光模塊知識(shí) | 光模塊有哪些關(guān)鍵性能指標(biāo)？
光模塊有哪些關(guān)鍵性能指標(biāo)
如何衡量光模塊的性能指標(biāo)呢？我們可以從以下幾個(gè)方面來(lái)讀懂光模塊的性能指標(biāo)。
光模塊發(fā)送端
平均發(fā)射光功率
平均發(fā)射光功率是指光模塊在正常工作條件下發(fā)射端光源輸出的光功率，可以理解為光的強(qiáng)度。發(fā)射光功率和所發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)中“1”占的比例相關(guān)，“1”越多，光功率也越大。當(dāng)發(fā)送機(jī)發(fā)送偽隨機(jī)序列信號(hào)時(shí)，“1”和“0”大致各占一半，這時(shí)測(cè)試得到的功率就是平均發(fā)射光功率，單位為W或mW或dBm。其中W或mW為線性單位，dBm為對(duì)數(shù)單位。在通信中，我們通常使用dBm來(lái)表示光功率。
消光比
消光比是指全調(diào)制條件下激光器在發(fā)射全“1”碼時(shí)的平均光功率與全“0”碼時(shí)發(fā)射的平均光功率比值的最小值，單位為dB。如圖1-3所示，我們?cè)趯㈦娦盘?hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)時(shí)，是由光模塊發(fā)射部分的激光器按照輸入的電信號(hào)的碼率來(lái)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的。全“1”碼時(shí)的平均光功率即表示激光器發(fā)光的平均功率，全“0”碼時(shí)的平均光功率即表示激光器不發(fā)光的平均功率，消光比即表征0、1信號(hào)的區(qū)別能力，因此消光比可以看做一種激光器運(yùn)行效率的衡量。消光比典型的最小值范圍為8.2dB到10dB。
圖1-3 激光器工作示意圖光信號(hào)的中心波長(zhǎng)
在發(fā)射光譜中，連接50℅最大幅度值線段的中點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。不同種類(lèi)的激光器或同一種類(lèi)的兩個(gè)激光器，由于工藝、生產(chǎn)等原因都會(huì)有中心波長(zhǎng)的差異，即使同一激光器在不同條件下也可能會(huì)有不同的中心波長(zhǎng)。一般，光器件和光模塊的制造商，提供給用戶一個(gè)參數(shù)，即中心波長(zhǎng)（如850nm），這個(gè)參數(shù)一般會(huì)是一個(gè)范圍。目前常用的光模塊的中心波長(zhǎng)主要有三種：850nm 波段、1310nm 波段以及1550nm 波段。
為什么定義在這三個(gè)波段呢？這與光信號(hào)的傳輸介質(zhì)光纖損耗有關(guān)。通過(guò)不斷研究實(shí)驗(yàn)，人們發(fā)現(xiàn)光纖損耗通常隨波長(zhǎng)加長(zhǎng)而減小，850nm損耗較少，900 ~ 1300nm損耗又變高了；而1310nm又變低， 1550nm損耗最低，1650nm以上的損耗趨向加大。所以850nm就是所謂的短波長(zhǎng)窗口，1310nm 和1550nm就是長(zhǎng)波長(zhǎng)窗口。
光模塊接收端
過(guò)載光功率
又稱(chēng)飽和光功率，是指光模塊在一定的誤碼率（BER=10-12）條件下，接收端組件所能接收的最大輸入平均光功率。單位是dBm。
需要注意的是，光探測(cè)器在強(qiáng)光照射下會(huì)出現(xiàn)光電流飽和現(xiàn)象，當(dāng)出現(xiàn)此現(xiàn)象后，探測(cè)器需要一定的時(shí)間恢復(fù)，此時(shí)接收靈敏度下降，接收到的信號(hào)有可能出現(xiàn)誤判而造成誤碼現(xiàn)象。簡(jiǎn)單的說(shuō)，輸入光功率超過(guò)的了這個(gè)過(guò)載光功率，可能就會(huì)對(duì)設(shè)備造成損害，在使用操作中應(yīng)盡量避免強(qiáng)光照射，防止超出過(guò)載光功率。
