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40G光模块接口详解:MTP/MPO接口 VS LC接口40G光模块有何不同?

2020年03月25日 2409

随着40G以太网技术的成熟化发展,40G网络设备和光器件产品线日益丰富,其中40G光模块是40Gbps网络部署时不可或缺的重要器件之一。目前,市面上40G光模块接口有两种类型:MTP/MPO接口和LC接口。本文将为您详细介绍对比MTP/MPO接口和LC接口的两种40G光模块。

40G光模块接口介绍

40G光模块接口类型往往决定着搭配使用的光纤跳线类型,因此了解40G光模块接口是非常有必要的。目前市面上,40G光模块接口有MTP/MPO接口和LC接口两种类型,其中,常见的短距离40G光模块一般采用的是MTP/MPO接口设计,长距离40G光模块一般采用的是LC双工接口设计,当然这不是绝对的,也会存在特例,如,40GBASE-PLR4、40GBASE-UNIV光模块。不同型号的40G光模块接口各不相同,详见下表,了解更多类型40G光模块详情可访问《细说不同传输距离的40G光模块种类》

光模块类型 光模块接口设计 光纤类型 最大传输距离
40GBASE-SR4 MTP/MPO 多模光纤跳线 100米/150米
40GBASE-SR-BiDi LC双工 多模光纤跳线 100米/150米
40GBASE-CSR4 MTP/MPO 多模光纤跳线 300米/400米
40GBASE-PLRL4 MTP/MPO 单模光纤跳线 1千米/1.4千米
40GBASE-PLR4 MTP/MPO 单模光纤跳线 10千米
40GBASE-LR4 LC双工 单模光纤跳线 10千米
40GBASE-ER4 LC双工 单模光纤跳线 40千米
40GBASE-LR4L LC双工 单模光纤跳线 2千米
40GBASE-UNIV LC双工 单模光纤跳线 500米/2千米
多模光纤跳线 150米

MTP相当于是MPO的升级版(二者的差异可参考文末常见问题解答),在一定程度上两者可相互兼容。MTP/MPO接口40G光模块通常与8芯或12芯MTP/MPO(母)光纤跳线相连,最大传输距离可达400米。

图1:MTP/MPO接口40G光模块搭配MTP/MPO光纤跳线

LC接口40G光模块通常与LC双工光纤跳线相连,最大传输距离可达40千米。

图2:LC接口40G光模块搭配LC光纤跳线

MTP/MPO接口40G光模块 VS LC接口40G光模块:有何不同?

仔细对比市面上常见的40G QSFP+光模块不难发现,不管是MTP/MPO接口的40G光模块还是LC接口的40G光模块,都能满足长短距离的传输要求,如,用于短距离传输的40GBASE-SR4光模块,其接口为MTP/MPO;用于长距离传输的40GBASE-PLR4光模块,其接口也为MTP/MPO,详见上表。那么不同接口的40G光模块到底有何区别呢?其实两者最大的区别在于工作原理的不同。

MTP/MPO接口40G光模块工作原理如下图,在发射端,发射器通过激光驱动器阵列将输入的并行电信号转化为并行光信号;在接收端,接收器经由PIN光电探测器阵列和TIA跨阻放大器将光信号转化为电信号输出。MTP/MPO接口40G光模块既可通过一根12芯MTP/MPO光纤跳线实现40G直连,也可通过一根12芯MTP-LC分支光纤跳线实现4x10G连接。

图3: MTP接口40G QSFP+光模块工作原理

LC接口40G光模块的工作原理如下图,在发射端,4条10G串行通道同时进行数据传输,当这些串行数据被传输到激光驱动器时,激光驱动器会使用直接调制半导体激光器对波长进行控制,经调制过的光信号再被复用器组合后进行传输。在接收端,利用解复用器,光信号又被分解到4个传输速率为10Gbps的通道上进行传输,每条通道的波长不同。最后再通过PIN光电探测器阵列和TIA跨阻放大器对数据进行恢复,以电信号的形式传输。不同于MTP接口40G光模块,LC接口40G光模块采用双工双向传输,不能用于4x10G连接。

图4: LC接口40G QSFP+光模块工作原理

如何为MTP/MPO或LC接口的40G光模块挑选合适的光纤跳线?

