1、1光模块 SFP+与 SFP、XFP、QSFP、QSFP+的区别 SFP 收发器有多种不同的发送和接收类型，用户可以为每个链接选择合适的收发器，以提供基于可用的光纤类型（如多模光纤或单模光纤）能达到的“光学性能“ 。可用的光学 SFP 模块一般分为如下类别：850 纳米波长/550 米距离的 MMF (SX)、1310 纳米波长/10 公里距离的 SMF (LX)、1550 纳米波长/40 公里距离的 XD、80 公里距离的 ZX、120 公里距离的 EX 或 EZX，以及 DWDM。SFP 收发器也提供铜缆接口，使得主要为光纤通信设计的主机设备也能够通过 UTP 网络线缆通信。也存在波分复用
2、（CWDM）以及单光纤“双向“ （1310/1490 纳米波长上行 /下行）的 SFP。 商用 SFP 收发器能够提供速率达到 4.25 G bps。10 Gbps 收发器的几种封装形式为 XFP，以及与 SFP 封装基本一致的新的变种“SFP+“。GBIC(Gigabit Interface Converter 的缩写) ，是将千兆位电信号转换为光信号的接口器件。GBIC 设计上可以为热插拔使用。GBIC 是一种符合国际标准的可互换产品。采用 GBIC 接口设计的千兆位交换机由于互换灵活，在市场上占有较大的市场份额。SFP （Small Form-factor Pluggable）可以简单的
3、理解为 GBIC 的升级版本。SFP 支持 SONET、Gigabit Ethernet、光纤通道（Fiber Channel）以及一些其他通信标准。此标准扩展到了 SFP+，能支持 10.0 Gbit/s 传输速率，包括 8 gigabit 光纤通道和 10GbE。引入了光纤和铜芯版本的 SFP+模块版本，与模块的 Xenpak、X2 或 XFP 版本相比，SFP+ 模块将部分电路留在主板实现，而非模块内实现10G 模块经历了从 300Pin，XENPAK ，X2，XFP 的发展，最终实现了用和 SFP 一样的尺寸传输 10G 的信号，这就是 SFP+。SFP 凭借其小型化低成本等优势满足了
4、设备对光模块高密度的需求，从 2002 年标准推出，到 2010 年已经取代 XFP 成为 10G 市场主流。SFP+光模块优点：1、SFP+具有比 X2 和 XFP 封装更紧凑的外形尺寸 (与 SFP 尺寸相同）；2、可以和同类型的 XFP,X2,XENPAK 直接连接；3、成本比 XFP,X2,XENPAK 产品低。2SFP+和 SFP 的区别：1、SFP 和 SFP+ 外观尺寸相同；2、SFP 协议规范：IEEE802.3、SFF-8472 ； SFP+ 和 XFP 的区别：1、 SFP+和 XFP 都是 10G 的光纤模块，且与其它类型的 10G 模块可以互通；2、 SFP+比 XFP
5、 外观尺寸更小；3、 因为体积更小 SFP+将信号调制功能，串行 /解串器、MAC、时钟和数据恢复( CDR)，以及电子色散补偿(EDC)功能从模块移到主板卡上； 4、 XFP 遵从的协议： XFP MSA 协议； 5、SFP+遵从的协议： IEEE 802.3ae、SFF-8431、SFF-8432；6、SFP+是更主流的设计。7、 SFP+ 协议规范： IEEE 802.3ae、SFF-8431、SFF-8432。QSFP:Quad Small Form-factor Pluggable四通道 SPF 接口(QSFP)，QSFP 是为了满足市场对更高密度的高速可插拔解决方案的需求而诞生的。
6、这种 4 通道的可插拔接口传输速率达到了 40Gbps。很多 XFP 中成熟的关键技术都应用到了该设计中。QSFP 可以作为一种光纤解决方案，并且速度和密度均优于 4 通道 CX4 接口。由于可在 XFP 相同的端口体积下以每通道 10Gbps 的速度支持四个通道的数据传输，所以 QSFP 的密度可以达到 XFP 产品的 4 倍，SFP+ 产品的 3 倍。具有 4 通道且密度比 CX4 高的 QSFP 接口已经被 InfiniBand标准所采用。QSFP+:Quad Small Form-factor Pluggable Plus 四小体积可插入(QSFP +)的解决方案是专为高密度的应用程序
7、。系统组件的包括电磁干扰(EMI)屏蔽,活跃的光缆(AOC) 、被动铜电缆组件,活跃的铜电缆组件,光学 MTP 电缆组件,光学回环,主机连接器,连接器和笼子层叠式集成。SFF - 8436 的文档指定一个无线电收发机机械形式因素与闭锁机制,host-board electrical-edge 连接器和接口。热插拔的收发器集成了 4 传送和接收通道 4。莫仕的 QSFP +收发器可以取代 4 标准 SFP +收发器。结果是更大的端口密度和整个系统的成本节约超过传统 SFP +产品。QSFP +线缆组件被设计提供叠起来连接器配置在极高密度的需求。这个系统将支持 10 G 以太网,光纤通道,Infi
