技术分享丨光电信号如何进出光纤“高速公路”？

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自 1970 年代推出以来，光纤技术越来越受欢迎。通过光纤线上的红外光脉冲发送数据，而不是通过铜线电缆发送数据，可以更快、更远的距离传输更多信息，并且不会受到电磁干扰的威胁。通常需要长距离高带宽以及需要大带宽的系统（如数据中心）会选择光纤传输。在音视频行业中，光纤使用的范围也越来越广。




但你是否了解进出光纤“高速公路”的关键步骤——光纤收发器？



光纤收发器既可用作发射器，也可用作接收器。它是插入或嵌入到数据网络中的另一个设备中的小型设备。在信号输出端，它将来自交换机或路由器的电信号转换为光（光）信号。在信号接收端，它将光信号转换回电信号。今天我们具体了解一下光纤收发器的基础知识。



首先是收发器的外形尺寸。为了使来自不同供应商的收发器相互兼容，大多数制造商基于相同的标准集进行设计，称为多源协议 (MSA)。一些常见的外形尺寸包括 GBIC、SFP、SFP+ 和 XFP。我们分别介绍他们的主要区别。




SFP 的设计基于 GBIC，两者的性能基本相同，但是SFP体积更小，可以在主板上放置更多收发器。因此 SFP 是数据通信和电信的理想选择。SFP提供支持多模光纤和单模光纤的版本。在单模下，它的工作波长为 1310nm 和 1550nm，距离为 2 公里至 120 公里。在多模式下，它可以在 500 米处处理 850nm。SFP+ 是对 SFP 的改进，它们的大小相同。SFP 以高达 4.25Gb/s 的数据速率执行，而 SFP+ 提供 8.5Gb/s 至 16Gb/s。XFP 外形尺寸比 SFP 和 SFP+ 收发器大 30% 左右，并且消耗更多的能量。XFP 传输速率超过 10Gb/s，并且使用单模光纤的情况下传输距离可达 100 公里。




光收发器上与光线连接的接口我们叫做连接器。常见的连接器类型有 LC、SC、ST、FC 和 MPO。特别流行的是 LC 和 SC。LC 适用于 SFP、SFP+、XFP、QSFP 和 SFF 收发器。SC 可与 GBIC、BiDi SFP、X2、XENPAK 和 1×9 收发器配合使用。LC 连接器有一个闩锁以提供稳定性。SC 连接器是非锁定的，因此非常适合快速连接电缆。





光纤收发器的种类和连接器弄明白了，但是刚才替代的波长，传输速率各自代表什么含义呢？



波长是频率的光学术语。当收发器将电信号转换为光信号时，每个数据流都会转换为其自身波长的信号，该波长以纳米 (nm) 为单位进行测量。三个中心波长最常用于光纤：850nm、1310nm 和 1550nm。波越长，传输过程中信号强度的损失就越小。因此，850nm 用于较短的光纤链路运行，1550nm 用于较长的运行。光纤收发器的传输速率或数据速率是指它每秒传输的比特数，以兆比特 (Mbps) 或千兆比特 (Gbps) 表示。收发器分为两种以上的传输速率之一，从 0.5 Mbps 到 20 Gbps。



此外光收发器还需要搭配光纤使用，光纤分为多模光纤 (OM) 与单模光纤 (SM) 。多模光纤能够以多种模式传输光之外，还具有更大的纤芯直径，并在 850nm 和 1310nm 波长下工作。它用于较短距离和较低速度的网络，如 LAN。单模光纤一次只传输一种模式，纤芯更小，可以处理更长的 1550nm 波长。因为它的聚焦度更高，光散射更少，单模光纤可以传输更长的距离，通常从 10 公里到 160 公里。




综上所述，光纤收发器对于将电信号转换为光信号和光信号转换为点信号至关重要。选择收发器的外形尺寸是，需要考虑转换的数据类型、所需的速度和距离。收发器处理不同的波长，波长越长，信号损失越少。收发器的传输速率是它每秒可以发送的比特数。最后，收发器使用较短距离的多模光纤或较长距离的单模光纤。