接收靈敏度
接收靈敏度是指光模塊在一定的誤碼率（BER=10-12）條件下，接收端組件所能接收的最小平均輸入光功率。如果發(fā)射光功率指的發(fā)送端的光強(qiáng)度，那么接收靈敏度指的就是光模塊可以探測(cè)到的光強(qiáng)度。單位是dBm。
一般情況下，速率越高接收靈敏度越差，即最小接收光功率越大，對(duì)于光模塊接收端器件的要求也越高。
接收光功率
接收光功率是指光模塊在一定的誤碼率（BER=10-12）條件下，接收端組件所能接收的平均光功率范圍。單位是dBm。接收光功率的上限值為過(guò)載光功率，下限值為接收靈敏度的最大值。
綜合來(lái)講，就是當(dāng)接收光功率小于接收靈敏度，可能無(wú)法正常接收信號(hào)，因?yàn)楣夤β侍趿?。?dāng)接收光功率大于過(guò)載光功率時(shí)，可能也無(wú)法正常接收信號(hào)，因?yàn)榇嬖谡`碼現(xiàn)象。
綜合性能指標(biāo)
接口速率
光器件所能承載的無(wú)誤碼傳輸?shù)淖畲箅娦盘?hào)速率，以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的有：125Mbit/s、1.25Gbit/s、10.3125Gbit/s、41.25Gbit/s。
傳輸距離
光模塊可傳輸?shù)木嚯x主要受到損耗和色散兩方面受限。損耗是光在光纖中傳輸時(shí)，由于介質(zhì)的吸收散射以及泄漏導(dǎo)致的光能量損失，這部分能量隨著傳輸距離的增加以一定的比率耗散。色散的產(chǎn)生主要是因?yàn)椴煌ㄩL(zhǎng)的電磁波在同一介質(zhì)中傳播時(shí)速度不等，從而造成光信號(hào)的不同波長(zhǎng)成分由于傳輸距離的累積而在不同的時(shí)間到達(dá)接收端，導(dǎo)致脈沖展寬，進(jìn)而無(wú)法分辨信號(hào)值。
在光模塊色散受限方面，其受限距離遠(yuǎn)大于損耗的受限距離，可以不做考慮。損耗限制可以根據(jù)公式：損耗受限距離=（發(fā)射光功率-接受靈敏度）/光纖衰減量 來(lái)估算。光纖的衰減量和實(shí)際選用的光纖強(qiáng)相關(guān)。
CloudEngine系列交換機(jī)通過(guò)display interface transceiver verbose命令可以查看指定接口光模塊的常規(guī)、制造、告警以及診斷信息，如表 display interface transceiver verbose命令輸出信息描述所示。
項(xiàng)目 | 描述 |
|---|---|
Common information | 表示光模塊的常規(guī)信息。 |
Transceiver Type | 表示光模塊類(lèi)型。 |
Connector Type | 表示接口類(lèi)型。 |
Wavelength (nm) | 表示光波波長(zhǎng)。 |
Transfer Distance (m) | 表示光波傳輸距離。50um/125um表示光纖的直徑，OM2表示光纖的等級(jí)。 |
Digital Diagnostic Monitoring | 表示光模塊診斷信息是否監(jiān)控。 |
Vendor Name | 表示光模塊制造廠商名稱(chēng)。 如果顯示內(nèi)容為“HUAWEI”，表示是經(jīng)過(guò)華為數(shù)據(jù)中心交換機(jī)認(rèn)證的光模塊；其他的顯示內(nèi)容表示是非華為數(shù)據(jù)中心交換機(jī)認(rèn)證光模塊。 |
Vendor Part Number | 表示光模塊制造廠商編號(hào)。 |
Ordering Name | 表示光模塊對(duì)外型號(hào)。 |
Manufacture information | 表示光模塊制造信息。 |
Manu. Serial Number | 表示光模塊生產(chǎn)序列號(hào)。 |
Manufacturing Date | 表示光模塊生產(chǎn)日期。 |
