光模块原理和测试基础ppt课件
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光模块基础知识培训PPT共80页
光模块基础知识培训PPT共80页目录
1.光模块概述
1.1光模块定义
1.2光模块分类
2.光模块组成与结构
2.1光电转换模块
2.2光发射模块
2.3光接收模块
2.4光连接器和接口
3.光模块应用领域
3.1数据中心
3.2通信网络
3.3其他领域
4.光模块工作原理
4.1光电转换原理
4.2光信号调制与解调原理
4.3光信号传输原理
5.光模块参数及性能指标
5.1光功率
5.2光端口功率均衡
5.3波长稳定性
5.4接收灵敏度
5.5光折射率
5.6饱和输出功率
5.7脉冲电流
5.8热效应
5.9光模块亚临界工作
5.10环境适应性
6.光模块的安装与维护6.1光模块的安装步骤6.2光模块的维护方法
6.3光模块的故障排除
7.光模块的未来发展趋势7.1高速化
7.2高密度化
7.3低功耗化
7.4光模块的集成化
8.光模块的市场前景与挑战
8.1市场前景
8.2技术挑战
8.3行业竞争格局
9.Q&A
以上是一个光模块基础知识培训PPT的目录内容，总共包含80页。
每页平均约有1500/80=18.75字，所以整个文档应该有超过1500字的内容。
具体的每页内容可以根据实际情况编写，确保文档内容完整、准确、易懂、有条理。
光模块基础知识培训讲解-课件
Accelink Technologies Co., Ltd.
Lighting Your Dreams | 让光引领梦想
光的通路 —— 光纤
Accelink Technologies Co., Ltd.
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光纤分类
按光在光纤中的传输模式分为：单模光纤和多模光纤 1 多模光纤MMF:可传多种模式的光;纤芯为50/62.5μm;模间色散严重; 应用于短距离传输. 2 单模光纤SMF:只能传输单一模式的光;纤芯为9μm;损耗低;带宽大;存 在材料色散和波导色散模间色散严重;可应用于高速长距离传输. G.652 G.653 G.654 G.655 标准单模光纤,零色散窗口在1.3μm DSF色散位移单模光纤,零色散窗口在1.55μm 最低衰耗单模光纤,零色散窗口在1.3μm, 1.55μm衰耗最低 NZDSF非零色散位移单模光纤,在DSF基础上在1.55μm窗口 保留一定的色散
当前典型结构示例
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光模块功能框图-SFP
Ibias Mon Imod Mon PTX Mon
Data input
Fiber
Now the development trend of IC which work under the rate 2.5Gbit/s is integration of LD driver, limiting amplifier and DDM function IC
Accelink Technologies Co., Ltd.
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光模块原理和测试基础
光模块原理和测试基础光模块是一种集成了光传输和接收功能的光电设备，通常由光电转换器、传输和接收电路、封装和连接接口等组成。
它的主要功能是将光信号转换为电信号或者将电信号转换为光信号，实现光与电的互相转换。
光模块的原理主要包括光电转换原理和光传输原理。
光电转换是指将光信号转换为电信号，通常使用光电二极管或光敏晶体管来实现。
光电二极管是一种能够转换光能为电能的器件，其结构与一般的二极管相似，但是PN结的一个电极是透明的，可以吸收光能。
当光照射到光电二极管上时，光能被吸收，电子位于PN结附近的导带中，产生光电流。
光敏晶体管也是一种能够转换光能为电能的器件，其结构更为复杂，但原理与光电二极管相似。
光传输是指将光信号通过光纤传输到目标位置。
光纤是一种非常细长的光通信线缆，由光纤芯和包层构成。
光信号在光纤芯内以全内反射的方式传输，通过不断反射来实现信号的传输。
光模块中的光传输系统通常包括光源、调制器、光纤和接收器等。
光源是光模块的核心部件之一，用于产生光信号；调制器用于调制光信号，使其能够携带信息；光纤用于传输光信号；接收器用于接收光信号并将其转换为电信号。
光模块的测试基础主要包括光功率测试、波长测试、比特误码率测试和接收灵敏度测试等。
光功率测试是指通过测量光模块的输出功率来评估其发送性能。
通常使用功率计来进行光功率测试，将测试仪器的光接收口对准光模块的输出端，即可得到光模块的输出功率。
波长测试是指通过测量光模块的输出波长来判断其光信号的稳定性和一致性。
通常使用光谱仪来进行波长测试，将测试仪器的光接收口对准光模块的输出端，即可得到光模块的输出波长。
