光模块标准与命名：SR、DR、FR、LR、ZR 到底在说什么？
专栏：光通信模组技术深度解析 · 第 04 篇
开篇：读懂型号，就读懂了一半
光模块世界的型号命名乍看像一串密码：400GBASE-DR4、QSFP-DD 800G SR8、400ZR QSFP-DD……
但这些命名遵循严格的规范体系。读懂它们，工程师可以在无需翻数据手册的情况下，快速推断出模块的支持速率、通道数、传输距离、光纤类型和封装形态。
本篇系统梳理光模块相关的标准体系和命名规则，并给出实用的速查框架。
一、标准体系全景：谁在定义光模块的规则？
光模块的标准涉及多个维度，由不同组织分别负责，各自不重叠。
1.1 IEEE 802.3：定义以太网物理层
IEEE 802.3 标准定义以太网物理层（PHY）规范，直接相关内容包括：每通道速率、调制格式（NRZ/PAM4）、光接口参数（Tx Power、Rx Sensitivity、色散容限）以及链路距离代码。
IEEE 802.3 物理层类型命名规则：
公式/表达式： <总速率>GBASE-<距离代码>[<通道数>]
示例：
100GBASE-SR4：100G，短距，4 通道并行400GBASE-DR4：400G，直通距离，4 通道800GBASE-SR8：800G，短距，8 通道
距离代码速查：
| 代码 | 全称 | 典型距离 | 光纤类型 |
|---|---|---|---|
| SR | Short Range | ≤ 100 m | 多模（OM4/OM5） |
| DR | Direct/Data Reach | ≤ 500 m | 单模 |
| FR | Far Reach | ≤ 2 km | 单模 |
| LR | Long Reach | ≤ 10 km | 单模 |
| ER | Extended Reach | ≤ 40 km | 单模 |
| ZR | （业界俗称，非 IEEE 正式代码） | ≥ 80 km | 单模，相干 |
ZR 常见于 OIF 400ZR 和 OpenZR+ MSA 定义的相干模块，不属于 IEEE 802.3 正式代码。
1.2 OIF：定义电气接口与相干规范
OIF（Optical Internetworking Forum）负责：
- CEI（Common Electrical Interface）系列：定义光模块与主机 ASIC 之间的电气接口
- CEI-56G（VSR/MR/SR/LR）：56 Gb/s 每通道，对应 400G 模块主流电气接口
- CEI-112G（VSR/MR/SR/LR）：112 Gb/s 每通道，对应 800G 模块
- CEI-224G：224 Gb/s 每通道，支撑 1.6T 模块（规范开发中）
- OIF 400ZR：400G DWDM 相干模块规范，QSFP-DD 封装，DP-16QAM 调制，80 km+
- LPO 互操作规范：线性可插拔光学规范，正在制定中
1.3 MSA：定义封装形态
MSA（Multi-Source Agreement）是多家厂商联合签署的多源协议，不隶属任何单一标准组织，目标是定义可互换的物理封装和机械/电气接口。
主要 MSA 及封装：
| MSA | 封装形态 | 目标速率 |
|---|---|---|
| SFP MSA | SFP | 1G–25G |
| QSFP-DD MSA | QSFP-DD | 200G/400G/800G |
| OSFP MSA | OSFP | 400G/800G |
| QSFP112 MSA | QSFP112 | 400G |
| SFP-DD MSA | SFP-DD | 100G |
| CFP8 MSA | CFP8 | 400G（主用于相干长距） |
各 MSA 最新规范版本以对应官网发布为准。
1.4 SNIA SFF Committee：定义管理接口
SFF（Small Form Factor）委员会（现并入 SNIA）定义模块管理接口规范：
- SFF 管理接口规范：QSFP28 等旧一代模块的管理接口
- CMIS（Common Management Interface Specification）：新一代统一管理接口，覆盖 QSFP-DD、OSFP 等高速模块，支持多通道独立配置和模块固件升级（MDFU）
1.5 ITU-T 与 IEC
- ITU-T G.652/G.654/G.655 系列：单模光纤标准