Alarm information | 表示光模塊告警信息。 |
Diagnostic information | 表示光模塊診斷信息。 如果顯示為“-”，則表示該光模塊不支持獲取此信息或信息不精確。 |
Temperature (Celsius) | 表示光模塊當(dāng)前溫度。 |
Voltage(V) | 表示光模塊當(dāng)前電壓。 |
Bias Current (mA) |
表示光模塊當(dāng)前電流。 說(shuō)明： 如果接口支持拆分，當(dāng)接口插入光模塊后，會(huì)顯示光模塊中每條Lane的當(dāng)前電流。 每條lane的當(dāng)前電流值均應(yīng)在Bias Low Threshold (mA)~Bias High Threshold (mA)范圍內(nèi)才能保證模塊正常工作。 |
Bias High Threshold (mA) | 表示光模塊電流上限。 |
Bias Low Threshold (mA) | 表示光模塊電流下限。 |
Current RX Power (dBm) | 表示當(dāng)前光模塊接收功率。 說(shuō)明： 如果接口支持拆分，當(dāng)接口插入光模塊后，會(huì)顯示光模塊中每條Lane的當(dāng)前接收功率。 |
Default RX Power High Threshold (dBm) | 表示默認(rèn)光模塊接收功率上限。 |
Default RX Power Low Threshold (dBm) | 表示默認(rèn)光模塊接收功率下限。 |
Current TX Power (dBm) | 表示當(dāng)前光模塊發(fā)送功率。 說(shuō)明： 如果接口支持拆分，當(dāng)接口插入光模塊后，會(huì)顯示光模塊中每條Lane的當(dāng)前發(fā)送功率。 |
Default TX Power High Threshold (dBm) | 表示默認(rèn)光模塊發(fā)送功率上限。 |
Default TX Power Low Threshold (dBm) | 表示默認(rèn)光模塊發(fā)送功率下限。 |
光模塊有哪些關(guān)鍵性能指標(biāo)
如何衡量光模塊的性能指標(biāo)呢？我們可以從以下幾個(gè)方面來(lái)讀懂光模塊的性能指標(biāo)。
光模塊發(fā)送端
平均發(fā)射光功率
平均發(fā)射光功率是指光模塊在正常工作條件下發(fā)射端光源輸出的光功率，可以理解為光的強(qiáng)度。發(fā)射光功率和所發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)中“1”占的比例相關(guān)，“1”越多，光功率也越大。當(dāng)發(fā)送機(jī)發(fā)送偽隨機(jī)序列信號(hào)時(shí)，“1”和“0”大致各占一半，這時(shí)測(cè)試得到的功率就是平均發(fā)射光功率，單位為W或mW或dBm。其中W或mW為線性單位，dBm為對(duì)數(shù)單位。在通信中，我們通常使用dBm來(lái)表示光功率。
消光比
消光比是指全調(diào)制條件下激光器在發(fā)射全“1”碼時(shí)的平均光功率與全“0”碼時(shí)發(fā)射的平均光功率比值的最小值，單位為dB。如圖1-3所示，我們?cè)趯㈦娦盘?hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)時(shí)，是由光模塊發(fā)射部分的激光器按照輸入的電信號(hào)的碼率來(lái)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的。全“1”碼時(shí)的平均光功率即表示激光器發(fā)光的平均功率，全“0”碼時(shí)的平均光功率即表示激光器不發(fā)光的平均功率，消光比即表征0、1信號(hào)的區(qū)別能力，因此消光比可以看做一種激光器運(yùn)行效率的衡量。消光比典型的最小值范圍為8.2dB到10dB。
圖1-3 激光器工作示意圖光信號(hào)的中心波長(zhǎng)
