光模块作为链路的有源端：为光纤选配模块

每条光纤链路都以一个光模块收尾，而大多数链路没有其他有源元素。模块决定发射功率、波长、接收机的灵敏度和过载点、配线架上的连接器，并且——通过其存储器——决定主机是否接受它。因此，为光纤选配模块是最常见的有源基础设施决策。本页把这一决策中与光纤相关的部分同光模块类别联系起来：模块在玻璃末端做什么、如何按光纤类型、距离和连接器进行匹配、如何从数据手册读出预算、模块与线路之间可能出现哪些问题，以及诊断功能如何把它变成链路内置的仪表。

模块在光纤末端做什么

功能	模块的组成部分	对链路的决定作用
电转光	激光器（VCSEL、FP、DFB、EML、可调谐）及驱动器	发射功率、波长、谱宽——从而决定预算和色散代价（激光器）
光转电	光电二极管（PIN 或 APD）、跨阻放大器	灵敏度和过载点（接收机）
重定时与均衡	PAM4 和相干模块中的 CDR、DSP、FEC	对色散、PMD 和噪声的容限（调制与 DSP、CDR）
诊断	监测光电二极管、传感器、DDM 表	链路内置的功率计（DDM 基础）
身份与管理	通过 I²C 或 MDIO 访问的 EEPROM，400G 及以上采用 CMIS 状态机	主机是否接受该模块，以及如何对其进行配置（主机初始化）
光接口	带插芯短棒或透镜阵列的 LC 或 MPO 插座；UPC 或 APC	线路必须提供哪种跳线和极性（连接器与光纤类型）

按光纤和距离匹配模块

线路	模块系列	波长与激光器	连接器	传输距离与预算
OM3/OM4 多模，≤ 100–400 m	SR（10/25G）、SR4/SR8（40–400G）、SWDM/BiDi-SR	850 nm VCSEL（OM5 上的 SWDM 为 850–953 nm）	LC 双工；并行采用 MPO-12/16	10G：OM3 上 300 m，OM4 上 400 m；100G SR4：70/100 m；预算 1.9–2.6 dB
OM1/OM2 传统多模	1000BASE-SX；有限制的 10G SR；带模式调节跳线的 1000BASE-LX	850 或 1310 nm	LC	10G SR：OM1 上 33 m，OM2 上 82 m（传输距离表）
单模，≤ 500 m–2 km	400G DR4（500 m）、FR4/FR（2 km）、10G LR-lite	1310 nm DFB，PAM4	MPO-12 APC（DR4）、LC	预算 3–4 dB
单模，≤ 10 km	LR、LR4、LR8	1310 nm DFB 或 CWDM4/LAN-WDM 通道	LC 双工 UPC	6.2 dB（10G LR）、6.3 dB（100G LR4）
单模，20–40 km	ER、ER4	1550 nm EML，或高功率 1310 通道	LC	11–18 dB；短链路上需衰减器
单模，80 km	10G ZR；400G 相干 ZR	1550 nm EML；相干可调谐	LC	23–24 dB；ZR：未放大 40 km，放大后 120 km（相干长距传输）
用一根光纤代替两根	BiDi 模块对	1270/1330、1310/1490、1310/1550、1490/1550 nm	LC 单工	传输距离与双工相同；模块必须配对使用
通过复用器的 CWDM 或 DWDM	彩光或可调谐模块	1271–1611 nm CWDM 波长栅格；C 波段 DWDM 50/100 GHz	LC	经复用器后预算 20–30 dB（CWDM 光模块、可调谐光模块）
PON 光配线网络	class B+/C+/N1/E1 的 OLT 模块，ONU 棒	1490/1310（GPON）、1577/1270 nm（XGS-PON），突发模式接收机	OLT 端为 SC 插座；ODN 中为 SC/APC	各等级预算 28–35 dB（PON 光模块）
机柜内，≤ 3–7 m；最长 100 m	DAC 铜缆；AOC	无；内置 VCSEL	一体式	完全不涉及线路（铜缆与 DAC）

完整的 PMD 列表及其发射功率和灵敏度参见：以太网 PMD 参考。

从模块角度看预算

参数	在何处查找	典型值	用途
最小和最大发射功率	数据手册；DDM 中的实时值	LR：−8.2…+0.5 dBm；ER：−4.7…+4 dBm；ZR：0…+4 dBm	预算起点；过载检查
接收机灵敏度	数据手册（在规定的 BER 下，有或没有 FEC）	LR：−14.4 dBm；ER：−15.8 dBm；ZR：−23 dBm；PON C+：−30 dBm	预算终点
接收机过载点	数据手册	PIN 为 +0.5…+3 dBm；部分 APD 型 ER/ZR 为 −7…−9 dBm	短链路陷阱
色散容限	数据手册	10G LR 100–200 ps/nm？不对——它是按传输距离规定的；ER 为 800 ps/nm；ZR 为 1 600 ps/nm；相干模块达数千	旧光纤或非标准光纤上的传输距离（光纤特性表征）
主机所需的 FEC	PMD 条款	25G/100G SR/DR/FR、400G、相干模块强制要求 RS-FEC；LR4 上为可选	没有正确 FEC 的链路没有余量（FEC 与自动协商）
波长或信道	EEPROM（标称波长、DWDM 信道、可调谐范围）	1310、1550、CWDM 20 nm、DWDM 50/100 GHz	必须与复用器、BiDi 对端模块、PON 方案相匹配
光纤类型与长度等级	EEPROM 中 SMF、OM1–OM4 的长度字段	例如 SMF 10 km、OM3 300 m	对照线路的第一道合理性检查（存储器映射）

