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17/100 第2周：網路傳輸媒介與技術
17. 光電轉換器件與收發模組 💡
SFP/QSFP 規格與相容性！
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🎯 單元導讀
在光纖網路中，光電轉換器件（Optical-Electrical Converter） 與 收發模組（Transceiver Module） 是網路設備和光纖之間的「橋樑」：
• 它們把電訊號轉成光訊號發射（Tx），再把光訊號轉回電訊號接收（Rx）。
• 沒有這些模組，就算有再好的光纖也無法真正「跑起來」。
👉 一句話：收發模組是光纖世界與設備世界的接點。
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🧠 一、光電轉換的核心概念
1️⃣ 基本功能
• 發射端 (Tx)：利用雷射或 LED 把電訊號轉為光脈衝送入光纖。
• 接收端 (Rx)：用光電二極體將光訊號轉回電訊號供交換器或路由器處理。
2️⃣ 常見器件
• 雷射二極體（LD）：高速長距離傳輸。
• 發光二極體（LED）：低速短距離傳輸。
• PIN/AVALANCHE 光電二極體：負責接收光訊號。
3️⃣ 重要參數
• 工作波長（如 850/1310/1550 nm）。
• 傳輸距離（幾百公尺～上百公里）。
• 發射/接收光功率與靈敏度。
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🧠 二、收發模組規格與相容性
1️⃣ 常見模組類型
• SFP（Small Form-factor Pluggable）：1G/光纖/銅纜模組，熱插拔，交換器常用。
• SFP+：10G 速率版本。
• QSFP（Quad Small Form-factor Pluggable）：4 通道，支援 40G/100G/200G。
• QSFP-DD：雙密度，支援 400G。
2️⃣ 介面與編碼
• 模組標示（如 SFP-10G-LR = 10Gbps、Long Range、1310nm）。
• 接頭型式（LC/SC/MPO）。
3️⃣ 相容性考量
• 不同廠牌設備與模組需確認相容（軟體白名單、韌體版本）。
• 波長與距離要和光纖類型（單模/多模）一致。
• 注意功耗、熱設計與插槽數量。
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💻 三、ASCII 示意圖
1️⃣ SFP 模組插在交換器上
[Switch Port]—[SFP]⇄(光纖)⇄[SFP]—[Switch Port]
→ 1G/10G 連接
2️⃣ QSFP 模組多通道
[QSFP]⇄MPO 光纖⇄[QSFP]
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四通道同時傳
→ 40G/100G 高速連接
這兩個示意圖分別代表不同規格的光纖收發模組應用：SFP 模組（Small Form-factor Pluggable）是一種可插拔的小型光電轉換器，常見於交換器或路由器上，用來透過單芯或雙芯光纖實現 1G/10G 的點對點連接；而 QSFP 模組（Quad Small Form-factor Pluggable）則是一種更高速、多通道的模組，透過 MPO/MTP 多芯光纖一次傳送四個通道，可達到 40G、100G 甚至更高的速率，適合資料中心骨幹或高密度伺服器間的高速互聯。
👉 說明：
• SFP = 小巧單通道。
• QSFP = 四通道高速。
• 相容性 = 波長、距離、廠牌都要對。
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🧩 四、模擬題
1️⃣ 專業題：SFP 與 QSFP 差異，以及為什麼資料中心多採用 QSFP
SFP 系列：屬於小型可插拔光電模組，一般為單通道（1 發 1 收），速率從 1G（SFP）、10G（SFP+）到 25G（SFP28），主要用在接入層、邊緣設備或長距離點對點連線。常見接口是 LC/SC 單芯或雙芯光纖。
QSFP 系列：屬於四通道光電模組（4 發 4 收），像 QSFP+ 可達 40G、QSFP28 可達 100G、QSFP56 可達 200G、QSFP-DD 甚至達 400G。多用於資料中心機櫃之間、高速匯聚或骨幹連線，接口多為 MPO/MTP 多芯光纖。
差異總結：SFP 強調單通道、適合低速或長距離連線；QSFP 則把多通道整合在同一模組內，空間和功耗成本相對更高效，是高容量環境的首選。資料中心因為密度大、頻寬需求高，需要節省交換器插槽與纜線空間，因此多採用 QSFP。
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2️⃣ 應用題：兩棟大樓之間 10 公里 10G 連線的 SFP 模組選擇
可以選擇 10G SFP+ 長距離（10km）單模光纖模組，例如 10GBASE-LR（1310nm）。
需要注意的參數包括：
• 波長要一致（通常 1310nm 或 1550nm）。
• 光纖型式要匹配（單模或多模）。
• 模組的標稱距離要大於實際距離。
• 接頭型式（LC 或 SC）要符合現場配線。
• 交換器對該模組的支援與品牌相容性要確認。
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3️⃣ 情境題：更換模組後網路不通的可能原因與排查
常見原因有：
• 波長不匹配，例如一端 1310nm、另一端 1550nm。
• 模組距離或光功率不符，SR 模組用在 10km 光纖上接收不到訊號。
• 單模和多模混用，或接頭型式不同。
• 品牌或編碼不相容，設備封鎖第三方模組。
排查可以分幾步：
第一步，確認兩端模組標籤與規格，包括速率、波長、距離、纖芯類型、接口型式。
第二步，用光功率計或 OTDR 測試光纖路徑、損耗與連通性。
第三步，交叉測試或更換已知良好的模組/跳線，縮小問題範圍，同時檢查交換器日誌看是否有「unsupported transceiver」或「link down」訊息。
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✅ 五、小結與啟示
• 光電轉換器件與收發模組是光纖網路的關鍵接口。
• SFP：小巧、單通道、1G/10G，一般交換器常用。
• QSFP：四通道、40G/100G 以上，大流量資料中心首選。
• 相容性、波長、距離與熱功耗要符合規範才能穩定運作。
👉 一句話總結：選對收發模組就像選對引擎，光纖高速公路才能全速奔馳。
