光收发器是网络设备与光纤电缆之间的桥梁。它将交换机或路由器的电信号转换为光脉冲进行传输，并在另一端将接收光信号转换回电信号。若收发器选择错误，例如传输距离、波长或外形不符，链路就无法建立。
本指南涵盖各类主要收发器、规格阅读方法，以及如何为应用匹配合适的收发器。
光收发器的工作原理
每个光收发器都包含：
- 激光器（发射端）：将电信号转换为光信号。常见类型包括VCSEL（短距离）、FP（法布里–珀罗，中距离）、DFB（分布式反馈，长距离）和EML（电吸收调制，超长距离）。
- 光电探测器（接收器）：将接收到的光转换为电信号。常见类型包括 PIN 光电二极管及灵敏度更高的 APD 雪崩光电二极管
- 驱动器/TIA 电路：放大并调理信号
- **外壳：**可插拔外形规格（SFP、QSFP 等）
收发器插入网络设备上的笼架。光纤连接到收发器的LC、SC或MPO端口。
外形规格
SFP（小型可插拔）
- 速率：100 Mbps至1 Gbps（1G SFP）
- **接口：**LC 双工（最常见）、RJ45（铜缆 SFP）
- 标准：SFF-8472
- 用途：接入交换机、1G 上行链路、旧有设备
SFP+（增强型 SFP）
- 速率： 10 Gbps
- **接口：**LC 双工
- 标准：SFF-8431
- 用途：10G 服务器连接、ToR 交换机、10G 上行链路
- 向后兼容：SFP+ 端口接受 1G SFP 模块，以较低速率运行
SFP28
- 速率： 25 Gbps
- **接口：**LC 双工
- 标准：SFF-8402
- 用途：25G 服务器连接、脊叶网络结构
- 向后兼容：接受 SFP+（10G）及 SFP（1G）
QSFP+（四路SFP+）
- 速率： 40 Gbps（4 条 10G 通道）
- 接口： MPO-12（并行）或 LC 双工（通过 WDM）
- 标准：SFF-8436
- 用途： 40G 上行链路、脊叶交换机
QSFP28
- 速率： 100 Gbps（4 条 25G 通道）
- 接口： MPO-12（并行）或 LC 双工（通过 WDM）
- 标准：SFF-8665
- 用途：100G 服务器连接、Spine-Leaf 架构、DCI
- 最常见的 100G 外形规格
QSFP56
- **速率：**200 Gbps（4 × 50G PAM4 通道）
- 接口：MPO-12 或 LC 双工
- 用途：200G 链路、过渡技术
QSFP-DD（双倍密度）
- 速率： 400 Gbps（8 × 50G PAM4 通道）
- 接口：MPO-16、MPO-12或LC双工
- 标准：QSFP-DD MSA
- 用途：400G 脊交换机、DCI、相干 ZR
- 向下兼容：可插接 QSFP28、QSFP56、QSFP+
OSFP（八进制 SFP）
- 速率：400 Gbps 至 800 Gbps
- 接口：MPO-16 或 LC 双工
- 用途：400G/800G 超大规模交换机
- 尺寸大于 QSFP-DD，热性能更好
CFP / CFP2 / CFP4
- 速率：100G 至 400G
- 用途：相干长途传输、旧款100G
- 外形尺寸更大，新部署中大多已被 QSFP-DD 取代
传输距离类别
| 类别 | 缩写 | 典型距离 | 光纤类型 |
|---|---|---|---|
| 短距离 | SR | 70–400 m | 多模（OM3/OM4） |
| 中距离 | 红外线 | 2 km | 单模 |
| 长距离传输 | LR | 10 km | 单模 |
| 延伸距离 | ER | 40 km | 单模 |
| 区域传输距离 | ZR | 80 km | 单模 |
| ZR+ | ZR+ | 120–1,000 km | 单模 + 放大 |
SR（短距离）
采用VCSEL激光器和多模光纤，成本低、功耗低。示例：10GBASE-SR、100GBASE-SR4、400GBASE-SR8。
LR（长距离）
使用 DFB 或 EML 激光器及单模光纤，传输距离 10 km。示例为 10GBASE-LR、100GBASE-LR4、400GBASE-LR8。