比特误码率测试是指通过测量光模块发送和接收的比特误码率来评估其数据传输性能。
通常使用误码率测试仪来进行比特误码率测试，将测试仪器的输入端连接到光模块的发送端，输出端连接到光模块的接收端，即可得到光模块的比特误码率。
接收灵敏度测试是指通过测量光模块的接收灵敏度来评估其接收性能。
光模块介绍简介PPT课件
CHENLI
驱动芯片
➢ 激光器驱动（电流） ➢ 调制器驱动（电压）
23 2021/3/7
CHENLI
MUX &DeMUX
➢ MUX：16路并行 数据输入，经过并串转换，输出数 据。（如并行数据输入为622Mb/s ，那么输出数据为 9.95Gb/s）
➢ DeMUX：则反过来，输入数据经过串并转换，输出16 路并行 数据
纤通道 ➢ 电信：OC-3/STM-1、OC-12/STM-4、OC-48/STM-16
34 2021/3/7
CHENLI
PON模块
特点： ➢ 工作速率:155Mb/s~ 2.5Gb/s ➢ 工作电压：3.3 V ➢ 传输距离可达20km ➢ 带数字诊断功能 应用： ➢ PON接入网
35 2021/3/7
特点： ➢ 速率可达10Gb/s ➢ 波长：1550nm，DWDM ➢ 传输距离可达80km ➢ 带数字诊断功能
应用： ➢ 电信： OC -192/STM -64
37 2021/3/7
CHENLI
主要内容
➢光模块简介 ➢光模块内部主要元器件 ➢光模块调制方式 ➢光模块的特点及应用 ➢光模块原理框图 ➢光模块主要性能指标 ➢光模块接口电平
EAM Laser
XC MC
APC
占空比控 制
40 2021/3/7
调制电压 控制
自动光功率控制
CHENLI
PIN型光接收模块功能框图
PIN/TIA
MA
2R 功能(Reshape, Reamplify)
PIN/TIA
MA
CDR
3R 功能(Reshape, Reamplify, Retime)
41 2021/3/7
光模块介绍 简介ppt课件
CWDM, DWDM等 ➢ 按工作模式划分：连续和突发（OLT：Optic Line Terminal，
光线路终端；ONU ：Optic Network Unit,光网络单元）
4
光模块发展历史
封装形式：1X9 SFF GBIC SFP, XFP, SFP+ 传输速率：155M,622M 1.25G,2.5G 4.25G, 8.5G, 10G, 40G 光接口形式：尾纤型（Pigtail）；插拔型（Receptacle） 光传输形式：双纤双向（MSA）；单纤双向（BiDi） 接入应用：P to P P to MP: PON (GE-PON, GPON, WDM-PON) 功能：不带监控功能（None DDM） 带数字诊断功能（DDM）
15
FP LD 和 DFB LD
都是边缘发光 谐振腔结构不同
16
FP－LD DFB－LD
LED 和 VCSEL
VCSEL
LED
都是面发光 谐振腔结构不同
17
EAM LD
18
构成：TEC致冷器， 激光二极管，EA调 制器，背光检测二极edance Amplifier（TIA ） ➢ 主放Main Amplifiers (MA) 或后放 Post Amplifiers
光模块基本原理
1
主要内容
➢光模块简介 ➢光模块内部主要元器件 ➢光模块调制方式 ➢光模块的特点及应用 ➢光模块原理框图 ➢光模块主要性能指标 ➢光模块接口电平
2
光模块定义
以光器件为核心增加一些电路部分和结构件等完成相应功 能的单元
3
光模块分类
➢ 按速率划分：155Mb/s 622Mb/s 1.25Gb/s 2.5Gb/s 10Gb/s 等
光线路终端；ONU ：Optic Network Unit,光网络单元）
4
光模块发展历史
封装形式：1X9 SFF GBIC SFP, XFP, SFP+ 传输速率：155M,622M 1.25G,2.5G 4.25G, 8.5G, 10G, 40G 光接口形式：尾纤型（Pigtail）；插拔型（Receptacle） 光传输形式：双纤双向（MSA）；单纤双向（BiDi） 接入应用：P to P P to MP: PON (GE-PON, GPON, WDM-PON) 功能：不带监控功能（None DDM） 带数字诊断功能（DDM）
15
FP LD 和 DFB LD
都是边缘发光 谐振腔结构不同
16
FP－LD DFB－LD
LED 和 VCSEL
VCSEL
LED
都是面发光 谐振腔结构不同
17
EAM LD
18
构成：TEC致冷器， 激光二极管，EA调 制器，背光检测二极edance Amplifier（TIA ） ➢ 主放Main Amplifiers (MA) 或后放 Post Amplifiers
光模块基本原理
1
主要内容
➢光模块简介 ➢光模块内部主要元器件 ➢光模块调制方式 ➢光模块的特点及应用 ➢光模块原理框图 ➢光模块主要性能指标 ➢光模块接口电平
2
光模块定义