8、niBand *,SAS 和 SONET / SDH 标准使用不同的数据率选项。3包括 InfiniBand *单独的数据率(SDR),双数据率(DDR)和四数据率( 报告), 以太网系统(10 40 gbp s),光纤通道(8、10 gbp s),SAS(12 gbp s)。光模块的作用：光模块是起到光电转换作用的一种连接模块，其中发送端把电信号转换成光信号，通过光纤传送后，接收端再把光信号转换成电信号。由光电子器件、功能电路和光接口等组成，光电子器件包括发射和接收两部分。 光模块的叫法：常见的中文叫法有：光模块，光纤模块，光收发一体模块；常见的英文叫法：optic transceiver，
9、Fiber Optic Transceiver，optical module, Transceiver Module（思科官网上的叫法）。另外，如 SFP 光模块，SFP Transceiver 也是最常用的叫法。光模块品牌：目前市场上主流的光模块品牌有 F-tone(北亿纤通)，思科，华为，H3C，HP，中兴等，另外，近年来国内更是出现了大量新兴品牌。光模块，英文原称是 optical module。它包括光接受模块、光发送模块、光收发一体模块、光转发模块等。Transponder(光转发器) ：除了具有光电变换功能外，还集成了很多的信号处理功能，如：MUX/DEMUX、CDR、功能控制、性
10、能量采集及监控等功能。常见的Transponder 有：200/300pin MSA，XENPAK，以及 X2/XPAK 等。Transceiver(光收发一体模块) ：主要功能是实现光电/电光变换，常见的有：SFF、SFP、SFP+、GBIC、XFP 等。 1).SFFSFF 是 Small Form. Factor 的简称，英特尔将其称为小封装技术。 SFF 光模块是最早期光模块产品，主要业务速率在 2.5Gbps 及以下，其电接口有两种规格：10pin 和20pin，两种版本的主要数据信号接口是一致的。20pin 版本的模块提供额外的管脚用于数据信号之外的时钟信号恢复，激光器监视和告警监
11、视功能。SFF 的尺寸要比 SFP小，并且是以插针的形式焊接到主板上的。2).SFPSFP 是 Small Form-factor Pluggables 的简称，即小封装可插拔光模块。SFP 可以看成是 SFF 的可插拔版本，它的电电接口是 20pin 金手指，数据信号接口与 SFF 模块基本相同。SFP 模块还提供 I2C 控制接口，兼容 SFP-8472 标准的光接口诊断。 SFF 和 SFP 都不包含 SerDes 部分，只提供一个串行的数据接口，将 CDR 和电色散补偿放在了模块外面，4从而使小尺寸、小功耗称为可能。由于受散热限制，SFF/SFP 只能用于 2.5Gbps 及以下速率的
12、超短距离、短距离和中距离应用。3).GBICGBIC 是 Gigabit Interface Converter 的缩写，即千兆接口转换器，是将千兆位电信号转换为光信号的接口器件。GBIC 个头比较大，差不多是 SFP 体积的两倍，是通过插针焊接在 PCB 板上使用。目前基本上被 SFP 取代。 SFP 模块在功能上与 GBIC 基本一致，也被有些交换机厂商称为小型化 GBIC（Mini-GBIC）。4).XFPXFP 是 10 Gigabit Small Form. Factor Pluggable 的简称，即 10G 小封装可插拔光模块，电接口是 30pin 金手指。不同业务类型的模块可支
13、持 OC192/SMT-64 9.95Gbps，10Gigabit FC 10.5Gbps，G.709 10.7Gbps，10Gigabit Ethernet 10.3Gbps。主要用于需要小型化及低成本 10G 解决方案。同 SFF/SFP 一样，XFP 为了减小体积，将 SerDes 部分放在了光模块外部，XFP 光收发器有一个串行 10Gbps 电接口，称为 XFI，这个接口是用来连接外部 SerDes 器件的。XFP 是在 XENPAK、X2、XPAK 等 4 信道 SerDes 光收发模块的基础上发展而来的。XFP 在 XENPAK、X2、XPAK 的基础上，完全去掉了 SerDes
