光口與協(xié)議的區(qū)別

01光口與協(xié)議的區(qū)別 前段時間開始學(xué)習(xí)高速接口的時候，會經(jīng)常使用光口收發(fā)數(shù)據(jù)，不知道有沒有人在沒有接觸過光口時，會不會將萬兆網(wǎng)與光口綁定，我在沒有接觸這個接口的時候就有這種思想，認(rèn)為光口就是用來實現(xiàn)萬兆網(wǎng)協(xié)議的。

圖1 開發(fā)板光口視圖 光口只是物理接口，用來傳輸數(shù)據(jù)的載體。而萬兆網(wǎng)、SRIO等是通信協(xié)議，規(guī)定發(fā)送方與接收方傳輸數(shù)據(jù)的規(guī)則。 兩者并沒有直接的聯(lián)系，比如SRIO可以通過光口傳輸，也可以直接使用PCB走線連接發(fā)送方和接收方。同理光口也可以用來傳輸萬兆網(wǎng)、SRIO、以及自定義的各種高速接口協(xié)議。02光口 一般FPGA開發(fā)板上的光口如圖1所示，下面是其對應(yīng)的原理圖。 圖2 光口原理圖 上述兩個光口各自包含一對接收和發(fā)送的差分引腳，直接與FPGA的高速收發(fā)器的引腳相連。 注意在使用該接口時，失能引腳TX_Dis必須給低電平，否則光口無法正常工作。03光模塊? 信號在開發(fā)板上是以電信號的方式進行傳輸，而光纖內(nèi)部是利用全反射來傳輸光信號，全發(fā)射在初中物理課上就講了，而且還有光纖利用全發(fā)射傳輸?shù)墓庑盘柕南嚓P(guān)考試題，這方面內(nèi)容就不需要贅述吧。 因此需要光模塊把電信號轉(zhuǎn)換成光信號，然后再通過光纖傳輸，同時也可以把接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號。 光模塊的內(nèi)部組成如下所示，常見的光模塊速率為155Mbps（百兆）、1Gbps（千兆）、10Gbps（萬兆）、40Gbps等。

圖3 光模塊組成 光模塊根據(jù)封裝不同，分為SFP光模塊（標(biāo)準(zhǔn)速率為百兆或千兆）、SFP+光模塊（與SFP外形相似，標(biāo)準(zhǔn)速率萬兆）、QSFP+光模塊（標(biāo)準(zhǔn)速率40Gbps）、XFP光模塊、CFP光模塊等等，比較常用的三種封裝如下圖所示。

圖4 常見三種光模塊封裝 按照模式可以分為單模光模塊和多模光模塊，這兩種的區(qū)別與光纖種類有關(guān)。

由于我的板子FPGA是K7系列，收發(fā)器的線速率最高可以達到10.3125Gbps，采用64B66B編碼時，數(shù)據(jù)傳輸速率可以達到10Gbps，因此選擇SFP+光模塊即可。

04光纖 光纖是由塑料和玻璃制成的纖維，通過全反射原理傳輸光信號。具有重量輕、抗干擾能力強、傳輸距離遠、帶寬大等優(yōu)勢。 光纖傳輸?shù)某Ｓ貌ㄩL有850nm、1310nm、1490nm、1550nm。如果光纖只能傳輸一種波長的光，則稱為單模光纖（SMF），適用于長距離傳輸。如果光纖能夠傳輸多種波長的光，則是多模光纖（MMF），適用于機房等短距離傳輸。

注意單模光纖應(yīng)該配對應(yīng)單模光模塊，我們在學(xué)習(xí)的時候不需要考慮光纖的種類，只要能夠傳輸數(shù)據(jù)就行，但是要對這些概念有個印象。 常見的光纖接口類型如下所示，包含金屬螺紋接口（FC）、類似BNC的金屬卡接口（ST）、塑料方形接口（SC）、較小的塑料方形接口（LC）等。

SC的體積最大，LC體積最小，ST最牢固，其次是FC。 在購買光模塊時，接口一定要與光纖接口類型匹配，否則可能無法使用，現(xiàn)在網(wǎng)上也有光模塊和光纖做成一體的線，如果學(xué)習(xí)的話可以購買這種。

0510G以太網(wǎng)的命名規(guī)則 10 G以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)于2002年首次發(fā)布在IEEE 802.3ae，此版本旨在支持光纖介質(zhì)。后來又開發(fā)了各種其他版本來處理不同的介質(zhì)，不同的數(shù)據(jù)速率和距離覆蓋范圍。 下表提到了10 G以太網(wǎng)物理接口命名規(guī)則，如10GBASE-T中所述，10G 代表傳輸數(shù)據(jù)的速率、BASE代表基帶、T代表傳輸介質(zhì)是銅。

表1 10G以太網(wǎng)的命名含義

其中10GBASE-T系列支持64B65B編碼，支持雙絞線傳輸，帶寬小于500M。 10GBASE-R系列支持64B66B編碼，支持光纖傳輸，提供10GBASE-SR、10GBASE-KR、10GBASE-LR、10GBASE-ER、10GBASE-LRM等配置。 其中10GBASE-KR表示采用背板傳輸，圖1中的光口位于底板上，這種底板就被稱為背板。 10GBASE-X系列支持8B10B編碼，支持銅纜（10GBASE-CX4）和光纖（10GBASE-LX4）介質(zhì)傳輸，10GBASE-KX4是用于背板的10 Gbps基帶規(guī)范。 即使10GBASE-KX4和10GBASE-KR都是10 Gbps電氣接口，卻描述了不同的PHY。10GBASE-KX4 PHY在4通道中以10GBASE-KR的1/4速率運行，以達到相同的吞吐量。

綜上所述是對光纖、光模塊的一些知識掃盲，便于后續(xù)使用光口傳輸SRIO、萬兆網(wǎng)、自定義的一些高速接口協(xié)議。

審核編輯：彭菁