作為《信息產(chǎn)業(yè)部光電模塊行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》起草單位，深圳思達(dá)光在本篇文章中將對安防行業(yè)內(nèi)的光模塊產(chǎn)品發(fā)展趨勢做一個歸納和整理，與大家一起探討視頻光端機用光模塊的發(fā)展。

文/深圳思達(dá)光電通信技術(shù)有限公司 羅國軍、黃蓓

視頻光端機市場需求的急劇增大，帶來了光纖帶寬容量和設(shè)備管理的新需求。為了滿足這種變化的要求，作為核心器件之一的光收發(fā)模塊的種類也隨之越來越多，要求越來越高，復(fù)雜程度也以驚人的速度發(fā)展。但就總體趨勢而言，光模塊正朝著小型化、低功耗、高速率、遠(yuǎn)距離、熱插拔、智能化方向發(fā)展。

小型化
隨著光纖的普及，目前全球的光通信市場都朝著全光網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展，光通信設(shè)備的保有量越來越大，所以對設(shè)備的體積要求越來越小。而接口板包含的接口又越來越多，進(jìn)一步加劇了設(shè)備的密度，為了適應(yīng)通信設(shè)備對光器件的要求，光模塊正向高度集成的小封裝發(fā)展。光模塊的接口從ST、FC發(fā)展到SC及更小尺寸的LC、MT-RJ型連接口形式，相應(yīng)的光收發(fā)模塊的封裝形式也從塑料封裝發(fā)展到金屬封裝。管腳排列及封裝由單排9腳（1×9）、雙排5腳（2×5）或10腳（2×10）向金手指接口方向發(fā)展。

SFF（Small Form Factor）小封裝光模塊采用了先進(jìn)的精密光學(xué)及電路集成工藝，尺寸只有普通雙工SC（1X9）型光纖收發(fā)模塊的一半，在同樣空間可以增加一倍的光端口數(shù)，可以增加線路端口密度，降低每端口的系統(tǒng)成本。在具體應(yīng)用上，已經(jīng)有部分光端機廠商在使用SFF、SFP模塊，還有的廠商使用1×9模塊加尾纖LC接口的方式來實現(xiàn)小型化。

通信設(shè)備體積的變小，帶來了一個散熱的問題，這就要求光電器件向低功耗的方向發(fā)展。目前的小封裝（SFF、SFP）光模塊已經(jīng)全部采用低電壓3.3v供電，保證了系統(tǒng)設(shè)備的正常工作。

高速率
人們對信息量要求越來越多，對信息傳遞速率要求越來越快，作為現(xiàn)代信息交換、處理和傳輸主要支柱的光通信網(wǎng)，一直不斷向超高頻、超高速和超大容量發(fā)展，傳輸速率越高、容量越大，傳送每個信息的成本就越來越小。長途大容量方面當(dāng)前的熱點是10Gbit/s和40Gbit/s，硅光電子學(xué)研發(fā)在美國如火如荼，據(jù)Luxtera公司介紹，它能輕松實現(xiàn)100GBit/s的傳輸速率。IEEE研究小組宣布，他們已就以太網(wǎng)的下一個目標(biāo)達(dá)成一致，目標(biāo)是將現(xiàn)有以太網(wǎng)的速率提高10倍，從目前的10G/b提高到100G/b，并預(yù)計，這一目標(biāo)將在2010年實現(xiàn)。

安防市場的不斷擴大，光纖施工難度的加大，使得系統(tǒng)對于光端機單根光纖的傳輸數(shù)量越來越高，所以超高速的光模塊已經(jīng)逐漸在光端機上得到使用。傳輸速率越高、容量越大，傳送每個視頻的成本就越低。現(xiàn)在2.5G和CWDM的光模塊已經(jīng)穩(wěn)定應(yīng)用在視頻光端機上，更高4G、8G和10G的模塊在SDH應(yīng)用上雖然也已經(jīng)成熟，但速率再高，引起的信號損耗、功率耗散、電磁輻射（干擾）和阻抗匹配等問題難以解決，并且目前的價格太高，視頻光端機暫時還沒有成熟的應(yīng)用，隨著成本的不斷降低和配套IC方案的成熟，相信很快就將得到應(yīng)用。

