光模块/光纤的类型与规格

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对于日渐上涨的光模块传输速率不仅仅是光模块的光学器件发生变化同时光接口和光纤的规格也在不断的更新，但是对于繁多的参数规格并没有一个详细的总结，这对于刚开始学习网络的读者并不友好。

本文章将讲述不同类型的光模块的封装接口、传输速率、传输距离、光纤介质、光学接口、光波长、光模块协议以及其相互之间的关联。（斜体内容几乎包括了选择光模块和光纤的主要内容本文将详细讲解，其余的会有涉猎但不过多讲解）

一. 光模块封装接口类型

A. 10G/40G/56G光模块：

1. 10G SFP+ SR

– 数据速率：10 Gbps

– 传输距离：最长300米（OM3光纤）/400米（OM4光纤）

– 介质：多模光纤（MMF）

– 接口：LC双工

– 波长：850 nm

– 应用：数据中心内的短距离传输

2. 10G SFP+ LR

– 数据速率：10 Gbps

– 传输距离：最长10公里

– 介质：单模光纤（SMF）

– 接口：LC双工

– 波长：1310 nm

– 应用：中长距离传输

3. 10G SFP+ ER

– 数据速率：10 Gbps

– 传输距离：最长40公里

– 介质：单模光纤（SMF）

– 接口：LC双工

– 波长：1550 nm

– 应用：远距离传输

4. 10G SFP+ ZR

– 数据速率：10 Gbps

– 传输距离：最长80公里

– 介质：单模光纤（SMF）

– 接口：LC双工

– 波长：1550 nm

– 应用：超远距离传输

5. 10G SFP+ DAC（直接附加铜缆）

– 数据速率：10 Gbps

– 传输距离：1米至10米

– 介质：铜缆

– 接口：SFP+

– 应用：数据中心内的短距离互连

6. 10G SFP+ AOC（主动光缆）

– 数据速率：10 Gbps

– 传输距离：1米至100米

– 介质：有源光缆

– 接口：SFP+

– 应用：数据中心内的短距离互连

7. 40G QSFP+ SR4

– 数据速率：40 Gbps

– 传输距离：最长100米（OM3光纤）/150米（OM4光纤）

– 介质：多模光纤（MMF）

– 接口：MPO-12

– 波长：850 nm

– 应用：数据中心内的短距离高密度连接

8. 40G QSFP+ LR4

– 数据速率：40 Gbps

– 传输距离：最长10公里

– 介质：单模光纤（SMF）

– 接口：LC双工

– 波长：CWDM波长（1271 nm, 1291 nm, 1311 nm, 1331 nm）

– 应用：长距离传输，适用于城域网和广域网

9. 40G QSFP+ PSM4

– 数据速率：40 Gbps

– 传输距离：最长500米

– 介质：单模光纤（SMF）

– 接口：MPO-12

– 波长：1310 nm

– 应用：中距离传输

10. 40G QSFP+ ER4

– 数据速率：40 Gbps

– 传输距离：最长40公里

– 介质：单模光纤（SMF）

– 接口：LC双工

– 波长：CWDM波长（1271 nm, 1291 nm, 1311 nm, 1331 nm）

– 应用：远距离传输

11. 40G QSFP+ DAC（直接附加铜缆）

– 数据速率：40 Gbps

– 传输距离：1米至10米

– 介质：铜缆

– 接口：QSFP+

– 应用：数据中心内的短距离互连

12. 40G QSFP+ AOC（主动光缆）

– 数据速率：40 Gbps

– 传输距离：1米至100米

– 介质：有源光缆

– 接口：QSFP+

– 应用：数据中心内的短距离互连

13. 56G QSFP+ FDR (Fourteen Data Rate)