详细的预算计算、代价和余量策略参见：链路预算工程。如何从数据手册中读取这些数值：解读数据手册。

模块上的连接器、研磨方式与极性

模块插座	接到模块的跳线	规则
LC 双工，UPC（几乎所有 SFP/QSFP-LR/ER/ZR）	LC/UPC	切勿把 APC 插芯插入 UPC 插座——会造成损耗和损坏；APC 到 UPC 的转换应在配线架处通过混合跳线完成
LC 单工（BiDi）	LC/UPC 单工	一根光纤；一个模块的 Tx 波长等于另一个模块的 Rx 波长
MPO-12/16，UPC（多模 SR4/SR8）	MPO/UPC，并行光学采用 B 型极性	键槽朝上/朝下及针型按数据手册规定（拆分与 MPO 布线）
MPO-12 APC（单模 DR4/DR8）	绿色 MPO/APC	单模并行光学默认采用 APC
SC（PON 的 OLT 模块）	到模块为 SC/UPC，ODN 中为 SC/APC	ODN 采用 APC 以达到 ORL ≥ 32 dB（反射与回波损耗）
防尘帽	—	插座未插入跳线时必须加装；插座端面也要像其他端面一样检查（端面检查与清洁）

与主机的兼容性

线路不关心模块是谁制造的；主机才关心。EEPROM 中的厂商编码、速率与 FEC 设置、自动协商和 CMIS 启动过程，决定了一个良好的模块在良好的光纤上能否传输业务。光模块类别对此有深入介绍：厂商锁定、第三方光模块、验证光模块、端口配置方案、 CMIS 问题。

作为链路仪表的模块

DDM 数值	反映链路的什么情况	详情
Tx 功率	实际进入光纤的功率；与数据手册范围比较	参数
Rx 功率	到达的功率；远端 Tx 减近端 Rx 即为线路损耗	Rx 功率与链路预算
激光器偏置电流	在 Tx 功率恒定时上升，说明激光器正在老化	Tx 偏置电流与激光器老化
温度、电压	主机散热和电源质量	温度与电压
告警与预警阈值	模块自身的限值，供主机用于产生告警	阈值与告警
VDM（400G 及以上、相干模块）	前 FEC 误码率、色度色散、DGD、OSNR——DSP 眼中的光纤状况	VDM 与 FEC 指标
精度	规格值为 ±3 dB，典型绝对精度 ±1–2 dB；相对精度 ±0.1 dB——适合看趋势，不适合用于认证	精度与局限

模块与线路之间常见的不匹配

不匹配情况	症状	解决方法
SR（850 nm）模块用在单模光纤上	无链路，或仅能在几米范围内建立链路	改用 LR 模块，或使用正确的光纤
LR（1310 nm）模块用在多模光纤上	短距离可通，但有模式噪声和 CRC 错误	改用 SR 模块；仅 1000BASE-LX 可用模式调节跳线
10G SR 在 OM1/OM2 上超过 33/82 m	链路抖动、出错	改用 OM3/OM4，或改用单模 LR
UPC 跳线接入 APC 线路，或反之	3–5 dB 损耗、反射，端面损坏	使用混合跳线，匹配研磨方式（物理层不匹配）
两端 BiDi 模块 Tx 波长相同	无链路	将 1270 与 1330 配对，或将 1310 与 1490 配对
DWDM 模块处于不同信道	功率正常但无链路	使用相同信道，或进行调谐（可调谐光模块）
ER 或 ZR 用于 2 km 链路	接收机过载，高功率下出错	加装 5–10 dB 衰减器
主机上速率或 FEC 不匹配	模块被识别，但链路不通	按 PMD 设置速率和 FEC（速率问题）
MPO 极性错误	部分通道不通，其余正常	使用 B 型跳线，检查针型
PON 的 OLT 等级低于 ODN 损耗	远端 ONU 掉线	改用 C+ 等级，或减小分光比（PON 问题）
商业温度模块用于户外机柜	温度告警，夏季激光器漂移	改用工业级（I-temp）模块（温度等级）

生命周期与环境

方面	指导建议
温度等级	室内机柜采用 C-temp，0…+70 °C；户外机柜、机房和电杆采用 I-temp，−40…+85 °C
功耗等级	400G 及以上模块功耗为 8–25 W；主机笼子和气流设计必须满足要求（功耗）
老化	激光器寿命 10–20 年；应根据偏置电流上升或功率下降来更换，而非仅凭使用年限
代际更替	可插拔模块随速率升级每 5–7 年更换一次；光纤保持不变
备件	每种型号备 5–10%，经检测台测试后存放在带防尘帽的防静电袋中（安全与操作规范）

在 CodingBox 中

CodingBox 在模块接入线路之前读取其身份信息、波长、连接器代码、光纤长度等级和实时 DDM 数据，因此可以拿手中的模块对照上面的匹配表逐项核实：是 LR 还是 SR、1310 还是 1550、UPC LC 还是 APC MPO、是否达到所需传输距离、发射功率是否在其等级范围内——以及其编码能否让主机接受它（检测光模块、代码数据库、应用内的 DDM）。

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