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光电模块
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Real-world layer (现实中的可插拔光模块与电光转换器件): this page is about a real work, platform or institution — it made such worlds, but is not one of them.
光电模块指网络设备上那些可以热插拔的小盒子：一端是主机的电信号，另一端是光纤里的光信号，它负责把电变成光、把光变回电。本页属现实技术说明，讲的是读规格与选型的通用方法，不判断任何厂家的产品优劣；凡本馆未复核的具体数值均已注明。
一、它内部在干什么
一条光链路的两端各有一个模块，每个模块里有收发两部分：
| 环节 | 发送侧（电→光） | 接收侧（光→电） |
|---|---|---|
| 电接口 | 主机侧串行器解串器（SerDes）送来的差分电信号 | 还原成主机侧差分电信号 |
| 驱动与时钟 | 驱动芯片（driver）按信号调制激光器；有的方案内含重定时器（retimer）或数字信号处理器（DSP） | 时钟数据恢复（CDR）、均衡与判决 |
| 光器件 | 激光器组件（TOSA）：发光并耦合进纤 | 探测器组件（ROSA）：光电二极管把光变回电流 |
| 前端模拟 | —— | 跨阻放大器（TIA）与限幅放大（LA）把微弱电流变成可用电压 |
| 复用与解复用 | 多波长方案里把几条波长合成一路 | 把一路分开成几条波长 |
- 一个必须记住的口径
- 模块不是交换机性能的一部分，它是链路预算的一部分。同一个速率档可以有不同距离、不同功耗、不同价格的模块，差别全在激光器、色散处理与是否带 DSP。
二、封装尺寸谱系
同一代速率往往有好几种封装，它们互不兼容，面板密度与散热余量也不同：
| 封装 | 电通道（常见口径） | 典型用途 | 备注 |
|---|---|---|---|
| SFP | 1 通道 | 百兆、千兆铜口与光口 | 长寿接口，仍在网数量极大 |
| SFP+ | 1 通道（万兆） | 10GBASE-R 系、光纤通道 | 把万兆压到 SFP 尺寸是它流行的重要原因 |
| SFP28 | 1 通道（二十五吉） | 25G 接入与服务器口 | 尺寸同 SFP+，速率档不同；部分设备支持 SFP28 口降档跑 10G，须查兼容表 |
| QSFP+ | 4 通道（各 10 吉） | 40G，以及拆成四条万兆的分缆用法 | 「一拆四」在布线上是常见但容易出错的做法 |
| QSFP28 | 4 通道（各 25 吉） | 100G | 数据中心接入与服务器主流档之一 |
| QSFP56 | 4 通道（各 50 吉 PAM4） | 200G | 与 QSFP28 尺寸相近，电口速率不同 |
| QSFP-DD | 8 通道 | 400G、800G | DD 表示双倍密度；对旧 QSFP28 模块的兼容工作方式受通道数与速率档限制，不能当作等价 |
| OSFP | 8 通道 | 400G、800G 及更高 | 尺寸略大，散热与功耗余量更宽，与 QSFP-DD 为两条并行路线 |
| CFP / CFP2 / CFP8 | 多通道 | 早期长距与相干 | 尺寸大、功耗高，正被小型化相干方案取代 |
- 尺寸与功耗的关系
- 封装越小不等于越省。小型化往往把热密度推高，模块是否能在设备上稳定工作取决于风道、导冷片与机箱供电，而不是标称速率。
- 面板密度、每端口功耗与散热余量这三件事共同决定「一台设备实际能插多少模块」——这是规格表上最容易忽略的一条。
三、管理接口：模块能被读什么
可插拔模块通过主机上的两线串行接口（I²C 类）暴露一份内部存储器，交换机据此识别模块并读数：
| 规范 | 适用封装（常见对应） | 里面通常有什么 |
|---|---|---|
| SFF-8472 | SFP / SFP+ | 数字诊断监控（DDM/DOM）：温度、供电电压、激光器偏置电流、发送光功率、接收光功率，各量的告警与警告门限；厂商与序列号信息；校准方式（内/外） |
| SFF-8636 | QSFP+ / QSFP28 | 页（page）分区的存储器映射：标识、控制与状态、告警、每通道监控、诊断；通道使能与速率档控制 |
| CMIS | QSFP-DD / OSFP 及新一代 | 更细的状态机与分栏（bank）分页；模块低功耗/上电就绪/就绪等状态；可配置的数据通路（application advertisement）；主机与模块双方能力协商 |
- 三条实际用法
- 一、接收光功率是最有用的一个读数。它能直接告诉你「这条纤衰了多少」，而不只是「有没有链路」。
- 二、读数有单位与量程，且偏置电流会随激光器老化上升——偏置电流逐年变大是激光器寿命的正常征兆，工程上据此预判更换。