ER（扩展距离）
单模上的 40 km。功耗更高，成本更高。示例为 10GBASE-ER、100GBASE-ER4。
ZR（区域传输距离）
单模 80 km，用于城域网 DCI。示例：相干型 100GBASE-ZR 和 400G ZR（OpenZR+）。
波长
| 应用 | 波长 | 备注 |
|---|---|---|
| 多模 SR | 850 nm | VCSEL，成本低 |
| 单模 LR | 1,310 nm | 低色散 |
| 单模ER/ZR | 1,550 nm | 低衰减 |
| CWDM | 1,270–1,610 nm | 8通道，间距20 nm |
| DWDM | 1,528–1,565 nm | 96通道，间距0.8 nm |
| 双向 | 1,270/1,330 nm 或 1,490/1,550 nm | 单根光纤，两个波长 |
**BiDi（双向）**收发器使用 WDM 滤波器，通过单根光纤以不同波长同时发送和接收信号，将所需光纤数量减半。
单模与多模对比
| 多模 | 单模 | |
|---|---|---|
| 纤芯直径 | 50 µm (OM3/OM4) | 9 µm |
| 最大距离 | 400 m (100G SR4) | 10–80+ 公里 |
| 激光器类型 | VCSEL（850 nm） | DFB/EML（1310/1550 nm） |
| 成本 | 较低 | 更高 |
| 典型用途 | 数据中心内部 | 园区、城域、长途 |
新数据中心建设中，OM4 或 OM5 多模光纤是 DC 内最远 100 m 链路的标准，更长距离采用单模。
DOM：数字光监测
大多数现代收发器都支持DOM（数字光学监测），也称为 DDM（数字诊断监测）。DOM 可实时读取：
- 发射光功率（光信号发射功率，dBm）
- 接收光功率（接收光功率，dBm）
- 温度（°C）
- 供电电压（V）
- 偏置电流（mA）
DOM 数据可通过 I²C 接口读取（SFP 使用 SFF-8472，QSFP 使用 SFF-8636）。网络管理软件可在链路故障前对超出范围的数值发出警报。
OEM 与第三方收发器的比较
网络设备厂商（Cisco、Juniper、Arista 等）以较高溢价销售品牌收发器。第三方收发器会写入厂商的 OUI（组织唯一标识符），以通过兼容性检查。
| 因素 | OEM | 第三方 |
|---|---|---|
| 成本 | 高出 3–10 倍 | 较低 |
| 保修支持 | 完整的供应商支持 | 因应用而异 |
| 兼容性 | 保证 | 通常可以；部分供应商会禁用 |
| 质量 | 高 | 因供应商而异 |
大多数企业都能成功使用第三方收发器。Cisco 的“IOS 不支持的收发器”警告可通过 service unsupported-transceiver 抑制。Arista 和 Juniper 通常更加开放。
如何选择收发器
- 根据设备端口类型匹配外形规格（SFP、SFP+、QSFP28等）
- 确定距离 — SR适用于<400 m，LR适用于<10 km，ER适用于<40 km
- 选择光纤类型：短距离使用多模，较长距离使用单模
- 检查速率 — 必须与端口速率匹配（1G、10G、25G、100G、400G）
- 确认波长兼容性 — 两端必须使用兼容的波长
- 如需监控，请检查 DOM 支持情况
- 使用受 OEM 锁定的设备时，请确认供应商兼容性
摘要
光收发器有多种外形规格（SFP 至 QSFP-DD）、速率（1G 至 800G）和传输距离等级（SR 至 ZR+）。合适的选择取决于端口类型、距离、光纤类型和预算。
关键规则：
- SR + 多模，用于数据中心内部链路（<400 m）
- LR 加单模用于园区及楼宇间连接（最高 10 km）
- 城域网和 DCI 使用 ER/ZR + 单模光纤（最高 80 km）
- 相干 ZR+，适用于长距离（80 km+）
- QSFP28 是主流的 100G 外形规格；400G 应用选用 QSFP-DD
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