光模块光纤的常用知识.

光模块光纤的常用知识. 光模块/光纤的常用知识 以太网交换机常用的光模块有SFP，GBIC，XFP，XENPAK: SFP: Small Form-factor Pluggable transceiver ，小封装可插拔收发器 GBIC :GigaBit Interface Converter，千兆以太网接口转换器 XFP: 10-Gigabit small Form-factor Pluggable transceiver 万兆以太网接口小封装可插拔收发器 XENPAK: 10 Gigabit EtherNet Transceiver PAcKage万兆以太网接口收发器集合封装 含义 光模块支持的最高速率 传输距离 取值 10G 1000 100 SX LX LH+传输距离 T 取值说 10GE 1000M 100M 短距 中距 长距 电接口 明 含义 连接器类型 接口光纤类型 附加特性(可选) MM+中SM+中心波 取值 SFP GBIC XENPAK XFP BIDI CWDM STACK 心波长 长 取值说SFP GBIC XENPAK XFP 多模 单模 单纤双CWDM 堆叠明 接口 接口 接口 接口 光纤 光纤 向模块 模块 模块 光纤连接器 光纤连接器由光纤和光纤两端的插头组成，插头由插针和外围的锁紧结构组成。根据不同的锁紧，光纤连接器可以分为FC型、SC型、LC型、ST型和MTRJ型。 FC连接器采用螺纹锁紧机构，是发明较早、使用最多的一种光纤活动连接器。 SC是一种矩形的接头，由NTT研制，不用螺纹连接，可直接插拔，与FC连接器相比具有操作空间小，使用方便。低端以太网产品非常常见。 LC是由LUCENT开发的一种Mini型的SC连接器，具有更小的体积，已广泛在系统中使用，是今后光纤活动连接器发展的一个方向。低端以太网产品非常常见。 ST连接器是由AT&T公司开发的，用卡口式锁紧机构，主要参数指标与FC和SC连接器相当，但在公司应用并不普遍，通常都用在多模器件连接，与其它厂家设备对接时使用较多。 MTRJ的插针是塑料的，通过钢针定位，随着插拔次数的增加，各配合面会发生磨损，长期稳定性不如陶瓷插针连接器。 光纤知识 光纤是传输光波的导体。光纤从光传输的模式来分可分为单模光纤和多模光纤。 在单模光纤中光传输只有一种基模模式，也就是说光线只沿光纤的内芯进行传输。由于完全避免了模式射散使得单模光纤的传输频带很宽因而适用与高速，长距离的光纤通迅。 在多模光纤中光传输有多个模式，由于色散或像差，这种光纤的传输性能较差，频带窄， 距离较短。 传输速率较小， 光纤的特性参数 光纤的结构预制的石英光纤棒拉制而成，通信用的多模光纤和单模光纤的外径都为125μm。 纤体分为两个区域:纤芯(Core)和包层(Cladding layer)。单模光纤纤芯直径为8~10μm，多模光纤纤芯径有两种规格，芯径分别为62.5μm(美国标准)和50μm(欧洲标准)。 我们在用户资料<安装手册>中经常看到对接口光纤规格有这样的描述:62.5μm/125μm多模光纤，其中62.5μm就是指光纤的芯径，125μm就是指光纤的外径。 单模光纤使用的光波长为1310nm或1550 nm。 多模光纤使用的光波长多为850 nm。 从颜色上可以区分单模光纤和多模光纤。单模光纤外体为黄色，多模光纤外体为橘红色。 千兆光口自协商 千兆光口可以工作在强制和自协商两种模式。802.3中千兆光口只支持1000M速率，支持全双工(Full)和半双工(Half)两种双工模式。 自协商和强制最根本的区别就是两者再建立物理链路时发送的码流不同，自协商模式发送的是/C/码，也就是配置(Configuration)码流，而强制模式发送的是/I/码，也就是idle码流。 千兆光口自协商过程 一、两端都设置为自协商模式 双方互相发送/C/码流，如果连续接收到3个相同的/C/码且接收到的码流和本端工作方式相匹配，则返回给对方一个带有Ack应答的/C/码，对端接收到Ack信息后，认为两者可以互通，设置端口为UP状态 二、一端设置为自协商，一端设置为强制 自协商端发送/C/码流，强制端发送/I/码流，强制端无法给对端提供本端的协商信息，也无法给对端返回Ack应答，故自协商端DOWN。但是强制端本身可以识别/C/码，认为对端是与自己相匹配的端口，所以直接设置本端端口为UP状态 三、两端均设置为强制模式 双方互相发送/I/码流，一端接收到/I/码流后，认为对端是与自己相匹配的端口，直接设置本端端口为UP状态。 光模块主要参数 1、光模块传输数率:百兆、千兆、10GE 等等; 2、光模块发射光功率和接收灵敏度。 发射光功率指发射端的光强。 接收灵敏度指可以探测到的光强度。两者都以dBm 为单位，是影响传输距离的重要参数。光模块可传输的距离主要受到损耗和色散两方面受限。损耗限制可以根据公式:损耗受限距离,(发射光功率,接收灵敏度)/光纤衰减量 来估算。光纤衰减量和实际选用的光纤相关。一般目前的G.652单模光纤可以做到1310nm波段0.5dB/km，1550nm波段 0.3dB/km 甚至更佳。