– 数据速率：56 Gbps

– 传输距离：最长100米（OM3光纤）/150米（OM4光纤）

– 介质：多模光纤（MMF）

– 接口：MPO-12

– 波长：850 nm

– 应用：数据中心内的短距离高密度连接

14. 56G QSFP+ LR4

– 数据速率：56 Gbps

– 传输距离：最长10公里

– 介质：单模光纤（SMF）

– 接口：LC双工

– 波长：CWDM波长（1271 nm, 1291 nm, 1311 nm, 1331 nm）

– 应用：长距离传输

15. 56G QSFP+ PSM4

– 数据速率：56 Gbps

– 传输距离：最长500米

– 介质：单模光纤（SMF）

– 接口：MPO-12

– 波长：1310 nm

– 应用：中距离传输

16. 56G QSFP+ DAC（直接附加铜缆）

– 数据速率：56 Gbps

– 传输距离：1米至10米

– 介质：铜缆

– 接口：QSFP+

– 应用：数据中心内的短距离互连

17. 56G QSFP+ AOC（主动光缆）

– 数据速率：56 Gbps

– 传输距离：1米至100米

– 介质：有源光缆

– 接口：QSFP+

– 应用：数据中心内的短距离互连

B.100G光模块 ：

1. 100G QSFP28 SR4

– 数据速率：100 Gbps

– 传输距离：最长100米（OM4光纤）/70米（OM3光纤）

– 介质：多模光纤（MMF）

– 接口：MPO-12

– 波长：850 nm

– 应用：数据中心内的短距离高密度连接

2. 100G QSFP28 LR4

– 数据速率：100 Gbps

– 传输距离：最长10公里

– 介质：单模光纤（SMF）

– 接口：LC双工

– 波长：CWDM波长（1271 nm, 1291 nm, 1311 nm, 1331 nm）

– 应用：长距离传输，适用于城域网和广域网

3. 100G QSFP28 CWDM4

– 数据速率：100 Gbps

– 传输距离：最长2公里

– 介质：单模光纤（SMF）

– 接口：LC双工

– 波长：CWDM波长（1271 nm, 1291 nm, 1311 nm, 1331 nm）

– 应用：中距离传输，如数据中心互连和校园网络

4. 100G QSFP28 PSM4

– 数据速率：100 Gbps

– 传输距离：最长500米

– 介质：单模光纤（SMF）

– 接口：MPO-12

– 波长：1310 nm

– 应用：数据中心内的中短距离传输

5. 100G QSFP28 DR1

– 数据速率：100 Gbps

– 传输距离：最长500米

– 介质：单模光纤（SMF）

– 接口：LC单工

– 波长：1310 nm

– 应用：数据中心内的中短距离传输

6. 100G QSFP28 FR1

– 数据速率：100 Gbps

– 传输距离：最长2公里

– 介质：单模光纤（SMF）

– 接口：LC单工

– 波长：1310 nm

– 应用：中距离传输，如数据中心互连和校园网络

7. 100G CFP/CFP2/CFP4 LR4

– 数据速率：100 Gbps

– 传输距离：最长10公里

– 介质：单模光纤（SMF）

– 接口：LC双工

– 波长：CWDM波长（1271 nm, 1291 nm, 1311 nm, 1331 nm）

– 应用：长距离传输，适用于城域网和广域网

8. 100G CFP/CFP2/CFP4 ER4

– 数据速率：100 Gbps

– 传输距离：最长40公里

– 介质：单模光纤（SMF）

– 接口：LC双工

– 波长：CWDM波长（1271 nm, 1291 nm, 1311 nm, 1331 nm）

– 应用：远距离传输，适用于城域网和广域网

9. 100G QSFP28 ER4

– 数据速率：100 Gbps

– 传输距离：最长40公里

– 介质：单模光纤（SMF）

– 接口：LC双工

– 波长：CWDM波长（1271 nm, 1291 nm, 1311 nm, 1331 nm）

– 应用：远距离传输，适用于城域网和广域网

10. 100G QSFP28 SR1

– 数据速率：100 Gbps

– 传输距离：最长100米（OM4光纤）/70米（OM3光纤）

– 介质：多模光纤（MMF）

– 接口：LC单工

– 波长：850 nm

– 应用：数据中心内的短距离高密度连接

11. 100G QSFP28 AOC（主动光缆）

– 数据速率：100 Gbps

– 传输距离：根据缆线长度（一般为1米至100米）

– 介质：有源光缆

– 接口：QSFP28

– 应用：数据中心内的短距离互连

