光モジュールは、ホスト機器内部の電気データ信号を光信号に変換するとともに、受信した光を電気データに戻します。理解するには、内部でどのように発光・受光するのか、物理的なパッケージがどの種類のスロットに適合するのか、実際にどの速度とプロトコルに対応するのか、という3つの問題を分けて考える必要があります。挿入できるからといって必ず通信できるとは限らず、光ポートの表示灯が点灯していても、サービスの受入試験に合格したことにはなりません。
小さなモジュールの中には、互いに逆方向の2つの経路がある
一般的な着脱式光モジュールでは、送信方向の経路はホスト側の電気接続部から始まります。電気信号は送信ドライバー回路を通り、この回路がレーザーを制御してデータに応じて変化する光を発生させ、その光が光インターフェースを通じて光ファイバーに入ります。受信方向の経路は、光ファイバーからの光がモジュールに入るところから始まります。受光素子が受信光の変化を微弱な電流に変換し、増幅などの処理を経て、ホストに電気信号を出力します。
これは、光がモジュールの一端からもう一端へ直接通り抜ける仕組みではありません。電気から光への変換と光から電気への変換は、それぞれ装置内部で行われ、電源を必要とし、装置の帯域幅、ノイズ、温度の影響を受けます。2芯モジュールは通常、送信と受信を2つの光ポートに分けます。1芯双方向モジュールでは、両方向が1本のファイバーコアを共用できるよう、内部に波長を分離する構造も必要です。
発光とは、光ファイバーの中に画像を投影することではない
Ethernet機器が送るのは、規則に従って符号化されたデータであり、写真全体を載せた連続的な投影ではありません。レーザー出力は電気信号に応じて変化し、受信側は光の変化から対応する電気信号を復元します。ここで述べる光パルスは、理解を助けるための仕組みの説明にすぎません。具体的な変調方式、符号化方式、信号波形は規格や実装によって異なるため、説明用の矩形波をすべてのモジュールの実測波形とみなすことはできません。
送信側は、あらかじめ取り決めたリズムで点滅する光と考えることができ、受信側はそのリズムを認識する方法を知っている必要があります。両端の速度や符号化方式が一致しなければ、光を受信していてもデータを正しく認識できない場合があります。光を明るくしても、100 Mbpsの信号が自動的に1000 Mbpsの信号に変わるわけではなく、ましてホストが元々対応していないプロトコルを代替することはできません。
送信回路には、指定された動作条件下で適切な信号を出力することも求められます。レーザーの種類、駆動方式、熱管理は性能に影響しますが、最初からすべての素子の略語を覚える必要はありません。選定時には、まず規格、速度、波長、光パワーバジェットを確認してください。素子の詳細は、信頼性や温度条件をさらに検証する際の根拠になります。
受信光は弱すぎても強すぎてもいけない理由
受光素子が受ける信号は通常非常に小さく、受信回路で増幅してデータを判別する必要があります。信号が弱すぎるとデータの変化がノイズに埋もれやすくなり、強すぎると受信器の正常な動作範囲を超える場合があります。受信感度は弱い信号側の要件を表し、受信過負荷限界は強い信号側の限界を定めます。両方を考慮する必要があり、公称伝送距離だけを見て判断することはできません。
光パワーは一般にdBmで表され、これは一定の基準電力に対する対数値です。回線損失は通常dBで表され、損失前後の比を示すもので、意味が異なります。送信光パワーから回線損失を差し引いて受信器に到達する光パワーを推定し、受信器の許容範囲と比較するのが、光パワーバジェットの基本的な考え方です。コネクター、融着接続点、光分岐器、保守用に確保するマージンは、すべて該当する計算モデルに含める必要があります。
SFPとSFP+は、まずパッケージの区分である
SFPやSFP+などの名称は、モジュールの物理形状とホスト接続仕様に関係しており、名称だけからあらゆるプロトコルや速度に対応すると判断することはできません。一般的なギガビットEthernetでは対応するSFPモジュールを使用し、一般的な10ギガビット用途では対応するSFP+モジュールを使用します。低速での動作に対応するかどうかは、ホストポートとモジュールの両方の文書で確認する必要があり、「SFPはゼロから10ギガビットまでをカバーする」といった幅広い範囲として記述すべきではありません。