遠(yuǎn)距離
光模塊的另一個發(fā)展方向是遠(yuǎn)距離。我國幅員遼闊，再加上光端機應(yīng)用范圍的不斷擴大，使得傳輸距離的要求也越來越高。影響傳輸距離的因素很多，主要由三個大方向決定：激光器、傳輸光纖以及接收靈敏度。

其它因素確定的情況下，激光器的發(fā)光功率越大，能傳輸?shù)木嚯x越遠(yuǎn)，但并不是說激光器功率越大越好，發(fā)光功率過大會影響激光器的工作壽命；激光器直接相關(guān)的另外一個因素就是譜寬，譜寬越小，能傳輸?shù)木嚯x也就越遠(yuǎn)，DFB激光器較FP激光器能達(dá)到更大的輸出功率，同時譜寬也很小；傳輸光纖對距離的影響主要表現(xiàn)在損耗和色散方面，不同波段在光纖中傳輸受到的影響也不一樣，如1310nm波段在G652光纖中無色散，損耗大，而1550nm波段則相反，色散大，損耗相對較小；接收靈敏度越高能接收到的信號越微弱，傳輸?shù)木嚯x也就越遠(yuǎn)，主要區(qū)別在PIN-TIA和APD的選擇上。

 
在光端機上，如果用FP類型、1310nm波長激光器的光模塊，則8路視頻在典型的G652光纖系統(tǒng)中其傳輸距離也可以達(dá)到20km以上，而1路或2路的光端機其傳輸距離則可以達(dá)到40km以上。如果使用DFB類型、1550nm波長的激光器，則8路視頻的光端機也可以達(dá)到80km的傳輸，當(dāng)然，其價格也昂貴許多。

值得一提的是，為了節(jié)省光纖資源，現(xiàn)在很多光端機都采用單纖雙向傳輸?shù)姆绞?，光模塊上也選用單纖雙向模塊，在正、反向的傳輸分別用1310nm和1550nm波長的激光來配對使用，從成本方面考慮，一般選用FP類型的激光器，那么這個時候就要注意，1550nm波長的光在光纖中其色散特性較為嚴(yán)重，所以限制了它的傳輸距離，一般在低速率下也只能保證40km，如果需要傳輸較長距離，則要使用DFB類型激光器了。例如，一些公司的常規(guī)產(chǎn)品就能夠滿足8路視頻70公里以內(nèi)的傳輸需要，而使用APD模塊則可以達(dá)到8路視頻傳輸100公里。

熱插拔
未來光模塊全部支持熱插拔功能，該功能無需切斷電源，模塊即可以與設(shè)備連接或斷開。由于光模塊帶熱插拔的功能，網(wǎng)絡(luò)管理人員無需關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)就可實現(xiàn)更換或擴展，對系統(tǒng)的連續(xù)工作不會造成什么影響，這樣大大減少維護(hù)和升級的成本，使得最終用戶能更好地管理設(shè)備。目前，支持這熱插拔的光模塊目前有GBIC和SFP光模塊。由于SFP的外型比較小，它可以直接插在電路板上，應(yīng)用面相當(dāng)廣。

智能化
SFP（Small Form Pluggable的縮寫，即小型化封裝可熱插拔模塊）模塊，可以簡單的理解為GBIC的升級版本。但SFP模塊體積比GBIC模塊減少一半，可以在相同面板上配置多出一倍以上的端口數(shù)量，是采用數(shù)字診斷功能的SFP智能化光模塊。現(xiàn)階段，光模塊的智能化體現(xiàn)在兩方面。

