光纖組網(wǎng)已是當(dāng)今智能化弱電行業(yè)里一種常見的組網(wǎng)方式，組建遠距離無線、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)時，往往需要使用光纖進行連接通信，使用光纖收發(fā)器是經(jīng)濟適用型做法，尤其是在室外的使用。其實光纖收發(fā)器不僅可以成對使用，還可以配合光纖交換機使用。今天就和海翎光電的小編咱們一起聊聊“光纖、光模塊、光纖交換機、光模塊組網(wǎng)知識”。

 

    光纖：由玻璃或塑料制成的纖維，用于傳輸光信號。傳輸原理是‘光的全反射’。具有保密性好、重量輕、抗干擾能力強、距離遠、數(shù)據(jù)帶寬高的優(yōu)點，光纖支持的傳輸速率包括100Mbps，1Gbps，10Gbps及更高。海翎光電的小編給伙伴個畫個重點，F(xiàn)C、ST區(qū)別主要看尾套，見下圖。

 

    光纖分類

    光纖傳輸?shù)?strong style="margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; visibility: visible; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">常用波長有：850、1310、1490、1550nm，按照光纖傳輸光信號模式分為單模光纖（SMF）和多模光纖（MMF）：黃色線為單模SMF，桔紅色為多模MMF，蘭色為多模MMF.

 

單模光纖：只能傳輸一種模式的光，適用于長距離傳輸。

多模光纖：可以傳輸多種模式的光，適用于機房內(nèi)等短距離傳輸。

 

    光纖的常見接口類型

 

 

    光模塊-光模塊分類

• 按封裝：1*9 、GBIC、 SFF、SFP、XFP、SFP+、X2、XENPARK、300pin等。

• 按速率：155M、622M、1.25G、2.5G、4.25G、10G、40G等。

• 按波長：常規(guī)波長、CWDM、DWDM等。

• 按模式：單模光纖（黃色）、多模光纖（橘紅色）。

• 按使用性：熱插拔（GBIC、 SFP、XFP、XENPAK）和非熱插拔（1*9、SFF）。

 

    封裝形式是光模塊基本原理

    光收發(fā)一體模塊（Optical Transceiver)是光通信的核心器件，完成對光信號的光-電/電-光轉(zhuǎn)換。由兩部分組成：接收部分和發(fā)射部分。接收部分實現(xiàn)光-電變換，發(fā)射部分實現(xiàn)電-光變換。

 

    發(fā)射部分：輸入一定碼率的電信號經(jīng)內(nèi)部的驅(qū)動芯片處理后驅(qū)動半導(dǎo)體激光器(LD)或發(fā)光二極管(LED)發(fā)射出相應(yīng)速率的調(diào)制光信號，其內(nèi)部帶有光功率自動控制電路(APC)，使輸出的光信號功率保持穩(wěn)定。

    接收部分：一定碼率的光信號輸入模塊后由光探測二極管轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)前置放大器后輸出相應(yīng)碼率的電信號，輸出的信號一般為PECL電平。同時在輸入光功率小于一定值后會輸出一個告警信號。

     負(fù)責(zé)進行光電轉(zhuǎn)換，發(fā)送端把電信號轉(zhuǎn)換成光信號，通過光纖傳送后，接收端再把光信號轉(zhuǎn)換成電信號。常見的光模塊速率：155M(百兆)、1.25G(千兆)、 10G(萬兆)、40G。

 

    光模塊的主要參數(shù)

    1. 傳輸速率：傳輸速率指每秒傳輸比特數(shù)，單位Mb/s 或Gb/s。主要速率：百兆、千兆、2.5G、4.25G和萬兆。

    2.傳輸距離：光模塊的傳輸距離分為短距、中距和長距三種。一般認(rèn)為2km 及以下的為短距離，10～20km 的為中距離，30km、40km 及以上的為長距離。

■光模塊的傳輸距離受到限制，主要是因為光信號在光纖中傳輸時會有一定的損耗和色散。

 

光模塊類型

光纖的端面與直徑

• 按照光纖連接器連接頭內(nèi)插針端面分：PC，SPC，UPC，APC

•  按照光纖連接器的直徑分：Φ3，Φ2, Φ0.9

 

    按照光纖的類型分：

    單模光纖連接器（一般為G.652 纖：光纖內(nèi)徑9um，外徑125um）；多模光纖連接器（一種是G.651 纖其內(nèi)徑50um，外徑125um；另一種是內(nèi)徑62.5um，外徑125um）；

    按照光纖連接器的連接頭形式分：FC，SC，ST，LC，MU，MTRJ 等等，目前常用的有FC，SC，ST，LC

 

    接口指標(biāo)