14、，从而大大降低了功耗、体积和成本。5).SFP+SFP+跟 SFP 的外形一样，也是 20pin 金手指电接口，只是支持的最大速率比 SFP高，达到与 XFP 同等的 10Gbps。与 XFP 比较，SFP+ 内部没有 CDR(时钟数据恢复) 模块，所以 SFP+的体积和功耗都比 XFP 小。SFP+一般只支持中短距离传输，暂时还没有支持 ER(40km)和 ZR(80km)的 SFP+模块。SFP+ 与 XFP 对比如下图所示：6).300pin MSA300pin MSA 是完备的光接口模块，其特点是体积大，用散热器型金属外壳封装，以利于散热。该类型光模块支持 10Gbps 和 40Gbp
15、s 两种规格。这两种规格的光模块电接口都工作在 16 个并行信道上，10G 规格模块的单信道电接口速率为 622669MHz，符合 OFI 的 SFI4 和 IEEE 的 XSBI 规范。40G 规格模块的单信道电接口速率为52.5G3.125G，符合 SFI5 规范。该类光模块支持 SONET/SDH 和 10G XSBI。遵循 ITU-T G.691 和 G.693 标准，传输距离从 600m 到 80km。7).XENPAKXENPAK 是 4 信道 SerDes 结构，通过 70pin 的 SFP 连接器与电路板连接，其数据通道是 XAUI 接口；Xenpak 支持所有 IEEE 80
16、2.3ae 定义的光接口，在线路端可以提供10.3Gbps、9.95Gbps 或 4*3.125Gbps 的速率。为了降低 300pin MSA 光模块的成本，光模块的电接口向两个方向发展：4 信道并行接口和 10Gbps 单通道串行接口，它们的代表者就是 XENPAK 和 XFP。XENPAK 是面向 10G 以太网的第一代光模块，采用 4*3.125G 接口。XENPAK 是从 16 信道并行 XSBI 过渡到 4 信道的 XAUI 的。XENPAK 选用 XAUI 是因为它的管脚少，不需要时钟，速率能达到 3.125G，能立即用在标准 CMOS 电路中。而且通过XAUI 的数据是自动排列
17、的，也就是说 SerDes 器件自动平衡使用 4 个信道。Xenpak 光模块安装到电路板上时需要在电路板上开槽，实现较复杂，无法实现高密度应用。8).XPAK/X2虽然与 300pin MSA 相比， XENPAK 的体积已经减小了很多，但是还是不够理想。目前小型化是 10G 光模块的一种趋势，XPAK 是 XENPAK 的直接改进型，体积缩小一半，光接口、电接口与原来的保持一致。X2 是安捷伦公司推出的一款跟 XPAK 很相似的产品，相比 XPAK，它主要在导轨系统上做了改进。XPAK 和 X2 都属于过渡型产品。9). BIDIBiDi 是 Bidirectional 的缩写，即单纤双向
18、的意思。利用 WDM 技术,发送和接收两个方向使用不同的中心波长。实现一根光纤双向传输光信号。一般光模块有两个端口，TX 为发射端口，RX 为接收端口；而该光模块只有 1 个端口，通过光模块中的滤波器进行滤波，同时完成 1310nm 光信号的发射和 1550nm 光信号的接收，或者相反。因此该模块必须成对使用，他最大的优势就是节省光纤资源。BIDI 模块必须成对使用，例如若一端使用了 GACS-Bi1312-10，另外一端就必须使用 GACS-Bi1512-10。610). CWDMCWDM 是 Coarse Wavelength Division Multiplexing，稀疏波分复用器，也
19、称粗波分复用器。与之对应的是 DWDM，Dense Wavelength Division Multiplexing ，密集波分复用器，DWDM 的价格比 CWDM 贵很多。CWDM 光模块采用 CWDM 技术，可以通过外接波分复用器，将不同波长的光信号复合在一起，通过一根光纤进行传输，从而节约光纤资源。同时，接收端需要使用波分解复用器对复光信号进行分解。如下图所示：相对于 DWDM 系统中 0.2nm 到 1.2nm 的波长间隔而言，CWDM 具有更宽的波长间隔，业界通行的标准波长间隔为 20nm。由于 CWDM 系统的波长间隔宽，对激光器的技术指标要求较低。由于波长间隔达到 20nm，所以
20、系统的最大波长偏移可达6.56.5，激光器的发射波长精度可放宽到3nm，而且在工作温度范围(570)内，温度变化导致的波长漂移仍然在容许范围内，激光器无需温度控制机制，所以激光器的结构大大简化，成品率提高。 另外，较大的波长间隔意味着光复用器/解复用器的结构大大简化。例如，CWDM 系统的滤波器镀膜层数可降为 50 层左右，而 DWDM 系统中的 100GHz 滤波器镀膜层数约为 150 层，这导致成品率提高，成本下降，而且滤波器的供应商大大增加有利于竞争。CWDM 滤波器的成本比 DWDM 滤波器的成本要少 50%以上，而且随着自动化生产技术和批量的增大会进一步降低。术语简介：ITU-T：I
