于波长间隔达到20nm。所以系统的最大波长偏移可达-6.5℃~+6.5℃。激光器的发射波长精度可放宽到±3nm。而且在工作温度范围(-5℃~70℃)内。温度变化导致的波长漂移仍然在容许范围内。激光器无需温度控制机制。所以激光器的结构大大简化。成品率提高。
另外。较大的波长间隔意味着光复用器/解复用器的结构大大简化。例如。CWDM系统的滤波器镀膜层数可降为50层左右。而DWDM系统中的100GHz滤波器镀膜层数约为150层。这导致成品率提高。成本下降。而且滤波器的供应商大大增加有利于竞争。CWDM滤波器的成本比DWDM滤波器的成本要少50%以上。而且随着自动化生产技术和批量的增大会进一步降低。
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