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光模块之入门篇
(2011-05-23 16:12:27)
前言：
从一个有两年硬件经验的笔记
本本行业转到了光模块行业，从一个开始完全不懂什么是所谓的光模块开始入手，一步
步
的让自己的理论清晰，现在还不敢说已经懂了，只敢说略懂一二。（什么都略懂一点，生活更精彩一点呵！）
光模块是什么？我第一反应百度一下
(
习惯了用百度，偶尔用下
googl
e
，让我诧异的当我用
google
检
索光模块时，出
来的第一行竟是
“
光模
块
_
百度百科
”
！
)
正文：
光模块是什么？
英文：
Optical
module
。
我认识新事物的习惯先想知道它是用在什么地方的
(
侧
重实际应用
)
，然后再去一步步的了解它的原理及作用。
刚开始对于光模块用在什么地方是我一
直很困惑的问题，虽然已经知道光模块是用在光纤通信系统中，用到网络传输
系统中，具
体用在哪些设备上面？可能要等实际接触到产品才能深有体会。
从
“
中国电信
SFP
封装的
PON ONU
模块技术要求
< br>_20101118v2”
，终于知道
SFP
封装的
PON
ONU
模块的应用地方：
SFP
封装的
PON ONU
模块可以插在
DSLAM
、以太网交换机设备的
SFP
上联口中，使其具备
PON
的上联接口，应用
于
FTTB/N
场景；
SFP
封装的
P
ON ONU
模块可以插在以太网上行家庭网关
HGW
（
HGW
应有
SFP<
/p>
接口）上，成为
PON
上行的家庭网关设
备；
SFP
封装的
PON ONU
模块可以插在数字摄像头（数字摄像头应具备
SFP
接口）上，成为
PON
上行的数字摄像头设备；
SFP
封装的
PON ONU
模块可以插在无线路由器
AP
上，形成
PON
上行
AP
设备。
上面写了一大段应用场景，我刚开始看时也是晕了，完全不知所云，
直接给大家上个图，直观很多：
这个图其实画的是两个通信设备通过光纤通信的过程，通信设
备要把信息发给另一个通信设备，中间是通信光纤传输
的，要把信息传到光纤上中间就需
要一个转换模块来完成转换功能，这就是光模块要完成的工作，图中标出的两个
Tran
sceiver
就是光模块的一种。
SFP
封装只是众多光模块封装中的一种，光模块封装也是种类烦多，准备后面专门再整
整一篇光模块之封装篇。
ONU
模块也只是光模块中一种，希望
大家不要错认为光模块只有
ONU
模块一种。
< br>
通过本篇，只需知道光模块的作用
：
1.
光信号转换成电信号
2.
电信号转换成光信号。
本篇中其它有些术语
和概念，后面再慢慢研究，相信不久定会拨云见日。
专业词汇
：
PON
（
passive
optical network
）无源光网络
ONU
（
optical
network unit
）光网络单元
SFP
（
small form-
factor pluggables
）小型可插拔光通信收发器，
可用的光学
SFP
模块一般分为如下类别：
850
纳米波长
/
550
米
距离的
MMF
(SX)
（多模光纤）
、
1310<
/p>
纳米波长
/10
公里距离的
SMF
(LX)
（单模光纤）
、
1550 <
/p>
纳米波长
/
40
公里距离的
XD
、
80
公里距离
的
ZX
、
120
公里距离的
EX
或
EZX
，以及
DWDM
。
SFP
收发器也提供铜缆接口，使得主要为光纤通信
设计的主机设备也能够通过
UTP
网
络
线缆通信。也存在波分复用（
CWDM
）以及单光纤
双向
（
< br>1310/1490
纳米波长上行
/
下行）的
SFP
。
商用
SFP
收发器能够提供速率达到
4.25 G bps
。
10 Gbps
收发器的几种封装形式为
XFP
，以及与
SFP
封装基本一致的新的变种
。
eSFP
：
enhanced Small Form-factor
Pluggable
增强型
SFP
，在
主要功能业务上没有区别，只要光功率、灵敏度、距离一致，是可以互换
使用的。
eSFP
增加了诊断功能，如支持查询光功率，方便客户使用。
ONT
（
Optical
network terminal
，光网络终端）
，是
xpon
网络接入方案中的产品。
ONT
和
ONU
的区别在于
ONT
是
光网
终端，直接位
于用户端
,
而
ONU<
/p>
是光网单元，与用户间还可能有其它的网络，比如以太网。
光接收灵敏度
,
灵敏度的单位一般用
“dBm”
表示。它表示以
lmW
功率为基础的绝对功率电平。设测得的最小平均功率为
Pmin
，则灵敏
度可以表示为：
< br>PR
＝
10lg(Pmin/1mW)
dBm
。
例如，当
< br>PR
＝一
60dBm
时，其最小
平均光功率就是
10
－
9W
。在这里，我们要特别说明，
Pmin
越小，则接
收机的灵敏度就越高，该
接收机在很小的接收光功率条件下，就可以保证系统所要求的误
码率。
包转发线速
的衡量标准是以单位时间内发送
64byte
的数据包
（最小包）的个数作为计算基准的。
对于千兆以太网来说，计
算方法如下：
1
，
000
，
000
，
000bps/
8bit/
（
64
＋
< br>8
＋
12
）
byte=1,488,095pps
说明：当以太网帧为
64byte
时，需考虑
8byte
的帧头和
12byte
的帧间隙的固定开销。
< br>
故一个线速的千兆以太网端口在转发
64byte
包时的包转发率为
1.488Mpps
。<
/p>
快速以太网的线速端口包转发率正好为千兆以太网的十分之一，
为
148.8kpps
。
1.