    輸出光功率指光模塊發(fā)送端光源的輸出光功率。可以理解為光的強度，單位為W或mW或dBm。其中W或mW為線性單位，dBm為對數(shù)單位。在通信中，我們通常使用dBm來表示光功率。

公式：P(dBm)=10Log(P/1mW)

    光功率衰減一半，降低3dB，0dBm的光功率對應(yīng)1mW使用光功率計測量。針對PON產(chǎn)品，由于其ONU端采用的是突發(fā)模式，因此需使用專用的光功率計進行測量，串接在線路中，可以即時給出當(dāng)前上行和下行的光功率。

 

    接收靈敏度指的是在一定速率、誤碼率情況下光模塊的最小接收光功率，單位：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，對于光模塊接收端器件的要求也越高。

    考慮到光纖老化或其他不可預(yù)見因素導(dǎo)致的鏈路損耗增大，最佳接收光功率范圍控制在接收靈敏度以上2-3dB?至過載點以下2-3dB，即上圖中的白色區(qū)域。

 

光模塊分類

按光模塊模式分類

單模：傳輸距離

多模：傳輸距離近，一般小于≤2km

 

    光模塊發(fā)射光功率和接收靈敏度

    發(fā)射光功率指發(fā)射端的光強，接收靈敏度指可以探測到的光強度。兩者都以dBm為單位，是影響傳輸距離的重要參數(shù)。光模塊可傳輸?shù)木嚯x主要受到損耗和色散兩方面受限。損耗限制可以根據(jù)公式：

損耗受限距離＝（發(fā)射光功率‐接收靈敏度）/光纖衰減量 來估算。

 

    光纖衰減量和實際選用的光纖相關(guān)。一般目前的G.652光纖可以做到1310nm波段0.5dB/km，1550nm波段0.3dB/km甚至更佳。50um多模光纖在850nm波段4dB/km 1310nm波段2dB/km。對于百兆、千兆的光模塊色散受限遠大于損耗受限，可以不作考慮。

 

按鏈路資源分類

單纖光模塊

飽和光功率值指光模塊接收端最大可以探測到的光功率，一般為‐3dBm。當(dāng)接收光功率大于飽和光功率的時候同樣會導(dǎo)致誤碼產(chǎn)生。因此對于發(fā)射光功率大的光模塊不加衰減回環(huán)測試會出現(xiàn)誤碼現(xiàn)象。

 

光飽和度又稱飽和光功率，指的是在一定的傳輸速率下，維持一定的誤碼率（10-10～10-12）時的最大輸入光功率，單位：dBm。

 

    ■需要注意的是，光探測器在強光照射下會出現(xiàn)光電流飽和現(xiàn)象，當(dāng)出現(xiàn)此現(xiàn)象后，探測器需要一定的時間恢復(fù)，此時接收靈敏度下降，接收到的信號有可能出現(xiàn)誤判而造成誤碼現(xiàn)象，而且還非常容易損壞接收端探測器，在使用操作中應(yīng)盡量避免超出其飽和光功率。注意 對于長距光模塊，由于其平均輸出光功率一般大于其最大輸入光功率（即光飽和度），因此請用戶使用時關(guān)注光纖使用長度，以保證到達光模塊的實際接收光功率小于其光飽和度，否則有可能造成光模塊的損壞。

 

    雙纖光模塊

 

    光模塊的選擇

    隨著光模塊的廣泛，越來越多的客戶開始關(guān)注模塊本身穩(wěn)定性和可靠性的特點。現(xiàn)在市場上流行的光模塊一共有三種：原裝光模塊、二手光模塊和兼容光模塊。

    眾所周知，原裝光模塊的價格非常高，許多廠商只能望而卻步。市場上的商品良莠不齊，許多商家又以次充好、魚目混珠，對光模塊的選取造成了一定的難度，下面就纖細談?wù)劰饽K的選擇：

 

    第一，我們?nèi)绾畏直嫘碌墓饽K和二手光模塊呢？

    二手光模塊經(jīng)常會在使用半年后出現(xiàn)丟包的情況，這是因為它光功率不穩(wěn)和光靈敏度下降等原因造成的。如果我們有光功率計的話，可以拿出來測一測，看看其的光功率是否與數(shù)據(jù)手冊上的參數(shù)一致。如果出入太大，則為二手光模塊。