12. 100G QSFP28 DAC（直接附加铜缆）

– 数据速率：100 Gbps

– 传输距离：根据缆线长度（一般为1米至10米）

– 介质：铜缆

– 接口：QSFP28

– 应用：数据中心内的短距离互连

C.200G光模块：

1. 200G QSFP-DD FR4

– 数据速率：200 Gbps

– 传输距离：最长2公里

– 介质：单模光纤（SMF）

– 接口：LC双工

– 波长：CWDM波长（1271 nm, 1291 nm, 1311 nm, 1331 nm）

– 应用：中距离传输，如数据中心互连和校园网络

2. 200G QSFP-DD LR4

– 数据速率：200 Gbps

– 传输距离：最长10公里

– 介质：单模光纤（SMF）

– 接口：LC双工

– 波长：CWDM波长（1271 nm, 1291 nm, 1311 nm, 1331 nm）

– 应用：长距离传输，适用于城域网和广域网

3. 200G QSFP-DD SR4

– 数据速率：200 Gbps

– 传输距离：最长100米

– 介质：多模光纤（MMF）

– 接口：MPO-12

– 波长：850 nm

– 应用：数据中心内的短距离高密度连接

4. 200G QSFP56 DR4

– 数据速率：200 Gbps

– 传输距离：最长500米

– 介质：单模光纤（SMF）

– 接口：MPO-12

– 波长：1310 nm

– 应用：数据中心内的短距离传输

5. 200G QSFP56 FR4

– 数据速率：200 Gbps

– 传输距离：最长2公里

– 介质：单模光纤（SMF）

– 接口：LC双工

– 波长：CWDM波长（1271 nm, 1291 nm, 1311 nm, 1331 nm）

– 应用：中距离传输，如数据中心互连和校园网络

6. 200G QSFP56 LR4

– 数据速率：200 Gbps

– 传输距离：最长10公里

– 介质：单模光纤（SMF）

– 接口：LC双工

– 波长：CWDM波长（1271 nm, 1291 nm, 1311 nm, 1331 nm）

– 应用：长距离传输，适用于城域网和广域网

7. 200G CFP2 DCO

– 数据速率：200 Gbps

– 传输距离：最长80公里

– 介质：单模光纤（SMF）

– 接口：LC双工

– 波长：DWDM波长

– 应用：远距离传输，适用于城域网和广域网

8. 200G CFP2 ACO

– 数据速率：200 Gbps

– 传输距离：最长80公里

– 介质：单模光纤（SMF）

– 接口：LC双工

– 波长：DWDM波长

– 应用：远距离传输，适用于城域网和广域网

9. 200G OSFP SR4

– 数据速率：200 Gbps

– 传输距离：最长100米

– 介质：多模光纤（MMF）

– 接口：MPO-12

– 波长：850 nm

– 应用：数据中心内的短距离高密度连接

10. 200G OSFP DR4

– 数据速率：200 Gbps

– 传输距离：最长500米

– 介质：单模光纤（SMF）

– 接口：MPO-12

– 波长：1310 nm

– 应用：数据中心内的短距离传输

D.400G光模块 ：

1. 400G QSFP-DD DR4

– 数据速率：400 Gbps

– 传输距离：最长500米

– 介质：单模光纤（SMF）

– 接口：MPO-12

– 波长：1310 nm

– 应用：数据中心内的短距离传输

2. 400G QSFP-DD FR4

– 数据速率：400 Gbps

– 传输距离：最长2公里

– 介质：单模光纤（SMF）

– 接口：LC双工

– 波长：CWDM波长（1271 nm, 1291 nm, 1311 nm, 1331 nm）

– 应用：中距离传输，如数据中心互连和校园网络

3. 400G QSFP-DD LR4

– 数据速率：400 Gbps

– 传输距离：最长10公里

– 介质：单模光纤（SMF）

– 接口：LC双工

– 波长：CWDM波长（1271 nm, 1291 nm, 1311 nm, 1331 nm）

– 应用：长距离传输，适用于城域网和广域网

4. 400G QSFP-DD SR8

– 数据速率：400 Gbps

– 传输距离：最长100米

– 介质：多模光纤（MMF）

– 接口：MPO-16

– 波长：850 nm

– 应用：数据中心内的短距离高密度连接

5. 400G QSFP-DD SR4.2

– 数据速率：400 Gbps

– 传输距离：最长100米

– 介质：多模光纤（MMF）

– 接口：MPO-12

– 波长：850 nm和910 nm

– 应用：短距离传输，适用于数据中心内连接