- 三、识别信息（厂商码）被部分设备用于兼容性校验，这就是「同一规格的两只模块，一只被接受一只被拒」的现实来源。本馆不评价该做法。
四、激光器与调制：距离从哪里来
| 器件/方式 | 常见波长或波段 | 特点与代价 |
|---|---|---|
| VCSEL | 850 纳米 | 便宜、功耗低、驱动简单；只适合多模短距，受模式色散限制 |
| FP 激光器 | 1310 纳米附近 | 低成本单模，色散容限小，速率上来后不占优 |
| DFB 激光器 | 1310 / 1550 纳米 | 线宽窄、单模稳定，中长距主力；波分方案要求波长可控 |
| EML | 1550 纳米为主 | 高速长距常用，成本与功耗更高，常需温控 |
| 硅光调制 | 1310 纳米附近波段 | 用硅平台做调制与集成，利于集成度与成本；本馆不判断其成熟度 |
| 相干（IQ 调制 + DSP） | 1550 纳米波段，可波长可调 | 用 DSP 补偿色散与偏振模色散，长距与大容量主力；功耗与成本最高 |
- 调制格式：NRZ 与 PAM4
- NRZ 用电平的两个状态每符号携带 1 比特；PAM4 用四个电平每符号携带 2 比特，于是同样符号率下速率翻倍。
- 代价写得很直白：眼图张开度变小、信噪比余量变少，所以 PAM4 一代普遍要求更强的前向纠错，模块内也常配 DSP 做均衡。
- 从每通道二十五吉比特的 NRZ 走到每通道五十吉比特、再到一百吉比特，主要的技术变化就是这条。
- 单纤与双纤
- 常规是双纤（一发一收）。单纤双向（BiDi）用两个波长在一根纤上反向传输，用于光纤资源不足的场合；
- 它的代价是两端必须成对配 A/B 型号，装反表现为完全不通。
五、读规格时该看的十格
- 速率与 PHY 名（对应到 IEEE 的哪一档，见以太网速率谱系）
- 光纤类型与模式（多模 OM3/OM4/OM5，单模 OS2 及 ITU-T G.65x）
- 连接器与端面（LC 双工、MPO 多芯、APC 或 UPC，见光纤与连接器）
- 标称距离与链路预算（dB），后者比前者更有用
- 波长与是否波分复用（CWDM/DWDM/短波分）
- 功耗与外壳温度范围（商业与工业档不同，工业档通常更宽）
- 管理接口版本（SFF-8472 / SFF-8636 / CMIS 及其版本）
- 是否含 DSP、是否 FEC 旁路（两个不同设备的 FEC 策略要一致）
- 设备兼容列表与厂商码要求
- 激光安全等级与标识（IEC 60825 口径；不可直视端面）
六、现场最常遇到的六件事
- 端面污染：在光链路故障原因里长期排在最前。一根擦过的纤和一根没擦过的纤，可能差出好几个分贝。用一键式清洁笔与端面检查仪，不要用衣服和纸。
- 光纤类型搞混：把单模跳线插进多模模块（或反之）常常仍能「亮链路」，但误码与距离完全不对。
- 弯曲：跳线被压在机柜挡板上有微弯损耗，特征是「动一下就好、装回去就坏」。
- 一拆四的分缆：一条 QSFP 通道拆成四条万兆时，两端封装、通道使能与管理面配置必须一致，否则表现为只通两三条。
- 热插拔与静电：模块是静电敏感器件；带电拔插要按设备的端口禁用（port disable）流程做，管理面先下再拔。
- 兼容性拒绝：交换机报错「不支持的模块」时，先查该型号的兼容列表与是否需要厂商码，再判断是否退货。
七、正在变化的方向
- LPO / LRO（线性可插拔光学）
- 思路是把模块里的 DSP 去掉，让主机的串行器解串器承担均衡，从而降低功耗与成本；代价是对主机侧余量与互操作要求更严。本馆只记录该方向存在，不判断其部署成熟度。
- CPO（共封装光学）
- 把光引擎与交换芯片封在同一基板附近，进一步缩短电通道。它带来功耗与密度收益，同时把「可插拔」这件事的维护模型换掉了——现场更换与升级路径是它争议最大的地方。
- 更高速的串行器解串器
- 每通道一百吉比特与更高每通道速率的世代，直接决定 800G/1.6T 一代能否用更少通道做到目标速率；相关规范项目仍在推进，本馆未复核其最新名单。
参见
出处
- 封装与管理接口名目：SFF 规范族（SFF-8472、SFF-8636）、CMIS（通用管理接口规范）、QSFP-DD MSA 与 OSFP MSA 等多边互操作协议；速率与距离口径见 IEEE 802.3 系列对应条款。[1]
- 激光安全等级：IEC 60825 系列。端面检测：IEC 61300-3-35。连接器与光纤见光纤与连接器。
- 「LPO/LRO」「CPO」「硅光」为现实公开报道中的方向名目，本馆按名目收录，不判断其商用成熟度与优劣。
- 「现场最常遇到的六件事」与「读规格时该看的十格」为本馆按工程常识撮合的操作归纳，属「本馆推定」。
- 本页为现实技术普及条目。封装与通道数的对应关系为行业通行口径，本馆未逐格复核各 MSA 文档版本；具体产品的电口速率、功耗与兼容矩阵以厂家文档为准。 back