SFP光模块详解：光口与电口的区别及应用场景

SFP光模块详解：光口与电口的区别及应用场景

SFP光模块简介

SFP（Small Form-factor Pluggables Transceiver）光模块是一种小型的可热插拔光学收发器，能够将千兆位电信号转换为光信号，最大数据传输速率可达4.25 Gbps。它主要应用于千兆以太网、千兆光通道、交换机接口、交换背板等通信领域。

SFP光模块具有热插拔功能和高速传输速率的特点。为了实现热插拔功能，其插拔电接口在PCB上采用长短手指设计，并在手指上镀厚金（金厚≥0.5µm，镍厚≥3.7µm），以实现防氧化和耐磨擦性能。在高速传输速率条件下，信号传输线存在趋肤效应的影响，不同材质的传输线会导致趋肤效应程度不同。

SFP光模块的电接口采用特定的上电顺序，可以通过预充电减少浪涌电流，从而避免热插拔对器件的损坏。在热插拔时设定一个上电与断电顺序：插入时按地、电源、信号的顺序上电，拔出时按信号、电源、地的顺序断电。这种设计可以有效地减少瞬态冲击电流，并有利于静电放电，消除电弧的影响。因此，电接口引脚在PCB上设计为长短金手指，最长的是地，其次是电源，最短是信号。

SFP光模块的内部结构

SFP光模块在内部结构上分为光发射模块和光接收模块。

光发射模块的作用是将从交换机或路由器接收到的数字信号转化为特定的光信号发送到光纤链路中。它通常由激光器驱动电路、温度补偿电路和光发射次模块（TOSA）组成。其中激光器驱动电路的作用是从主板（Host Board）接受的数字信号转换为驱动激光器调制电流并提供用于驱动激光器的驱动电流；随着温度的变化和LD的老化，斜效率会发生变化，而温度补偿电路的作用就是对激光器发出的光的功率和消光比进行正（或负）补偿。

光接收模块的作用是将从光纤链路中接收到的光信号转换为数字信号发送到主板中。它通常由电流-电压转换电路、限幅放大电路、始终数据恢复电路（某些有）和光接收次组件（ROSA）组成。其中电流-电压转换电流是将光电探测器（PIN或者APD）中发出的电流信号通过跨阻放大器（TIA）放大为电压信号、限幅放大器的作用是将从TIA接收的模拟电压信号整型放大为可供主板端识别的数字电平信号，通常PIN-TIA或者APD-TIA会被集成为ROSA器件中，而不在PCBA的电路中。传统的1.25G光模块对于发射和接收每一部分功能电路都是由独立的芯片提供。

SFP接口的类型

电口是指防火器的物理特性，主要指铜缆，是处理的电信号。目前使用普遍的网络接口有百兆电口和千兆电口等。电口模块广泛应用于铜缆布线的架构中。电口支持热插拔，封装形式为SFP、SFP+。

SFP就是光模块，通过将CDR和电色散补偿放在了模块外面，而更加压缩了尺寸和功耗。用于电信和数据通信中光通信应用。SFP连接网络设备如交换机、路由器等设备的主板和光纤或UTP线缆。SFP支持SONET、Gigabit Ethernet、光纤通道（Fiber Channel）以及一些其他通信标准。

SFP端口可以支持传输光信号，用于实现光纤之间的连接和数据传输。它提供了更高的速率、更远的传输距离和更低的信号损耗。

光口和电口的区别

定义

什么是光口？光口，简单说，就是通过光纤传输数据的接口。它使用光信号来进行数据传输，需要将电信号转换为光信号，然后通过光纤进行传输，到达接收端后，再将光信号转换回电信号。

什么是电口？电口，顾名思义，是使用电线传输电信号的接口。它不需要进行信号转换，直接通过电线（如双绞线、同轴电缆等）传输电信号。

接口和传输距离

电口模块使用RJ45接口，搭配网线使用，没有传输波长，最远传输距离100米。

光模块有LC、SC、MTP/MPO等接口，搭配光纤跳线使用，850纳米、1310纳米和1550纳米等，最远传输距离160公里。

速率

根据电口模块速率的不同，可以分为千兆定口模块，自适应电口模块、百兆电口模块、工业级千兆电口模、万兆电口模块30米、万兆电火模块80米。

应用场景

光口应用场景：

• 数据中心互连：由于数据中心需要高带宽和低延迟的连接，光纤连接成为首选。
• 城市和城市之间的通信：当连接的距离超过数公里时，光纤是最佳选择，如城际或跨国通信链路。
• 校园网络：大型校园或企业园区可能会使用光纤来连接各个建筑物，确保高带宽和稳定性。
• 电视广播传输：为了传输高清或4K视频，电视台和广播机构经常使用光纤。
• 工业环境：在存在大量电磁干扰的场所，如工厂或电力设施，光纤可以提供稳定的数据传输。
• 移动通信基站互连：随着4G、5G技术的推进，光纤被广泛应用于基站之间和基站到核心网的连接。

电口应用场景：

• 家庭网络：在家庭内部，由于距离短且对带宽需求不高，通常使用电口如以太网连接。
• 办公室局域网：在一个办公楼或单个楼层内，电口通常是足够的，因为距离相对较短且成本较低。
• 数字广告牌：在商场或街道上，用于传输广告内容的电子屏幕通常使用电口连接。
• 监控系统：许多闭路电视(CCTV)系统在短距离内使用电口进行连接。
• 公共Wi-Fi接入点：在某些公共场所如咖啡馆或图书馆，Wi-Fi接入点可能直接通过电线连接到互联网。
• IP电话：许多企业使用IP电话系统，这些电话通过电口连接到网络。