第一是指光模塊的內(nèi)置IC具有監(jiān)測光模塊的溫度、供電電壓、激光偏置電流以及發(fā)射和接收光功率等參數(shù)。這五個參數(shù)的實現(xiàn)除了經(jīng)過采集、變換電路外都由模塊內(nèi)部的模擬電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，以二進(jìn)制的形式提供給用戶訪問。通過這些參數(shù)，可以監(jiān)測光端機的工作狀態(tài)。

第二是指光模塊具有數(shù)字診斷功能。在SFF-8472 MSA中，規(guī)范了數(shù)字診斷功能及有關(guān)SFF-8472的詳細(xì)內(nèi)容。SFF-8472保留了原來SFP/GBIC在地址A0h處的地址映射，并在地址A2h處又新增了一個256字節(jié)的存貯單元。這個存貯單元除了提供參數(shù)偵測信息外，還定義了報警標(biāo)志或告警條件以及各個管腳的狀態(tài)鏡像。根據(jù)該規(guī)范規(guī)定，在模塊內(nèi)部的電路板上偵測和數(shù)字化參數(shù)信號。然后，提供經(jīng)過標(biāo)定的結(jié)果或提供數(shù)字化的測量結(jié)果及標(biāo)定參量。被監(jiān)測的信息被存貯在標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)存結(jié)構(gòu)中，通過雙纜串行接口進(jìn)行讀取。光模塊中的數(shù)字診斷功能為系統(tǒng)提供一種性能監(jiān)測手段，可以幫助系統(tǒng)管理預(yù)測光模塊的壽命、定位并隔離系統(tǒng)故障。故障隔離特性可以使系統(tǒng)管理員快速定位鏈路故障的位置，無論是在模塊內(nèi)還是在線路上，是在本地模塊還是在遠(yuǎn)端模塊上。通過快速定位故障，減少了系統(tǒng)的故障修復(fù)時間。

另外，為了配合光模塊熱插拔的特點，智能化模塊還預(yù)留有一定的存儲單元?？蛻艨梢栽诖鎯卧獌?nèi)寫入密碼或協(xié)議等信息，限制未授權(quán)者隨意更換SFP模塊，從而保證生產(chǎn)廠商的知識產(chǎn)權(quán)和客戶利益。

由于SFP模塊易于互換，跟傳統(tǒng)焊接模塊相比，光電或者光纖網(wǎng)絡(luò)更容易升級和維護(hù)?？梢谱呋蛘咛娲鷨蝹€模塊來修理或者升級，而不是替換包含多個焊接模塊的整個電路板。這能大大減小維護(hù)和升級的成本。并且SFP具有多種優(yōu)勢：
?高性能，具有突出的機械和光電特性，并且對用戶友好；
?互聯(lián)距離長，支持1000Base-LH標(biāo)準(zhǔn)，采用單模光纖時，最長距離可達(dá)70km；
?可以連接多種光纖，除了有支持1000Base-LH標(biāo)準(zhǔn)的SFP，還有支持1000Base-SX和1000Base-LX標(biāo)準(zhǔn)的SFP。

雖然在目前的視頻光端機上，1×9模塊占據(jù)了絕大部分應(yīng)用，但就模塊的發(fā)展趨勢而言，具備以上優(yōu)點的SFP光模塊已逐漸成為主流光模塊。未來光元器件的熱點將主要集中在三大塊，廣域網(wǎng)、接入（PON）網(wǎng)絡(luò)以及LAN／SAN的網(wǎng)絡(luò)市場，基于MSA模塊以及PON網(wǎng)絡(luò)的有源器件將是未來一個非常火爆的市場，同時隨著城域接入和數(shù)據(jù)通信的迅速增長，而SFP光模塊的出現(xiàn)則滿足了視頻光端機后續(xù)的發(fā)展需要。與不斷增長的通信系統(tǒng)一樣，智能SFP模塊技術(shù)代表了新一代光模塊的發(fā)展趨勢，將是下一代高速光模塊的基石。