- ITU-T G.694.1：DWDM 频率栅格（100 GHz、50 GHz、25 GHz 间距）
- IEC 60793-2-10：多模光纤标准（OM4/OM5 对应 A1a.3/A1a.4）
二、完整型号解码：实战示例
示例一：400GBASE-DR4 QSFP-DD
| 字段 | 含义 |
|---|---|
| 400G | 总速率 400 Gb/s |
| BASE | 基带传输 |
| DR | Direct Reach，≤ 500 m，单模光纤 |
| 4 | 4 个并行通道（每通道 100G PAM4） |
| QSFP-DD | 封装形态（8 电口，4 光口） |
光纤要求：OS2 单模，4 芯（两发两收），使用 MPO-12 或 4×LC 分支跳线。
示例二：800GBASE-SR8 OSFP
| 字段 | 含义 |
|---|---|
| 800G | 总速率 800 Gb/s |
| SR | Short Range，≤ 100 m，多模光纤 |
| 8 | 8 个并行通道（每通道 100G PAM4） |
| OSFP | 封装形态 |
光纤要求：OM4 或 OM5 多模，16 芯（8 发 8 收），MPO-16 连接器。
示例三：400ZR QSFP-DD
这是 OIF 400ZR 规范，非 IEEE 标准：
| 字段 | 含义 |
|---|---|
| 400 | 速率 400 Gb/s |
| ZR | OIF 400ZR，DWDM 相干，≥ 80 km |
| QSFP-DD | 封装形态 |
调制：DP-16QAM（双偏振 16-QAM），集成相干 DSP，工作在 C 波段 ITU-T G.694.1 100 GHz 栅格。
示例四：100GBASE-CWDM4 QSFP28
CWDM4 由 CWDM4 MSA 定义（非 IEEE 标准）：
| 字段 | 含义 |
|---|---|
| 100G | 总速率 100 Gb/s |
| CWDM4 | 粗波分复用，4 波（1271/1291/1311/1331 nm） |
| QSFP28 | 封装 |
距离：≤ 2 km，OS2 单模，双纤。
三、封装形态演进与 QSFP-DD vs OSFP
封装演进脉络
从 SFP 到 QSFP-DD，封装演进遵循几个规律：通道数增加（4→8）、电气接口速率提升（10G→112G 每通道）、外形适度增大以应对功耗和热管理需求。
主流封装对比：
| 封装 | 通道数 | 电气接口 | 最高速率 | 主要特点 |
|---|---|---|---|---|
| QSFP28 | 4 | CEI-28G | 100G | 极为普及，100G 主力 |
| QSFP-DD | 8 | CEI-112G | 800G | 向下兼容 QSFP28 |
| OSFP | 8 | CEI-112G | 800G+ | 体积更大，散热更好 |
| QSFP112 | 4 | CEI-112G | 400G | 单面 4 通道，高密度 |
| CFP8 | 8 | — | 400G | 主用于相干长距 |
QSFP-DD vs OSFP：如何选？
QSFP-DD 优势：向下兼容 QSFP28（现有交换机可软升级），面板端口密度更高。
OSFP 优势：外形更大，散热通道更宽裕（适合 800G 高功耗模块），前面板拉手条设计改善运维体验。
选型建议：AI 集群中 800G 模块推荐评估 OSFP；兼容现有 100G/400G 基础设施则 QSFP-DD 更实用。
四、波长选择背后的工程逻辑
不同距离标准选择不同波长，背后是对光纤色散和器件成本的工程权衡：
| 应用类型 | 波长方案 | 选择原因 |
|---|---|---|
| SR（多模） | 850 nm / 910 nm | VCSEL 低成本，多模光纤匹配 |
| DR/FR/LR（单模并行） | 1310 nm | 接近零色散，无需补偿 |
| FR4/LR4（单模 WDM） | 1271/1291/1311/1331 nm（CWDM/LWDM） | 双纤 WDM，减少光纤芯数 |
| ER/ZR（相干） | C 波段 1530–1565 nm | EDFA 放大器窗口，衰减最低 |
关键 trade-off：1310 nm 衰减略高于 1550 nm，但色散接近零，无需色散补偿；1550 nm 衰减低但色散大，长距需要相干接收和 DSP 色散补偿。不同场景的最优波长取舍截然不同。