6. 400G QSFP-DD ER8

– 数据速率：400 Gbps

– 传输距离：最长40公里

– 介质：单模光纤（SMF）

– 接口：LC双工

– 波长：CWDM波长（8个波长）

– 应用：远距离传输，适用于城域网和广域网

7. 400G OSFP DR4

– 数据速率：400 Gbps

– 传输距离：最长500米

– 介质：单模光纤（SMF）

– 接口：MPO-12

– 波长：1310 nm

– 应用：数据中心内的短距离传输

8. 400G OSFP FR4

– 数据速率：400 Gbps

– 传输距离：最长2公里

– 介质：单模光纤（SMF）

– 接口：LC双工

– 波长：CWDM波长（1271 nm, 1291 nm, 1311 nm, 1331 nm）

– 应用：中距离传输，如数据中心互连和校园网络

9. 400G OSFP LR4

– 数据速率：400 Gbps

– 传输距离：最长10公里

– 介质：单模光纤（SMF）

– 接口：LC双工

– 波长：CWDM波长（1271 nm, 1291 nm, 1311 nm, 1331 nm）

– 应用：长距离传输，适用于城域网和广域网

10. 400G OSFP SR8

– 数据速率：400 Gbps

– 传输距离：最长100米

– 介质：多模光纤（MMF）

– 接口：MPO-16

– 波长：850 nm

– 应用：数据中心内的短距离高密度连接

E. 800G光模块：

1. 800G DR8

– 数据速率：800 Gbps

– 传输距离：最长500米

– 介质：单模光纤（SMF）

– 接口：MPO-16

– 波长：1310 nm

– 应用：数据中心内的短距离传输

2. 800G FR8

– 数据速率：800 Gbps

– 传输距离：最长2公里

– 介质：单模光纤（SMF）

– 接口：LC双工

– 波长：CWDM波长（8个波长）

– 应用：中距离传输，如数据中心互连和校园网络

3. 800G LR8

– 数据速率：800 Gbps

– 传输距离：最长10公里

– 介质：单模光纤（SMF）

– 接口：LC双工

– 波长：CWDM波长（8个波长）

– 应用：长距离传输，适用于城域网和广域网

4. 800G SR8

– 数据速率：800 Gbps

– 传输距离：最长100米

– 介质：多模光纤（MMF）

– 接口：MPO-16

– 波长：850 nm

– 应用：数据中心内的短距离高密度连接

5. 800G CWDM8

– 数据速率：800 Gbps

– 传输距离：2公里到10公里

– 介质：单模光纤（SMF）

– 接口：LC双工

– 波长：CWDM波长（8个波长）

– 应用：中长距离传输，适用于数据中心和电信应用

6. 800G ZR/ZR+

– 数据速率：800 Gbps

– 传输距离：最长80公里（ZR），80公里以上（ZR+）

– 介质：单模光纤（SMF）

– 接口：LC双工

– 波长：DWDM波长

– 应用：远距离传输，适用于城域网和广域网

二. 光纤介质类型：

A. 单模光纤（SMF）：

– 芯径：单模光纤的芯径非常小，通常为8-10微米。

– 光源类型：使用激光作为光源，产生单一模式的光信号。

– 传输距离：适用于长距离传输，通常可以达到几十公里甚至上百公里。

– 带宽：具有非常高的带宽和更大的数据传输容量。

– 色散和衰减：由于传输的是单一模式，色散较小，衰减也较低。

– 应用场景：广泛应用于长距离通信，如城域网（MAN）、广域网（WAN）、骨干网以及高精度要求的应用场景。

– 单模光纤型号：

G.652 光纤

– 特点：标准单模光纤，也是最常见的一种单模光纤类型。

– 子类别：

  – G.652A和G.652B：标准单模光纤，低水峰，适用于传统的1310 nm和1550 nm波长。

  – G.652C和G.652D：低水峰光纤，能够在更宽的波长范围内（1260 nm到1625 nm）传输。

– 应用：适用于城域网（MAN）、接入网和长途通信。

G.653 光纤

– 特点：色散位移单模光纤，色散在1550 nm波长附近趋于零，适用于特定的DWDM应用。

– 应用：适用于需要高容量和长距离传输的应用，但较少使用于现代网络，因为在更高数据速率下容易产生非线性效应。

G.654 光纤

– 特点：截断波长移位单模光纤，具有较低的衰减和色散特性，适用于1550 nm波长及以上。

– 应用：用于超长距离传输，如海底光缆和远距离骨干网。

G.655 光纤

– 特点：非零色散位移光纤（NZDSF），在C波段（1530 nm到1565 nm）和L波段（1565 nm到1625 nm）具有非零色散特性，适用于DWDM系统。