21、TU 是 Telecommunication Standardization Sector 的缩写，即国际电信联盟的意思，ITU-T 是国际电信联盟管理下的专门制定远程通信相关国际标准的组织。该机构创建于 1993 年，前身是国际电报电话咨询委员会(CCITT 是法语 Comit Consultatif International Tlphonique et Tlgraphique 的缩写, 英文是 International Telegraph and Telephone Consultative Committee)，总部设在瑞士日内瓦。OIF:7OIF 是 Optical Interne
22、t Forum 的缩写，即光网络论坛的意思，是由制造商、电信业务运营商发起的一个开放性论坛。主要目标是促使可互联和兼容的低成本光网络设备的开发。MSA：MSA 是 Multi-Source Agreement 的缩写，即多元协议的意思。是由业界光模块制造商建立的一个非赢利性组织。它为光收发器件规定了外形尺寸，并参考了 OIF 和 ITU标准光模块参数对于硬件开发工程师而言，光模块有很多很重要的光电技术参数，但对于 GBIC 和SFP 这两种热插拔光模块而言，只需要了解光模块的如下 3 种主要参数就可以顺利开展工作了： 第一、中心波长：单位纳米（nm），目前主要有 3 种： 1） 850nm（M
23、M，多模，成本低但传输距离短，一般只能传输 500M）； 2） 1310nm (SM，单模，传输过程中损耗大但色散小，一般用于 40KM 以内的传输) ； 3） 1550nm (SM，单模，传输过程中损耗小但色散大，一般用于 40KM 以上的长距离传输，最远可以无中继直接传输 120KM)； 第二、传输速率：指每秒钟传输数据的比特数（bit），单位 bps，目前常用的有 4 种: 155Mbps、1.25Gbps、2.5Gbps、10Gbps 等。传输速率一般向下兼容，因此 155M 光模块也称 FE（百兆）光模块，1.25G 光模块也称 GE（千兆）光模块，这是目前光传输设备中应用最多的模块
24、。此外，在光纤存储系统（SAN）中它的传输速率有2Gbps、4Gbps 和 8Gbps； 第三、传输距离：指光信号无需中继放大可以直接传输的距离，单位千米（也称公里，km），光模块一般有以下几种规格：多模 550m，单模 15km、40km、80km 和 120km等等，详见第一项说明。 光模块的其他概念： 除以上 3 种主要技术参数外，光模块还有如下几个基本概念，这些概念只需简单了解就行： 81） 激光器类别：激光器是光模块中最核心的器件，将电流注入半导体材料中，通过谐振腔的光子振荡和增益射出激光。目前最常用的激光器有 FP 和 DFB 激光器，它们的差异是半导体材料和谐振腔结构不同，DFB
25、 激光器的价格比 FP 激光器贵很多。传输距离在 40KM 以内的光模块一般使用 FP 激光器；传输距离 40KM 的光模块一般使用DFB 激光器； 2）损耗和色散：损耗是光在光纤中传输时，由于介质的吸收散射以及泄漏导致的光能量损失，这部分能量随着传输距离的增加以一定的比率耗散。色散的产生主要是因为不同波长的电磁波在同一介质中传播时速度不等，从而造成光信号的不同波长成分由于传输距离的累积而在不同的时间到达接收端，导致脉冲展宽，进而无法分辨信号值。这两个参数主要影响光模块的传输距离，在实际应用过程中，1310nm 光模块一般按0.35dBm/km 计算链路损耗，1550nm 光模块一般按 0.2
26、0dBm/km 计算链路损耗，色散值的计算非常复杂，一般只作参考； 3） 发射光功率和接收灵敏度：发射光功率指光模块发送端光源的输出光功率，接收灵敏度指在一定速率、误码率情况下光模块的最小接收光功率。这两个参数的单位都是dBm(意为分贝毫瓦，功率单位 mw 的对数形式，计算公式为 10lg，1mw 折算为 0dBm)，主要用来界定产品的传输距离，不同波长、传输速率和传输距离的光模块光发射功率和接收灵敏度都会不同，只要能确保传输距离就行； 4）光模块的使用寿命：国际统一标准，724 小时不间断工作 5 万小时（相当于 5 年）； 5） 光纤接口：SFP 光模块都是 LC 接口的，GBIC 光模块都是 SC 接口的，其他接口还有 FC 和 ST 等； 6） 工作温度：0+70； 储藏温度：-45+80 ；工作电压：3.3V； 工作电平：TTL/PECL/CML/LVDS。