五、CMIS：新一代模块管理接口
随着 QSFP-DD 和 OSFP 的普及，旧版 SFF 管理接口已不能满足需求。CMIS 成为新标准：
- 由 OIF 和 SFF Committee 联合推进，现由 SNIA/SFF 维护
- 支持多通道独立配置、多银行 EEPROM 映射、模块固件升级（MDFU）
- 主机侧通过 I²C 或 MDIO 读写
- 管理软件（如 OpenConfig、SONiC）已原生支持
工程建议：确认交换机 NOS 对所用 CMIS 版本的支持，避免因管理接口版本不匹配导致模块无法识别。这是部署新一代模块时最常见却最容易被忽视的问题。
六、快速选型决策框架
第一步：确定速率需求 → 100G：QSFP28 为主 → 400G：QSFP-DD 或 QSFP112（新部署优先 QSFP-DD） → 800G：QSFP-DD 或 OSFP（高功耗/AI 集群推荐 OSFP）
第二步：确定传输距离 → ≤ 100 m：SR（多模，OM4/OM5，VCSEL） → ≤ 500 m：DR（单模，1310 nm，并行） → ≤ 2 km：FR/CWDM4（单模，4 波 WDM，双纤） → ≤ 10 km：LR4（单模，4 波 LAN-WDM，双纤） → 80 km+：ZR（相干，C 波段，DWDM）
第三步：确认光纤资源 → 多模（OM4/OM5）：SR 系列 → 单模多芯（8/16 芯）：DR 并行 → 单模双纤：FR/LR/ZR WDM 系列
第四步：确认管理接口兼容性 → 确认交换机 NOS 支持所需 CMIS 版本，与模块规格对齐。
七、工程总结
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光模块型号命名遵循严格规范：IEEE 802.3 定义物理层类型，MSA 定义封装，OIF 定义电气接口和相干规范，SNIA SFF 定义管理接口，各标准相互补充。
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距离代码（SR/DR/FR/LR/ER/ZR）是选型第一要素，它直接决定光纤类型、波长方案和成本量级。
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封装兼容性需同时考虑机械和管理两个层面：QSFP-DD 向下兼容 QSFP28 是机械兼容，但 800G 模块还需交换机固件和 CMIS 版本支持。
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CMIS 是 800G 时代管理接口基准，部署前需确认 NOS 版本支持。
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标准版本号很重要：同一类型模块可能对应不同标准版本（如 IEEE 802.3bs vs 802.3ck），参数存在差异，选型时必须核对具体版本号。
参考来源建议
- IEEE 802.3 Working Group：https://www.ieee802.org/3/ — 各子标准正式文本（免费下载）
- OIF：https://www.oiforum.com/ — CEI 系列电气接口规范、400ZR、LPO 规范
- QSFP-DD MSA：https://www.qsfp-dd.com/ — 封装规范（注册后免费下载）
- OSFP MSA：https://www.osfpmsa.org/ — OSFP 封装规范
- SNIA SFF Committee：https://www.snia.org/technology-communities/sff — CMIS 规范
- Ethernet Alliance：https://ethernetalliance.org/ — 以太网路线图、CPO 白皮书
- ITU-T G.694.1：DWDM 频率栅格
本文为”光通信模组技术深度解析”专栏第 04 篇。下一篇将深入光源器件：VCSEL、DFB、EML 与可调谐激光器。
事实边界说明：本文侧重命名逻辑与标准体系梳理。具体参数以对应 IEEE 802.3、OIF、ITU-T、MSA 规范为准，不同封装形态和标准版本间参数不可直接横向套用。