– 应用：广泛用于DWDM系统，适用于长距离和高容量的传输。

G.656 光纤

– 特点：广泛波长单模光纤，设计用于在1460 nm到1625 nm波长范围内具有适当的色散特性。

– 应用：适用于城域网和接入网，支持CWDM和DWDM应用。

G.657 光纤

– 特点：弯曲不敏感光纤，具有高弯曲性能，适用于室内布线和狭小空间应用。

– 子类别：

  – G.657A：与G.652D兼容，适用于更小弯曲半径的应用。

  – G.657B：适用于更小弯曲半径的特殊应用。

– 应用：广泛应用于FTTx（光纤到户）和室内布线，适用于需要高弯曲性能的场景。

B. 多模光纤（MMF）：

– 芯径：多模光纤的芯径较大，通常为50-62.5微米。

– 光源类型：使用LED或VCSEL（垂直腔面发射激光器）作为光源，可以产生多种模式的光信号。

– 传输距离：适用于短距离传输，通常在几百米以内（OM3和OM4光纤可以达到300-400米）。

– 带宽：带宽较单模光纤低，适合较短距离的数据传输。

– 色散和衰减：由于传输的是多种模式，模式间色散较大，衰减也较高。

– 应用场景：主要用于数据中心、局域网（LAN）、企业网络等短距离、高密度连接的场景。

– 多模光纤型号：

OM1光纤

– 芯径：62.5微米

– 带宽：在850 nm波长下具有200 MHz·km的带宽，在1300 nm波长下具有500 MHz·km的带宽

– 传输距离：在850 nm波长下支持10 Gbps的传输距离为33米

– 应用：主要用于低带宽需求的应用，如老旧的局域网（LAN）和短距离的多模光纤连接

OM2光纤

– 芯径：50微米

– 带宽：在850 nm波长下具有500 MHz·km的带宽，在1300 nm波长下具有500 MHz·km的带宽

– 传输距离：在850 nm波长下支持10 Gbps的传输距离为82米

– 应用：用于中等带宽需求的应用，如改进的局域网（LAN）和数据中心连接

OM3光纤

– 芯径：50微米

– 带宽：在850 nm波长下具有2000 MHz·km的有效模带宽（EMB）

– 传输距离：在850 nm波长下支持10 Gbps的传输距离为300米，40 Gbps和100 Gbps的传输距离为100米

– 应用：用于高带宽需求的应用，如数据中心和高性能计算环境

OM4光纤

– 芯径：50微米

– 带宽：在850 nm波长下具有4700 MHz·km的有效模带宽（EMB）

– 传输距离：在850 nm波长下支持10 Gbps的传输距离为550米，40 Gbps和100 Gbps的传输距离为150米

– 应用：进一步优化带宽性能，适用于更高带宽和更长传输距离的应用

OM5光纤

– 芯径：50微米

– 带宽：在850 nm到953 nm波长范围内具有2800 MHz·km的有效模带宽（EMB）

– 传输距离：在850 nm波长下支持10 Gbps的传输距离为550米，40 Gbps和100 Gbps的传输距离为150米

– 应用：专为支持波分复用（WDM）技术而设计，适用于数据中心和高性能计算环境中的高带宽应用

三. 光学接口类型：

1. SC（Subscriber Connector/Standard Connector）

   – 方形接口，常用于单模光纤网络。

2. LC（Lucent Connector）

   – 小型方形接口，常用于高密度应用和单模光纤网络。

3. ST（Straight Tip）

   – 圆形接口，常用于多模光纤网络。

4. FC（Ferrule Connector）

   – 螺纹圆形接口，常用于单模光纤网络，特别是在电信和数据通信中。

5. MPO/MTP（Multi-Fiber Push On/Pull Off）

   – 高密度连接器，通常用于数据中心和高带宽应用。

6. MU（Miniature Unit）

   – 小型方形接口，类似于LC接口，但更小。

7. E2000

   – 带有防尘盖的接口，适用于高性能单模光纤网络。

8. MT-RJ（Mechanical Transfer Registered Jack）

   – 小型多模光纤连接器，常用于短距离数据传输。

9. DIN

   – 圆形接口，常用于工业环境。

