戴维带你认识光通讯丨光收发模块(Transceiver) 成长日记

上一期，戴维带大家认识了Transceiver的诞生（未看过的小伙伴请查看历史消息哦），这一期，让我们一起来了解Transceiver的成长日记——

邻居家的小孩

Transceiver家的隔壁住了一个小孩，名字叫CPU，他有一个很严厉的爹叫摩尔，摩尔规定他每18个月，数钱的速度就要提高一倍，美其名曰单位时间计算能力。于是就有了386、486、586，可是用数字来命名显得很diao丝，没身份，听起来比较low。9527改名华安就从低等下人变成了高级伴读书童（备注1），朱18改名朱元璋就从乞丐逆袭成了皇帝，于是586就改成了奔腾，好动感的名字啊，老外就音译成Pentium（说反了？

），再之后就有了奔2、奔3和奔4，路子没变，就是越来越快而已，这三个名字起得好没有创意，纯粹偷懒，应该叫速腾，迈腾和辉腾。还好没有出奔5，否则只能叫旦腾了。

我们的Transceiver成长史比较类似，从一开始的155Mb/s (一秒钟传输155百万个比特)，到622Mb/s，1.25Gb/s，2.5Gb/s一直到10Gb/s。这种套路就称为时分复用，也就是TDM（Time Division Multiplexing），就是单位时间里面传输更多的bit数而已，如同一个公交车里塞更多的人而已。

CPU接下来的故事，大家都知道，一个人数钱速度再快也不如两个人同时一起数，那么就成了双核，四个人一起数，就成了4核，后面还有8核，16核。并起了一个更好听的名字叫酷睿（CORE，用拼音的方式读出来）。这种并行数钱的方式我们Transceiver就称为Parallel，也就是把许多个Transceiver塞进一个封装里面去而已。4核的Transceiver就叫QSFP，12核的就叫CXP（C是16进制12的意思）。

据考证，空客的工程师正是受到了这一启发，设计出了2核的飞机，它的名字就叫AirBus380。小道消息，4核的飞机正在秘密研制中，让我们拭目以待。

从时分复用(TDM)到波分复用(WDM)

致富靠拆迁，地球人都知道。对于短距离通讯，多用几根光纤那都根本不是事，都是小钱。但是对于长距离通讯来说，再铺设一条光缆的成本是非常高的，高的不是光缆的价钱，而是建设的费用，难道又得从北京一直挖到上海铺一条新光缆吗？更何况从旧金山铺到东京，从北京到莫斯科，从伦敦到纽约。TDM时分复用总是受到电子器件开关频率的限制，不可能无限快啊？！

不经历风雨，怎能见彩虹？工程师们从这一自然现象里面受到了启发，为什么彩虹非要在风雨过后？因为水汽对不同波长的折射率是不一样的，正如同下面的三棱镜一样。

一束白光从左到右经过三棱镜，就分成了不同的颜色，这个时候三棱镜就是光学的DEMUX（解复用），如果不同颜色的光按照上面的方向从右到左经过三棱镜，就又合成了一束白光，这个时候三棱镜就是光学的MUX（复用）。

光的颜色是通俗的叫法，科学定义是光的波长（或者是频率，根据波长=光速/频率，光速恒定，只要知道波长频率中的任意一个，就可以推算出另外一个）。Transceiver发出来的光是不可见光（850nm附近，或者1310nm附近，或者1550nm附近），但也是有“颜色”的，只是肉眼看不到而已。

那么只要Transceiver能发出不同颜色的光，再经过MUX，就可以用一个光纤来传多路的光波。我们把这种方式就称为波分复用WDM（Wavelength Division Multiplexing），WDM又分为两种，20nm 间隔的CWDM（Corse WDM，粗波分复用）和0.8nm 间隔的DWDM（Dense WDM密集波分复用）这就是为什么又把WDM的Transceiver叫彩色光模块。因为要把不同颜色的光复用到一根光纤里面传，那么必须对每个波长进行严格控制，才能保证彼此之间不互相干扰。间隔越密，波长控制要求越严格。

波分复用WDM其实就是频分复用FDM（Frequency Division Multiplexing），只是我们习惯用波长来描述光，在电的领域，我们习惯用频率描述而已，并没有本质的区别。频分复用在我们实际生活中用的例子很多，比如广播，不同电台只是发射占用不一样的频率。比如有线电视，不同的频道只是占用不同的频率而已。

对于波长间隔0.8nm的DWDM，我们能够轻松实现100个波长到一个光纤的复用，相当于一个光纤变成了100根光纤。我们把波长间隔再缩小到0.4nm，就可以实现200个波长的复用（0.4nm的DWDM已经商用），如果间隔是0.2nm或者是0.1nm呢？

对于波长没有严格要求的Transceiver，我们常称之为TDM模块，对于严格控制波长的Transceiver我们称之为DWDM模块。DWDM的Transceiver又分为两种，一种是出厂时，波长已经固定，称之为Fix Wavelength DWDM模块，还有一种就是前面说的那100多个波长可以任意调谐的，称之为Tunable DWDM模块，简称Tunable。

小结：

Transceiver这么多年发展成长一直围绕着三个主题：

1. TDM，单位时间内传输的bit更多，也就是更快。现在已经从10G发展到28G。

2. DWDM，长距离通讯，希望单根光纤里面传更多的波长。

3. Parallel，并行化，单位尺寸内放更多的Transceiver。

这三种技术也并不是孤立运用的，比如我们的ODB产品，是把4个25G的TunableTransceiver放在一个模块里面，从这个产品，你能看到TDM（10G到25G），DWDM和Parallel的身影。

敬请期待下一期：Transceiver变形记

备注1: 不了解9527这个故事的童鞋，请参考周星驰版《唐伯虎点秋香》