50um多模光纤在850nm 波段4dB/km，1310nm 波段2dB/km。对于百兆、千兆的光模块色散受限远大于损耗受限，可以不作考虑。 3、10GE 光模块遵循802.3ae 的标准，传输的距离和选用光纤类型、光模块光性能相关。 4、饱和光功率值指光模块接收端最大可以探测到的光功率，一般为-3dBm。当接收光功率大于饱和光功率的时候同样会导致误码产生。因此对于发射光功率大的光模块不加衰减回环测试会出现误码现象。 光模块功能失效重要原因 光模块功能失效分为发射端失效和接收端失效，分析具体原因，最常出现的问集中在以下几个方面: 1、光口污染和损伤 由于光接口的污染和损伤引起光链路损耗变大，导致光链路不通。产生的原因有: A、光模块光口暴露在环境中，光口有灰尘进入而污染; B、使用的光纤连接器端面已经污染，光模块光口二次污染; C、带尾纤的光接头端面使用不当，端面划伤等; D、使用劣质的光纤连接器。 2、ESD 损伤 ESD 是ElectroStatic Discharge 缩写即"静电放电"，是一个上升时间可以小于1ns(10 亿分之一秒)甚至几百ps(1ps,10000 亿分之一秒)的非常快的过程，ESD 可以产生几十Kv/m甚至更大的强电磁脉冲。静电会吸附灰尘，改变线路间的阻抗，影响产品的功能与寿命; ESD的瞬间电场或电流产生的热，使元件受伤，短期仍能工作但寿命受到影响;甚至破坏元件的绝缘或导体，使元件不能工作(完全破坏)。ESD 是不可避免，除了提高电子元器件的抗ESD 能力，重要的是正确使用，引起ESD 损伤的因素有: A、环境干燥，易产生ESD; B、不正常的操作，如:非热插拔光模块带电操作;不做静电防护直接用手接触光模块静电敏感的管脚;运输和存放过程中没有防静电包装; C、设备没有接地或者接地不良。 光收发一体光模块应用注意点 1、光口问题 光链路上各处的损耗衰减都关系到传输的性能，因此要求: A、选择符合入网标准的光纤连接器; B、光纤连接器要有封帽，不使用时盖上封帽，避免光纤连接器污染而二次污染光模块光口;封帽不使用时应放在防尘干净处保存; C、光纤连接器插入是水平对准光口，避免端面和套筒划伤; D、光模块光口避免长时间暴露，不使用时加盖光口塞;光口塞不使用时储存在防尘干净处;清洁光模块时根据光口类型选用合适的无尘棉棒(SC 使用ф2.5mm 的无尘棉棒[如NTT 的14100400]，LC 和MTRJ 使用ф1.25mm 的无尘棉棒[如NTT 的14100401])蘸上无水酒精插入光口内部，按同一方向旋转擦拭;然后再用干燥的无尘棉棒插入器件光口，按同一方向旋转擦拭; E、光纤连接器的端面保持清洁，避免划伤;清洁端面时使用干燥无尘棉[如:小津产业株式会社的M,3]在手指未接触部分按如图9 所示方法擦拭清洁，每次擦拭不能在同一位置;对脏污严重的接头，则将无尘棉浸无水酒精(不易过多)，按相同方法进行擦拭清洁，并需更换另一干燥无尘棉按相同方法操作一次，保证接头端面干燥，再进行测试;此类清洁方法需注意擦拭长度要足够，才能保证清洁效果，并且不能在相同位置重复擦拭;此类无尘棉每张可按图示方向擦拭4 次;场地不足时可将无尘棉放在手掌上，在手指未接触部分按如图10 所示方法在手掌部位进行擦拭清洁，每次擦拭不能在同一位置;对脏污严重的接头，则将无尘棉浸无水酒精(不易过多)，按相同方法进行擦拭清洁，并需更换另一干燥无尘棉按相同方法操作一次，保证接头端面干燥，再进行测试;此类清洁方法需注意擦拭长度要足够，才能保证清洁效果，并且不能在相同位置重复擦拭;此类无尘棉每张可按图示方向擦拭3 次;也可以使用清洁器如图11,13 所示。 2、ESD 损伤 ESD 是自然界不可避免的现象，预防ESD 从防止电荷积聚和让电荷快速放电两方面着手: A、保持环境的湿度30,75,RH; B、划定专门的防静电区域。选用防静电的地板或工作台; C、使用的相关设备采用并联接地的公共接地点接地，保证接地路径最短，接地回路最小，不能串联接地，应避免采用外接电缆连接接地回路的设计方式; D、在专门的防静电区域中操作，防静电工作区内禁止放置工作不必须的静电产生，如未作防静电处理的塑料袋、盒子、泡沫、带子、笔记本、纸片、个人用品等物品，这些材料必须距离静电敏感器件30 厘米以上; E、包装和周转的时候，采用防静电包装和防静电周转箱/车; F、禁止对非热插拔的设备，进行带电插拔的操作; G、避免用万用表表笔直接检测静电敏感的管脚; H、对光模块操作时做静电防护工作(如:带静电环或将手通过预先接触机壳等手段释放静电)，接触光模块壳体，避免接触光模块PIN 脚。 简易光模块失效判断步骤 1、测试光功率是否在指标要求范围之内，如果出现无光或者光功率小的现象。处理方法: A、检查光功率选择的波长和测量单位(dBm); B、清洁光纤连接器端面，光模块光口。 C、检查光纤连接器端面是否发黑和划伤，光纤连接器是否存在折断，更换光纤连接器做互 换性试验。 D、检查光纤连接器是否存在小的弯折。 E、热插拔光模块可以重新插拔测试。 F、同一端口更换光模块或者同一光模块更换端口测试。 2(光功率正常但是链路无法通，检查link 灯。