有源光基础设施：为光纤发光、放大、交换与监测的设备

光纤链路是两个有源末端之间的无源玻璃。光路径中所有需要供电的设备——两端的光模块、媒体转换器和转发器、中间的放大器和再生器、ROADM、PON 的 OLT 和 ONU、保护交换设备，以及监测这一切的监测设备——共同构成有源光基础设施。它把比特转换为光，再转换回来，恢复无源线路损失的部分，选择路径，并报告链路的运行状况。本节把这些元素放到链路上，展示它们如何与无源线路互动，并指向光模块类别，那里深入介绍模块本身——封装形式、存储器、诊断、兼容性。

无源与有源：链路的两个部分

	无源基础设施	有源基础设施
是什么	光纤、缆线、连接器、熔接点、分光器、滤波器、接头盒、配线架	光模块、主机端口、媒体转换器、转发器、放大器、ROADM、OLT/ONU、保护交换设备、监测设备
是否需要供电	否	是——无人值守站点还需电池备份
对光的作用	衰减、反射、色散、按波长路由	产生、探测、放大、再生、交换、测量
寿命	25–40 年	5–15 年（激光器老化，电子器件过时）
故障模式	缓慢劣化、突然中断	电源、激光器寿命终止、固件、过热
管理方式	记录和定期测试	实时遥测、告警、软件
详情	无源线路	本节

有源元素一览

元素	作用	链路中的位置	详见
光模块（SFP、QSFP、OSFP……）	把电通道转换为光信号，再转换回来；激光器、光电二极管、驱动器、DSP 和诊断功能集于一个可插拔模块	链路两端，位于交换机、路由器、NIC、OLT 或转发器端口内	链路中的光模块、什么是光模块
主机端口	为模块供电，端接电通道，运行 MAC/PCS，读取诊断数据	交换机、路由器、服务器 NIC	端口与上行链路、NIC 端口与 PCIe
媒体转换器、OEO 中继器	在不使用交换机的情况下完成铜缆↔光纤或光纤↔光纤转换；2R 再生	小型链路两端，把铜缆端口通过光纤延伸	传输与接入设备
转发器、复用转发器	把灰光客户信号映射到 DWDM 彩光波长，通常带 OTN 成帧和 FEC；汇聚多个客户信号	DWDM 终端站点	同上；DWDM 网络设计与 OTN
光放大器（EDFA、拉曼、SOA）	在不触及数据的情况下恢复光纤中损失的功率	复用器之后的功率放大器、每隔 80–120 km 的线路放大器、解复用器之前的前置放大器	放大与再生
再生器（OEO、3R）	接收、重定时、整形并重新发送——重置噪声和色散	仅靠放大已无法提供足够 OSNR 的位置	同上
ROADM、WSS、光交换设备	按端口对波长进行上路、下路和重新路由	具有两个以上方向的 DWDM 节点	传输与接入设备、DWDM 组件
光保护交换设备	在 50 ms 以内把业务切换到备用光纤或路径	受保护链路、环网	同上
PON 的 OLT 与 ONU/ONT	点到多点树形网络的局端和用户端	电信局机房和用户驻地	同上；PON 的工作原理
色散补偿模块	抵消色度色散——采用无源光纤或光栅，但与放大器安装在一起	传统 10G/40G 线路的放大站点	色散与带宽
监测设备（DDM、OSC、OCM、RFTS、OTDR 端口）	测量功率、频谱、光纤事件；在站点之间传送管理信息	每个有源元素；线路站点上的专用设备	监测与管理
电源与环境	−48 V 直流、交流、电池、散热、机柜和机房	每个有源站点，包括街边机柜和电杆	传输与接入设备

分贝从何而来，去向何处

阶段	无源还是有源	对功率预算的影响
发射机（激光器）	有源	决定发射功率：可插拔模块为 −8…+4 dBm，经功率放大器后可达 +23 dBm
连接器、熔接点、光纤、分光器、滤波器	无源	每处损耗 0.05–20 dB；即线路损耗（链路预算）
放大器	有源	增加 15–30 dB 增益和少量噪声；预算变为 OSNR 预算
色散、PMD、非线性效应	无源物理效应	以 dB 计的代价，或对传输距离的硬性限制；相干模块中的 DSP 以电域方式补偿它们
接收机（光电二极管、TIA、CDR/DSP、FEC）	有源	决定灵敏度（−14…−30 dBm）和过载点（+3…−7 dBm）
再生器	有源	重置一切；开始新的一段链路

链路的设计要么按功率预算进行（未放大：发射机减接收机，对照线路损耗），要么按 OSNR 预算进行（已放大：各跨段累积的噪声，对照接收机的要求）；由有源元素决定采用哪种方式（放大与再生）。

归属与分界

模式	客户获得的内容	客户拥有的有源元素
暗光纤	两个配线架之间的一对光纤	全部——光模块、放大器、监测设备
已点亮波长	运营商线路系统上的一个 DWDM 信道；即 ITU-T G.698.2 定义的"黑链路"，在分界点规定了功率和色散	两端的光模块或转发器
托管以太网或 OTN 业务	带服务等级协议的端口	不涉及任何光学设备；运营商的光模块与客户的光模块对接
PON	驻地的一台 ONU	该 ONU（或客户交换机中的 ONU 棒）
自建网络	全部	全部

分界点是线路责任与有源设备责任的交汇处：运营商保证一个功率窗口和一个损耗值；客户的模块必须与之匹配（光纤网络拓扑）。

有源基础设施的生命周期

方面	实际情况
使用寿命	激光器 10–20 年，可插拔模块随每代速率更新而更换（5–7 年），线路系统 10–15 年
老化特征	恒定功率下激光器偏置电流上升、放大器泵浦效率下降、风扇磨损（Tx 偏置电流与激光器老化）
对电源的依赖	站点断电等同于光纤中断；放大站点和 OLT 站点配备 4–8 小时电池，更长时间则需发电机
固件	模块、主机和线路系统都有固件；升级会改变兼容性（兼容性矩阵与固件）
备件	每种模块备 5–10%，另备放大器泵浦板、风扇和电源（维护与修复）
安全	可插拔模块为 1 类，放大器为 3B/4 类——危险等级由有源侧决定（安全与操作规范）
兼容性	模块与主机的厂商编码问题只存在于有源侧，线路从不涉及（厂商锁定）

光模块类别的后续内容

主题	材料
光模块是什么，如何演变而来	什么是光模块
从 GBIC 到 OSFP 的封装形式	封装形式对比
模块内部：激光器、接收机、DSP、固件	组件概览
存储器映射与管理接口	规范标准
数字诊断与监测	DDM 基础、监测
与主机的兼容性	厂商锁定、验证光模块
链路无法建立时	无链路、症状索引

在 CodingBox 中

CodingBox 是面向最小有源元素的检测台：它在脱离主机的情况下为光模块供电，读取其身份信息、能力和诊断数据，让你在模块接入光纤和主机端口之前完成验证。本节所述的发射功率、波长、接收机限值和诊断数据，全部在 Check 和 DDM 界面上从模块自身的存储器中读取（检测光模块、应用内的 DDM）。

如果您发现本资料中有不准确之处或错误，请选中相应片段并按 Ctrl+Enter，即可。