網路與 IP

光纖收發器是什麼:作用、單模多模與配對使用方法

光纖收發器是一種光電轉換裝置:一端接網線(RJ45 電口),一端接光纖,把乙太網的電訊號轉成光訊號送出去,再由對端轉回電訊號,用來把網線 100 米的距離延長到幾百米乃至幾十公里。它要成對使用,或者與交換器的光口對接,兩端的光纖型別、單纖雙纖、波長和速率都必須一致。

作者 頂聯產品團隊發布於 8 分鐘閱讀

光纖收發器是把乙太網電訊號和光訊號互相轉換的裝置,也叫光電轉換器,英文是 media converter。它一端是 RJ45 電口,接網線;另一端是光口,接光纖。網線(雙絞線)上的乙太網最多隻能跑 100 米,超過這個距離就要換成光纖,而交換器、攝像頭、伺服器上又往往只有電口,這時在兩端各放一台光纖收發器,中間用光纖連線,就能把距離延長到幾百米甚至幾十公里。光纖收發器的用法核心是“配對”:兩端要麼是一對引數相同的收發器,要麼一端是收發器、另一端是交換器光口上的光模組,單模還是多模、單纖還是雙纖、波長、速率都必須對得上,單纖收發器還要一端用 A 型、另一端用 B 型。下面按“作用、選型、接線、排障、和光模組怎麼選”的順序講清楚。

光纖收發器的作用:把網線的 100 米延長到幾十公里

一條典型的收發器鏈路是這樣的:

交換器電口 ──網線── [收發器 A] ══光纖══ [收發器 B] ──網線── 遠端裝置(交換器、攝像頭、伺服器)

對兩端的裝置來說,中間這一段就像一根很長的網線:普通收發器不需要配置 IP,不參與 VLAN 劃分,帶 VLAN 標籤的幀一般照樣透傳。它主要用在這些場合:

  • 跨樓、跨園區的網路延伸:機房到辦公樓、園區裡相距幾百米的兩棟樓,網線拉不過去,用一對收發器加一根光纖解決。
  • 老裝置只有電口:交換器沒有光口槽位,又要接入光纖鏈路,在旁邊加一台收發器,比整台換交換器省事。
  • 監控和工控:分散在廠區、道路上的攝像頭距離遠,前端一台收發器把攝像頭的網線轉成光纖,回到機房再轉回來。
  • 電磁干擾環境:光纖不受電磁干擾,非金屬光纜也不會把雷擊感應電壓引進機房,強電旁邊、戶外長距離佈線時比網線可靠。

在機房內部,交換器之間、交換器到伺服器之間的光纖連線,大多直接用光模組,收發器主要出現在“只有電口的裝置要接光纖”這一類場景裡。兩者怎麼取捨,最後一節專門對比。

光纖收發器單模多模怎麼區分:兩端必須一致

光纖分單模和多模兩種,收發器也對應分成單模收發器和多模收發器。收發器必須配同型別的光纖,兩端的收發器也必須是同一型別:

對比項 單模 多模
纖芯直徑 約 9 μm,標註為 9/125 50 μm 或 62.5 μm,標註為 50/125、62.5/125
光纖等級 OS1、OS2 OM1、OM2、OM3、OM4、OM5
常用波長 1310 nm、1550 nm 850 nm;百兆多模常用 1310 nm
跳線外皮顏色(常見規範) 黃色 OM1、OM2 橙色,OM3、OM4 水綠色,OM5 石灰綠
傳輸距離 幾公里到幾十公里 幾百米到 2 公里
典型用途 樓宇之間、園區、城域、運營商線路 機房和樓層內的短距離連線

怎麼判斷手上的東西是哪種:收發器的標籤或外殼上通常印著 SM(單模)或 MM(多模),以及波長和距離,例如“SM 1310nm 20KM”;光纖跳線看外皮顏色和印字,“9/125”“OS2”是單模,“50/125 OM3”是多模。顏色只是行業慣例,不是所有廠商都遵守,以印字為準。

單模和多模不能混用:單模收發器接多模光纖,或者一端單模一端多模,要麼根本不亮,要麼短距離偶爾能亮但損耗大、誤碼多,遲早出問題。

速率與距離要按標準和產品規格對應選擇。常見的乙太網光口引數如下,實際產品的標稱距離以規格書為準:

速率 型別 光纖 波長 典型距離
百兆 100BASE-FX 多模 1310 nm 2 km
百兆 100BASE-LX10 或廠商規格 單模 1310 nm 標準規定 10 km,產品常見 20 km,也有更長距離的型號
千兆 1000BASE-SX 多模 850 nm 62.5 μm 光纖 220–275 m,50 μm 光纖 500–550 m
千兆 1000BASE-LX 單模 1310 nm 標準規定 5 km,產品常見 10 km、20 km
千兆 1000BASE-ZX(廠商規格,非 IEEE 標準) 單模 1550 nm 約 70–80 km
萬兆 10GBASE-SR 多模 850 nm OM3 300 m,OM4 400 m
萬兆 10GBASE-LR 單模 1310 nm 10 km
萬兆 10GBASE-ER 單模 1550 nm 40 km