    第二，觀察光模塊售后的使用情況。

    一個正常的光模塊的使用壽命為5年，在第一年中基本很難看出光模塊的好壞，但是在其使用的第二年或第三年就可以看出來了。

    第三，看光模塊與設(shè)備之間的兼容性如何。

    消費者在購買前，需和供應(yīng)商進行溝通，告知其需要使用在哪個品牌的設(shè)備上。

    第四，我們還要看光模塊的溫度適應(yīng)能力怎么樣。

    光模塊本身在工作時產(chǎn)生的溫度并不高，但是它一般的工作環(huán)境都是在機房或是在交換機上，溫度過高或者過低都會影響其光功率、光靈敏度等參數(shù)。一般情況下所使用的光模塊溫度范圍在0~70°C即可，如果在極冷或者極熱的環(huán)境，則需使用工業(yè)級-40~85°C的光模塊。

 

    光模塊配對原則

 

    上圖方法，內(nèi)置光模塊的設(shè)備同樣適用哦~！

    由于光模塊進行傳輸數(shù)據(jù)時分為發(fā)送和接收兩個方向，雙纖光模塊通過不同的端口區(qū)分，單纖光模塊通過不同的光波長區(qū)分，如下。

    因此在使用單纖的光模塊時，兩端光模塊的波長要匹配，即TX/RX相反。

 

    雙纖光模塊，兩端同型號

    單纖光模塊，兩端光模塊波長TX和RX相反，其他一致。

    

 

    光模塊組網(wǎng)方式

 

    常見問題解答

    交換機關(guān)口是否需要開啟

    未配置過的可網(wǎng)管交換機除了光電復(fù)用口的光口需要開啟外，其他交換機的光口均是即插即用，無需配置開啟。

 

    光口不亮怎么處理？常見排查分四個步驟：

1.檢查設(shè)備光口和使用的光模塊速率是否匹配。2.檢查兩端使用的光模塊是否配對。3.檢查使用的光纖是否和光模塊匹配，單模光模塊使用單模光纖，多模光模塊使用多模光纖，雙纖光模塊，一端的兩根光纖左右對調(diào)下。4.檢查光纖鏈路是否OK，使用短纖進行測試。

 

    接下來聽海翎光電的小編繼續(xù)講一下關(guān)于光模塊的組網(wǎng)設(shè)計

    光纖收發(fā)器的一般組網(wǎng)方式

 

  方案一：比較常見且穩(wěn)定的傳輸方案，適用于小型項目。

 

    一對一傳輸方式

    這是光纖收發(fā)器比較常見的應(yīng)用方式，傳統(tǒng)的一對一的方式，即前端1光1電，后端1光1電，或者前端1光2/4/8電口，后端1光1電的連接方式。應(yīng)用在中小型的遠距離網(wǎng)絡(luò)中比較多，比較明顯的就是只有一對光纖收發(fā)器。

 

 

    方案二：前端直接用1光多電的收發(fā)器連接攝像機，少用了一次交換機的中繼。

 

    方案三：機房端收發(fā)器采用集中供電方式，節(jié)省了電源布線的繁瑣，管理起來更加方便。

 

    

    方案四:前端1光多電，后端收發(fā)器機架集中供電。

 

    方案五:在一些項目施工布線過程中，采用傳統(tǒng)的布線方式光纖資源不夠用的情況下，可以采用前端2光多電級聯(lián)型的收發(fā)器，連接多個攝像機。

 

  方案六：前端級聯(lián)型收發(fā)器鏈接多個攝像機，通常一芯光纖上可以鏈接十幾個二光多電的收發(fā)器，后端用收發(fā)器機架集中供電，統(tǒng)一管理。

 

    方案七：前端用交換機+收發(fā)器、1光多電收發(fā)器兩種方式混合使用，后端用4光2電匯聚型收發(fā)器接收。隨著多光口匯聚型光電交換機越來越多的使用，產(chǎn)品逐漸穩(wěn)定。不足的地方是，后端4光2電匯聚型光電交換機，一旦1個光口壞了，需要整機返廠維修，影響到其他線路上攝像機的傳輸。

 

    方案八：前端用交換機+收發(fā)器、1光多電收發(fā)器兩種方式混合使用，后端用8光2電匯聚型收發(fā)器接收。隨著多光口匯聚型光電交換機越來越多的使用，產(chǎn)品逐漸穩(wěn)定。不足的地方是，后端8光2電匯聚型光電交換機，一旦1個光口壞了，需要整機返廠維修，影響到其他線路上攝像機的傳輸，當(dāng)然了插SFP模塊的光電交換機除外。

 

方案十

 

    方案十一：環(huán)網(wǎng)型收發(fā)器，考慮到成本的因素，目前在民用市場使用的比較少，主要在一些大型項目工程中使用，多采用工業(yè)級2光2電、2光3電、2光4電、2光8電設(shè)備。在整個光纖閉環(huán)中，有一處中斷，不影響其他設(shè)備的正常通信

 

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