在40G网络传输中,挑选合适的网络基础设施(如交换机、光模块和光纤跳线等)尤为重要,它关系着网络的性能、可靠性等。那么如何为40G光模块挑选合适的光纤跳线呢?这是一门学问。光纤跳线的选择一般受两种因素影响:一是光模块接口类型,二是网络应用。

因此,对于MTP/MPO接口40G光模块而言,一般选择接MTP/MPO光纤跳线,而MTP/MPO光纤跳线又分为两种类型:MTP/MPO主干光纤跳线和MTP/MPO分支跳线。其中,MTP/MPO主干光纤跳线两端均为MTP/MPO接头,适用于两个MTP接口40G光模块直连,也就是40G-40G直连。MTP/MPO分支跳线通常情况下一端为MTP接头,另一端为4个或6个LC双工接头(或者其他接头,如FC),适用于10G-40G互连,一端连接MTP/MPO接口40G光模块,另一端连接4个LC双工接口10G光模块。具体选择可根据实际网络应用而定。对于LC接口40G光模块而言,一般选择接LC光纤跳线,适用于40G-40G直连。40G光模块连接的光纤跳线详见如下表:

模块型号 应用 光纤类型&抛光类型 MTP极性(常见搭配)
40GBASE-SR4 40G-40G 12芯 MTP(母)多模主干光纤跳线 UPC 极性B
40GBASE-CSR4 10G-40G 8芯 MTP(母)-8*LC双工多模分支光纤跳线 UPC 极性B
40GBASE-PLRL4 40G-40G 12芯 MTP(母)多模主干光纤跳线 APC 极性B
40GBASE-PLR4 10G-40G 8芯 MTP(母)-8*LC双工单模分支光纤跳线 MTP: APC/LC: UPC 极性B
40GBASE-LR4 40G-40G LC双工单模光纤跳线 UPC
40GBASE-LR4L
40GBASE-ER4
40GBASE-BiDi 40G-40G LC双工多模光纤跳线 UPC
40GBASE-UNIV 40G-40G LC双工单模/多模光纤跳线 UPC

(注:MTP/MPO光纤跳线的极性问题不可忽视。根据TIA标准划分,MTP/MPO光纤跳线的极性类型分为极性A、极性B和极性C三种,分别适用于A类方法、B类方法和C类方法。)

相关疑问解答

1、市面上有MTP和MPO两种类型的光纤跳线,二者有何区别,哪种更适合MTP接口40G QSFP+光模块?

MTP光纤跳线是一种多芯端接推入式连接器,由美国Conec公司设计,是其注册的品牌,专门指其生产的MPO连接器。所有的MTP连接器都属于MPO,但并非所有的MPO连接器都是MTP这一版的。两者都可用于MTP接口的40G QSFP+光模块,MTP连接器的光学性能和机械性能比MPO的好,所以一般更推荐MTP的光纤跳线。

2、 一个波长为850nm的40GBASE-UNIV QSFP+光模块可以搭配OM1的多模光纤跳线使用吗?

可以,但通常不建议这种搭配。用OM1的多模光纤跳线搭配一个40G的光模块,其传输的距离和质量会大打折扣。OM1的多模光纤跳线通常用于速率为100Mbps和1000Mbps的数据传输中。一般而言,40G光模块搭配OM3和OM4光纤跳线才是短距离传输的最佳解决方案。

3、单模光纤与多模光纤有何区别?

单模光纤(SMF)拥有较强的耐受性,且芯径小、激光器波长范围窄,这使得单模光纤能更好地进行高带宽长距离的数据传输。多模光纤(MMF)的芯径更大,激光器波长范围宽,因而多模光器件能更好地从多模激光器中聚集光源。

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