同じフォームファクターが、Ethernetやその他の伝送プロトコルなど、異なるサービスに使われることもあります。着脱式モジュールの中には、外部接続部が光ファイバーインターフェースではなく、RJ45の銅線ポートになっているものもあります。対応するスロットに挿入できても、伝送媒体、消費電力、放熱要件は光モジュールとは異なります。そのため、「小さな金属製の箱が同じように見える」という観察だけでは、選定は完了しません。
シングルモード、マルチモード、1芯、2芯をどう区別するか
シングルモードとマルチモードは光ファイバー内の伝搬条件を表し、1芯と2芯は使用するファイバーコアの本数を表します。この2組の用語は、同じ分類軸ではありません。シングルモード1芯やシングルモード2芯などの組み合わせが存在します。また、「1芯」は一方向にしか通信できないという意味ではありません。1芯双方向製品は、異なる2つの波長を使って両方向をそれぞれ伝送できます。
1芯BiDiモジュールを組み合わせる際は、送信波長と受信波長をすべて確認してください。例えば、一端がある波長で送信し、別の波長で受信する場合、対向端にはそれを補完する構成が必要です。製品によって波長の組み合わせが異なる場合があり、A側・B側という文字だけを根拠に異なるシリーズ同士を組み合わせることはできません。2芯の場合は、一端の送信ポートが対向端の受信ポートに接続されているかを確認し、送信ポート同士を接続しないでください。
飛暢科技の光伝送製品および光トランシーバー製品には、さまざまな光ポート形態と仕様があります。着脱式モジュールを使用するプロジェクトでは、機器のポートと発注するモジュールを併せて確認する必要があります。あるシリーズにSFPの選択肢があるというだけで、すべての固定光ポート機器のモジュールを交換できると考えてはいけません。また、あるモデルの距離、ファイバー種別、温度仕様をシリーズ全体に当てはめることもできません。
設置時に見落としやすいのは端面とホスト
コネクター端面のほこりは、有効な光路を遮ることがあります。清掃は、肉眼で「だいたい同じに見える」と判断するだけでは不十分です。適切な検査・清掃工具を使用し、現場の手順に従って検査、清掃、再検査を行ってください。光ポートを直接のぞき込んだり、目で不可視のレーザー光を探したりしないでください。未使用のインターフェースには適切な防じん対策を施し、接続前には清掃状態を改めて確認する必要があります。
ホストポートも同様に重要です。対応速度、モジュールの互換性に関する方針、電源条件、ファームウェア、アラーム情報を確認してください。デジタル診断機能は、温度、電源、光パワーに関する一部の情報を提供できますが、利用できるかどうか、読み取り値の意味、その精度は、モジュールの文書に従って確認する必要があります。これらのデータは補助的な根拠であり、サービストラフィック試験や障害記録の代わりにはなりません。
初心者でも実施できる確認手順
まず伝送するサービスと目標速度を確認し、次にホストのスロットがどのモジュールに対応するかを確認します。続いて、両端の規格、波長、ファイバー種別、コネクター、送受信方向、光パワーバジェットを確認します。最後に電源、温度、設置要件を確認し、モジュールとパッチコードに分かりやすくラベルを付けます。機器と回線の条件が許せば、正常動作が確認された短いリンクで基準となる状態を確立してから、実際の回線に拡張してください。
動作しない場合は、ポート状態、光パワー、モジュールのアラーム、エラーカウンターを区間ごとに確認してください。多数の部品を同時に交換すると、復旧しても原因が分からなくなるため、避けてください。通信が確立した後も、実際のサービス負荷でビット誤り、パケット損失、安定性を検証する必要があります。光モジュールの役割は、指定された条件下で電気から光への変換を行うことであり、信頼性の高いネットワークは、機器、回線、アプリケーションがすべて要件を満たすことで実現します。
参考資料：CiscoギガビットSFPの仕様;飛暢科技のトランシーバー製品カテゴリ。原理図は一般的な仕組みを説明するためのものであり、特定モデルの実測図や配線図ではありません。
中国語の技術記事から翻訳。原文初公開：2019-10-29。原文最終改訂：2026-10-13T20:43:40+08:00。 中国語の原文を読む