对于万兆以太网，一个线速端口的包转发率为
14.88Mpps
。
2.
于千兆以太网，一个线速端口的包转发率为
1.488Mpps
。
3.
对于快速以太
网，一个线速端口的包转发率为
0.1488Mpps
。
4.
对于
OC
－
12
的
POS<
/p>
端口，一个线速端口的包转发率为
1.17Mpps
。
5.
对于
OC
－
48
的
POS
端口，一个线速端口的包转发率为
468Mp
pS
。
FTTx
术语
:
FTTH
：
Fiber To The
Home
——
光纤到户
FTTO
：
Fiber To
The Office
——
光纤到办公室
FTTB/C
：
Fiber To
The Building/ Curb
——
光纤到楼宇
/
分线盒
FTTCab
：
Fiber To
The Cabinet
——
光纤到交接箱
FTTZ
：
Fiber To the
Zone--
光纤到小区
FTTN
：
Fiber To the
node--
光纤到节点
ONU
：
Optical Network
Unit
——
光网络单元
ONT
：
Optical
Network Terminal
——
光网络终端
狭义的
FTTH
指光纤向用户侧的进一步延伸，这时光纤已
经进入用户住宅或办公室的室内，接入网内的分支段的光纤只连接一个用户。
ITU
认为
FTTH
从光纤端头的光电转换器到用
户桌面不超过
100m
，从而无需再在金属线上安装电子接入系
统，但不排除光电转换器和
桌面终端之间使用宽带无线系统。狭义的
FTTH
对于商业用户还可以称为
FTTO(fibert
o the office)
，当然，最极端的
FTTH
可以是
FTTD(fiberto the
desk)
。
广义的
FTTH
还可以是
FTTP(fiberto the
premise
，光纤到用户所在地
)
，北美就一直采用这个术语，它包括
FTTB(fiberto the
building)
、
FTTC(fiberto the c
urb)
以及狭义的
FTTH
。
EPON 10GEPON GPON
10GPON
EPON
10GEPON
GPON
10GPON
DownstreamRate
1
.25Gbps
10Gbps/1.25Gbps
2.5Gbps/1.25Gbps
10Gbps
UpstreamRate
1.25Gbps
10Gbps/1.25Gbps
1.25Gbps/622Mbps
2
.5Gbps
DS:1490nm
DS:1577nm/1490nm/1555nm
DS:1490nm
DS:1577nm
Wavelength
US:1310nm
US:1310nm/1270nm
US:1310nm
US:1270nm
Split
Radio
1:32
1:>=64
1:32/64
1:>=64
20Km
>=20Km
Max
Distance
20Km
>=20Km
(Logical:60Km)
(Logical:60Km)
Max Difference
20Km
>=20Km
20Km
40Km
Distance
IEEE
Standard
IEEE
802.3av
G.984.x
G.987.x
802.3ah
光模块之光器件篇
(2012-08-23
10:56:19)
提到光模块，另一个必须要学习和了解的
领域就是光器件，光器件是光模块的主要组成部分，早期的光模块所用的光
器件收和发是
分开的，一个是
TOSA(Transmitting Optical Sub-As
sembly,
光发射组件
)
，一个是
ROSA(Receiving Optical
Sub-A
ssembly,
光接收组件
)
，随着
小型化的发展，二者合二为一就成了
BOSA(Bi-Directional
Optical Sub-Assembly,
光发
射接收组件
)
，也有的光器件集成
1
个
TOSA
和
2
个
ROSA
的就成了
Tr
iplexer
，由于目前在光模块领载单独的
TOSA
或
ROSA
已经应用较少，所以我们直接从<
/p>
BOSA
和
Triplexer
开始，先来认识一下它们的庐山真面目，上图：
BOSA
是由
LD
和
PD
封装在一起组成的：
来看一下
BOSA
内部更详细的结构：
Trip
lexer
是由
1
个
< br>LD
和
2
个
PD
封装在一起组成的：
再欣赏一下
Triplexer<
/p>
内部更详细的结构：
除了结构件以外，其实光器件最核心的东西是
LD
chip
和
PD chip
，它们可以
是光器件的核心技术，中国有很多光器件
公司，但大部分都是完成一个组装工作，最核心
的
LD chip
和
PD chip<
/p>
一般都是进口，这些核心技术还是掌握到外国
人的手里，
像日本，
美国等，
技术发展需要时间和积累，<
/p>
相信中国会越来越强大，
早日自主研发出世界领先水平的
chip
出来。也许你会说我还是不知道你说的
chip
到底是什么东东，其实就一个半导体
PN
结，也就二极管。你可以会想二
极管这么简单，我们还做不出来，当然这个不
仅仅是二极管这么简单，如果你认为很简单，只能说明你不了解。
也许你想看看
TO
Can
内部的结构，来上图：