在發(fā)射光譜中，連接50℅最大幅度值線段的中點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。不同種類(lèi)的激光器或同一種類(lèi)的兩個(gè)激光器，由于工藝、生產(chǎn)等原因都會(huì)有中心波長(zhǎng)的差異，即使同一激光器在不同條件下也可能會(huì)有不同的中心波長(zhǎng)。一般，光器件和光模塊的制造商，提供給用戶一個(gè)參數(shù)，即中心波長(zhǎng)（如850nm），這個(gè)參數(shù)一般會(huì)是一個(gè)范圍。目前常用的光模塊的中心波長(zhǎng)主要有三種：850nm 波段、1310nm 波段以及1550nm 波段。
為什么定義在這三個(gè)波段呢？這與光信號(hào)的傳輸介質(zhì)光纖損耗有關(guān)。通過(guò)不斷研究實(shí)驗(yàn)，人們發(fā)現(xiàn)光纖損耗通常隨波長(zhǎng)加長(zhǎng)而減小，850nm損耗較少，900 ~ 1300nm損耗又變高了；而1310nm又變低， 1550nm損耗最低，1650nm以上的損耗趨向加大。所以850nm就是所謂的短波長(zhǎng)窗口，1310nm 和1550nm就是長(zhǎng)波長(zhǎng)窗口。
光模塊接收端
過(guò)載光功率
又稱(chēng)飽和光功率，是指光模塊在一定的誤碼率（BER=10-12）條件下，接收端組件所能接收的最大輸入平均光功率。單位是dBm。
需要注意的是，光探測(cè)器在強(qiáng)光照射下會(huì)出現(xiàn)光電流飽和現(xiàn)象，當(dāng)出現(xiàn)此現(xiàn)象后，探測(cè)器需要一定的時(shí)間恢復(fù)，此時(shí)接收靈敏度下降，接收到的信號(hào)有可能出現(xiàn)誤判而造成誤碼現(xiàn)象。簡(jiǎn)單的說(shuō)，輸入光功率超過(guò)的了這個(gè)過(guò)載光功率，可能就會(huì)對(duì)設(shè)備造成損害，在使用操作中應(yīng)盡量避免強(qiáng)光照射，防止超出過(guò)載光功率。
接收靈敏度
接收靈敏度是指光模塊在一定的誤碼率（BER=10-12）條件下，接收端組件所能接收的最小平均輸入光功率。如果發(fā)射光功率指的發(fā)送端的光強(qiáng)度，那么接收靈敏度指的就是光模塊可以探測(cè)到的光強(qiáng)度。單位是dBm。
一般情況下，速率越高接收靈敏度越差，即最小接收光功率越大，對(duì)于光模塊接收端器件的要求也越高。
接收光功率
接收光功率是指光模塊在一定的誤碼率（BER=10-12）條件下，接收端組件所能接收的平均光功率范圍。單位是dBm。接收光功率的上限值為過(guò)載光功率，下限值為接收靈敏度的最大值。
綜合來(lái)講，就是當(dāng)接收光功率小于接收靈敏度，可能無(wú)法正常接收信號(hào)，因?yàn)楣夤β侍趿?。?dāng)接收光功率大于過(guò)載光功率時(shí)，可能也無(wú)法正常接收信號(hào)，因?yàn)榇嬖谡`碼現(xiàn)象。
綜合性能指標(biāo)
接口速率
光器件所能承載的無(wú)誤碼傳輸?shù)淖畲箅娦盘?hào)速率，以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的有：125Mbit/s、1.25Gbit/s、10.3125Gbit/s、41.25Gbit/s。
傳輸距離
光模塊可傳輸?shù)木嚯x主要受到損耗和色散兩方面受限。損耗是光在光纖中傳輸時(shí)，由于介質(zhì)的吸收散射以及泄漏導(dǎo)致的光能量損失，這部分能量隨著傳輸距離的增加以一定的比率耗散。色散的產(chǎn)生主要是因?yàn)椴煌ㄩL(zhǎng)的電磁波在同一介質(zhì)中傳播時(shí)速度不等，從而造成光信號(hào)的不同波長(zhǎng)成分由于傳輸距離的累積而在不同的時(shí)間到達(dá)接收端，導(dǎo)致脈沖展寬，進(jìn)而無(wú)法分辨信號(hào)值。