選型時注意三點:

  • 光口速率兩端必須相同。百兆收發器和千兆收發器的光口不能互通;電口一側只和所接裝置協商,千兆收發器的電口一般支援 10/100/1000 自適應。
  • 標稱距離要大於實際距離,但不是越遠越好。20 km 及以下的單模產品一般可以直接用在幾百米的短光纖上;40 km 以上的長距離產品發光強,用在短光纖上可能讓對端接收過載,要按規格書核對過載點,必要時串接光衰減器。
  • 帶 SFP 槽的收發器更靈活。這類收發器的光口是一個空的 SFP 槽,插什麼光模組就是什麼型別,單模、多模、單纖、雙纖可以按需更換,壞了也只換模組。

單纖和雙纖:單纖收發器要 A、B 端配對

按一條鏈路佔用幾芯光纖,收發器分為雙纖和單纖兩種:

對比項 雙纖 單纖(BiDi)
佔用光纖 2 芯,一芯發、一芯收 1 芯,收發共用
波長 兩端相同,單模常用 1310 nm 兩端不同,常見 1310/1550 nm 一對,也有 1490/1550 nm 等組合
配對要求 兩端用同型號即可 必須一端 A 型、一端 B 型
接線要點 一端的 TX 接另一端的 RX,交叉連線 只有一個光口,不存在收發接反
適合 光纖芯數充足的場合 光纖資源緊張,或租用的光纖按芯計費

單纖收發器的原理是在一根光纖上用兩個波長分別傳兩個方向:A 端發 1310 nm、收 1550 nm,B 端發 1550 nm、收 1310 nm,兩端正好互補。兩台 A 型接在一起,雙方都發 1310、都在等 1550,光口燈永遠不亮。多數產品把發 1310 nm 的一端標為 A 端,但各廠商的標法並不統一,配對時以標籤上寫的 TX、RX 波長為準:一端的 TX 波長必須等於另一端的 RX 波長。

單纖和雙纖之間不能直接對接;採購時把 A、B 端成對下單,備件也按對準備,避免現場只剩兩台同型號的單纖收發器。

光纖收發器怎麼用:接線步驟與指示燈含義

  1. 核對兩端引數:單模還是多模、單纖還是雙纖、波長、光口速率、介面型別(收發器常見 SC 方口,光模組多為 LC 小方口),單纖確認一 A 一 B。
  2. 檢查光纖:用紅光筆從一端打光,在另一端看到紅光,說明這芯光纖是通的(紅光筆適合幾公里以內的鏈路);跳線端面用光纖清潔筆擦拭後再插。
  3. 接光纖:拔掉光口防塵帽插入跳線。雙纖的兩芯要交叉:本端 TX 對應對端 RX。不確定時,先插上看燈,光口燈不亮就在一端把兩芯對調。
  4. 接網線:電口接交換器或終端裝置。
  5. 上電並看燈:兩端都上電後,對照下表確認狀態。
  6. 測試:兩端裝置互相 ping,再用 iperf3 測一次吞吐,確認能跑到預期速率、沒有丟包。
  7. 做標籤:兩端的收發器、光纖、交換器連接埠都貼上對應的編號和用途,以後排障不用逐根追線。

收發器面板上的指示燈,各廠商的標識略有不同,常見的含義如下,以產品說明書為準:

指示燈 含義 正常狀態
PWR 電源 常亮
FX、FX LINK/ACT 光口鏈路與資料 常亮表示光鏈路已建立,閃爍表示有資料收發
TP、UTP LINK/ACT 電口鏈路與資料 常亮表示網線連通,閃爍表示有資料
FDX、FDX/COL 雙工狀態 亮表示全雙工;滅表示半雙工,閃爍通常表示有衝突
100、1000 或 SPD 電口速率 按說明書對應的速率點亮

看燈可以先把故障範圍縮小一半:光口燈不亮,問題在光纖這一側;光口燈亮、電口燈不亮,問題在網線或所接裝置;兩個燈都亮卻不通,問題多半在裝置配置(IP、VLAN)或雙工、速率不匹配。

光纖收發器不通的常見原因

常見的不通現象和處理方法如下,排查時一次只改一樣東西:

現象 可能原因 處理
光口燈不亮,單纖收發器 兩端都是 A 型或都是 B 型 換成一 A 一 B,核對標籤上的 TX、RX 波長
光口燈不亮,雙纖收發器 收發接反:兩端 TX 對 TX 在一端把兩芯跳線對調
光口燈不亮,配對無誤 單模多模混用;兩端光口速率不同;光纖斷或配線架跳錯 核對型號和光纖型別;紅光筆逐段查通斷
光口燈時亮時滅,或能通但丟包 端面髒汙、光纖彎折過度、連線點太多,接收光功率偏低 清潔端面,理順光纖,用光功率計測收光,對照接收靈敏度
短距離鏈路丟包,換長距離型號反而更糟 長距離產品發光太強,對端接收過載 換成匹配距離的型號,或串接光衰減器
新換跳線後損耗突然變大 APC 接頭(綠色)和 UPC 接頭(藍色)混插 統一接頭型別,混插還可能損傷端面
兩燈都亮,網速只有幾兆、丟包嚴重 電口雙工不匹配:裝置強制百兆全雙工,收發器自協商後變成半雙工 兩端統一為自協商,或統一強制為相同速率、雙工
間歇性斷網,斷開時所有燈一起滅 外接電源介面卡老化或接觸不良 更換電源;機房裡成批使用時改用集中供電的機架式機框
全部指示燈持續快速閃爍,整個網段變慢 鏈路形成環路,引發廣播風暴 檢查是否有兩條路徑接在同一個二層網路,交換器開啟環路保護

還有一個容易忽略的現象:光纖已經斷了,交換器上接收發器的連接埠卻仍然顯示 up,因為交換器只看到它和收發器之間那段網線是好的。支援鏈路故障透傳(LFP)的收發器,在光路中斷時會主動關閉電口,交換器連接埠隨之 down,監控系統就能及時發現。機房裡用於重要鏈路的收發器,建議選帶 LFP 的型號並開啟這個功能。

光纖收發器和光模組的區別:交換器直接插光模組怎麼選

光模組(SFP、SFP+ 等)插在交換器或網路卡的光口槽位裡,做的也是光電轉換,只是轉換髮生在交換器內部;光纖收發器則是一個獨立的盒子,在交換器外面完成轉換。兩種方案對比:

對比項 光纖收發器 交換器光口 + 光模組
形態 獨立裝置,需要單獨供電 插在交換器槽位裡,由交換器供電
適用裝置 只有電口的交換器、終端 有 SFP、SFP+ 等光口槽位的交換器
故障點 多一個電源、一段網線、兩個電口接頭 少,只有模組和光纖
監控 普通收發器不可網管,看不到光功率 支援數字診斷的模組可以在交換器上直接讀收發光功率和溫度,多數交換器也能透過 SNMP 採集,以裝置支援為準
佔用空間 數量多時要放機架式機框 不佔額外空間
改造成本 不用換交換器 交換器要有光口槽位

兩者可以互相對接,前提是引數一致:例如交換器上插千兆單模雙纖 1310 nm 的光模組,對端用千兆單模雙纖 1310 nm 的收發器,光纖和距離也匹配,就能直接連通。

選擇的思路:機房核心、匯聚和上聯這類重要鏈路,優先用交換器光口加光模組,故障點少,光功率能納入監控;只有電口的老裝置、臨時延伸、監控攝像頭、跨樓的辦公網,用收發器更經濟。已經在用收發器的重要鏈路,換交換器時順手改成光模組,能少掉一個電源和兩個接頭。

在機房裡怎麼落地

收發器鏈路的麻煩在於“看不見”:普通收發器沒有管理介面,交換器上只看到一個普通電口,過了一兩年,誰也說不清這個連接埠後面經過了哪對收發器、走的是哪根光纖。Toplink DCIM 的交換器管理可以給每個連接埠填寫連接埠描述,例如“經單纖收發器 A 端至 2 號樓,TX1310/RX1550,光纖 ODF-03-12”,伺服器列表裡也同時顯示每台伺服器所接的交換器、連接埠號、連接埠速率和 VLAN;鏈路出問題時,在系統裡查到連接埠描述,就知道該去哪個機櫃、換哪一型的收發器,配合兩端貼好的標籤,排障不用再靠逐根追線。

常見問題

光纖收發器需要配置 IP 嗎?

普通的非網管型收發器不需要,也沒有 IP 和管理介面,插上就用,最多透過面板上的撥碼開關設定速率、雙工或鏈路故障透傳。網管型收發器通常插在帶網管模組的機架式機框裡,透過機框的網管模組檢視狀態,具體方式以產品說明為準。

光纖收發器能接運營商的光貓或入戶光纖嗎?

不能直接接。家庭和多數企業寬頻的入戶光纖是 PON 網路(GPON、EPON),上下行用 1310 nm 和 1490 nm 兩個波長,由光貓按 PON 協議註冊和收發,普通乙太網收發器無法接入。只有運營商交付的是點對點乙太網光纖專線時,才能用引數匹配的收發器或光模組對接。

收發器電口那一側的網線能拉多長?

電口側仍然是普通乙太網,受 100 米限制。實際佈線時應儘量把收發器放在裝置旁邊,用短跳線連線,長距離部分全部交給光纖。

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