10. SMA（SubMiniature version A）

    – 螺纹圆形接口，主要用于工业和医疗设备。

四. 光模块协议：

A. 以太网标准光模块协议

1. SR (Short Range) 系列：

   – 100GBASE-SR4

   – 200GBASE-SR4

   – 400GBASE-SR8

   – 400GBASE-SR4.2（也称为400GBASE-SR4.2×2）

2. LR (Long Range) 系列：

   – 100GBASE-LR4

   – 200GBASE-LR4

   – 400GBASE-LR8

3. DR (Data Rate) 系列：

   – 100GBASE-DR

   – 400GBASE-DR4

   – 800GBASE-DR8

4. FR (Full Range) 系列：

   – 100GBASE-FR

   – 200GBASE-FR4

   – 400GBASE-FR4

   – 800GBASE-FR8

5. ER (Extended Range) 系列：

   – 100GBASE-ER4

   – 400GBASE-ER8

B. 专用网络协议

1. InfiniBand：

   – FDR (Fourteen Data Rate)

   – EDR (Enhanced Data Rate)

   – HDR (High Data Rate)

2. Fibre Channel：

   – 32GFC

   – 64GFC

   – 128GFC

C. 无源光网络（PON）协议

1. GPON (Gigabit Passive Optical Network)

2. XG-PON (10 Gigabit-Capable Passive Optical Network)

3. XGS-PON (10 Gigabit Symmetric Passive Optical Network)

4. NG-PON2 (Next-Generation Passive Optical Network 2)

D. 无线通信光模块协议

1. CPRI (Common Public Radio Interface)

2. OBSAI (Open Base Station Architecture Initiative)

E. 数据中心互连（DCI）协议

1. DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing)

2. CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing)

F. 特定用途协议

1. SONET/SDH (Synchronous Optical Networking / Synchronous Digital Hierarchy)

2. OTN (Optical Transport Network)

五. 个部分内容的关联：

在选择光模块和光纤时主要关注的就是以上的四大点。接下来将讲解相互之间的联系。

在选择光模块时需要查看交换机或者网卡的接口定义来选择光模块的封装。例如SFP、QSFP等。

在根据光模块的协议来选择光纤线，该协议通常定义了光纤的波长、通道数、传输速率、传输距离、光学接口、光纤介质。例如DR4+就代表需要通常波长为1310nm、4个通道、传输总速率为400Gbps、传输距离在10km或以上、光学接口通常为MPO-12或LC、为单模的光纤。

接下来将举例说明：

现有一台32口QSFP-DD接口的400G以太网交换机需要实现100米的传输距离的光模块和光纤。

A. 选择光模块

– 选择传输速率为400G的光模块

– 光模块协议是ETH

– 传输距离为100米

– 接口类型为QSFP-DD

综上所述可得出可以选择400G QSFP-DD SR8的光模块（不唯一）

B.选择光纤

– 波长通常为850nm

– 8个光学通道

– 传输总速率400Gbps

– 长度100m

– 光学接口为MPO-16

综上所述应当选择MPO-16 OM4 100米光纤。

 

注：本文有关定义内容部分参考维基百科若有错误还请指出。