在光模塊色散受限方面，其受限距離遠(yuǎn)大于損耗的受限距離，可以不做考慮。損耗限制可以根據(jù)公式：損耗受限距離=（發(fā)射光功率-接受靈敏度）/光纖衰減量 來(lái)估算。光纖的衰減量和實(shí)際選用的光纖強(qiáng)相關(guān)。
CloudEngine系列交換機(jī)通過(guò)display interface transceiver verbose命令可以查看指定接口光模塊的常規(guī)、制造、告警以及診斷信息，如表 display interface transceiver verbose命令輸出信息描述所示。
項(xiàng)目 | 描述 |
|---|---|
Common information | 表示光模塊的常規(guī)信息。 |
Transceiver Type | 表示光模塊類(lèi)型。 |
Connector Type | 表示接口類(lèi)型。 |
Wavelength (nm) | 表示光波波長(zhǎng)。 |
Transfer Distance (m) | 表示光波傳輸距離。50um/125um表示光纖的直徑，OM2表示光纖的等級(jí)。 |
Digital Diagnostic Monitoring | 表示光模塊診斷信息是否監(jiān)控。 |
Vendor Name | 表示光模塊制造廠商名稱(chēng)。 如果顯示內(nèi)容為“HUAWEI”，表示是經(jīng)過(guò)華為數(shù)據(jù)中心交換機(jī)認(rèn)證的光模塊；其他的顯示內(nèi)容表示是非華為數(shù)據(jù)中心交換機(jī)認(rèn)證光模塊。 |
Vendor Part Number | 表示光模塊制造廠商編號(hào)。 |
Ordering Name | 表示光模塊對(duì)外型號(hào)。 |
Manufacture information | 表示光模塊制造信息。 |
Manu. Serial Number | 表示光模塊生產(chǎn)序列號(hào)。 |
Manufacturing Date | 表示光模塊生產(chǎn)日期。 |
Alarm information | 表示光模塊告警信息。 |
Diagnostic information | 表示光模塊診斷信息。 如果顯示為“-”，則表示該光模塊不支持獲取此信息或信息不精確。 |
Temperature (Celsius) | 表示光模塊當(dāng)前溫度。 |
Voltage(V) | 表示光模塊當(dāng)前電壓。 |
Bias Current (mA) |
表示光模塊當(dāng)前電流。 說(shuō)明： 如果接口支持拆分，當(dāng)接口插入光模塊后，會(huì)顯示光模塊中每條Lane的當(dāng)前電流。 每條lane的當(dāng)前電流值均應(yīng)在Bias Low Threshold (mA)~Bias High Threshold (mA)范圍內(nèi)才能保證模塊正常工作。 |
Bias High Threshold (mA) | 表示光模塊電流上限。 |
Bias Low Threshold (mA) | 表示光模塊電流下限。 |
Current RX Power (dBm) | 表示當(dāng)前光模塊接收功率。 說(shuō)明： 如果接口支持拆分，當(dāng)接口插入光模塊后，會(huì)顯示光模塊中每條Lane的當(dāng)前接收功率。 |
Default RX Power High Threshold (dBm) | 表示默認(rèn)光模塊接收功率上限。 |
Default RX Power Low Threshold (dBm) | 表示默認(rèn)光模塊接收功率下限。 |
Current TX Power (dBm) | 表示當(dāng)前光模塊發(fā)送功率。 說(shuō)明： 如果接口支持拆分，當(dāng)接口插入光模塊后，會(huì)顯示光模塊中每條Lane的當(dāng)前發(fā)送功率。 |
Default TX Power High Threshold (dBm) | 表示默認(rèn)光模塊發(fā)送功率上限。 |
Default TX Power Low Threshold (dBm) | 表示默認(rèn)光模塊發(fā)送功率下限。 |