以光器件为核心增加一些电路部分和结构件等完成相应功 能的单元
3
光模块分类
➢ 按速率划分：155Mb/s 622Mb/s 1.25Gb/s 2.5Gb/s 10Gb/s 等
光模块知识介绍-27页PPT资料
• 受压灵敏度 受压灵敏度指输入信号在附加了抖动和垂直眼闭（vertical eye closure） 劣化条件后测得的灵敏度值，单位：dBm。此概念仅针对于10G 接口模块 （XENPAK 模块及XFP 模块）。
gigac
10
• 光模块发射光功率和接收灵敏度：发射光功率指发射端的光强，接收 灵敏度指可以探测到的光强度。两者都以dBm为单位，是影响传输距 离的重要参数。光模块可传输的距离主要受到损耗和色散两方面受限。 损耗限制可以根据公式：损耗受限距离＝（发射光功率‐接收灵敏度） /光纤衰减量 来估算。光纤衰减量和实际选用的光纤相关。一般目前 的G.652光纤可以做到1310nm波段0.5dB/km，1550nm波段0.3dB/km甚 至更佳。50um多模光纤在850nm波段4dB/km 1310nm波段2dB/km。对 于百兆、千兆的光模块色散受限远大于损耗受限，可以不作考虑。
接口连接器用于连接可插拔模块及相应的传输媒质。光纤连接器是光纤通信系统 中不可缺少的无源器件，它的使用使得光通道间的可拆式连接成为可能，既方便 了光系统的调测与维护，又使光系统的转接调度更加灵活。
按照光纤的类型分：
• 单模光纤连接器（一般为G.652 纤：光纤内径9um，外径125um）， • 多模光纤连接器（一种是G.651 纤其内径50um，外径125um；另一种是内径
gigac
6
• 单模光纤(SMF，Single Mode Fiber)，纤芯较细，只能传一种模式的光。因 此，• 按照光纤连接器连接头内插针端面分：PC，SPC，UPC，APC • 按照光纤连接器的直径分：Φ3，Φ2, Φ0.9
gigac
7
3.光纤接口连接器类型
gigac
5
3.中心波长
gigac
10
• 光模块发射光功率和接收灵敏度：发射光功率指发射端的光强，接收 灵敏度指可以探测到的光强度。两者都以dBm为单位，是影响传输距 离的重要参数。光模块可传输的距离主要受到损耗和色散两方面受限。 损耗限制可以根据公式：损耗受限距离＝（发射光功率‐接收灵敏度） /光纤衰减量 来估算。光纤衰减量和实际选用的光纤相关。一般目前 的G.652光纤可以做到1310nm波段0.5dB/km，1550nm波段0.3dB/km甚 至更佳。50um多模光纤在850nm波段4dB/km 1310nm波段2dB/km。对 于百兆、千兆的光模块色散受限远大于损耗受限，可以不作考虑。
接口连接器用于连接可插拔模块及相应的传输媒质。光纤连接器是光纤通信系统 中不可缺少的无源器件，它的使用使得光通道间的可拆式连接成为可能，既方便 了光系统的调测与维护，又使光系统的转接调度更加灵活。
按照光纤的类型分：
• 单模光纤连接器（一般为G.652 纤：光纤内径9um，外径125um）， • 多模光纤连接器（一种是G.651 纤其内径50um，外径125um；另一种是内径
gigac
6
• 单模光纤(SMF，Single Mode Fiber)，纤芯较细，只能传一种模式的光。因 此，• 按照光纤连接器连接头内插针端面分：PC，SPC，UPC，APC • 按照光纤连接器的直径分：Φ3，Φ2, Φ0.9
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7
3.光纤接口连接器类型
gigac
5
3.中心波长
光模块基础知识培训PPT共80页
战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
光模块培训
第一节 噪声和杂散相关概念 2、噪声系数（NF）：用来衡量射频部件对信号 的处理能力，单位是dB。通常这样定义：单元输
入信噪比除输出信噪比，如下图：
Si NF Ni So No
光模块常用放大管芯片的NF ： A1G，NF=2.4dB；AG403，NF=3.1dB； HMC478，NF=3.0dB
第一节 噪声和杂散相关概念 相关问题 1、光模块里有哪些常见的杂散？怎样解决？ 答：常见的杂散，FSK载波信号及其N次谐波， 单片机和CC1000时钟信号及其N次谐波，开关电源引 起的杂散（450MHz以下频段的模块较常见），还有 激光器问题引起的杂散。 这些信号通过传导和空间辐射到不需要它的地 方——主射频链路，就变成了杂散。
源线。
第一节 噪声和杂散相关概念
2、底噪不够怎么办？
答：办法一，检查互调和增益，如果有较大余
量，可以提高激光器侧的增益，多出来的增益在输
出链路衰掉。仅适用于研发阶段和没有参考模块的 产品。 办法二，如果ATT前是AM1，后是AG403，把它 们互换位置，重新调整链路指标，底噪会有改善。
第一节 噪声和杂散相关概念
内
容
第一节 噪声和杂散相关概念 第二节 线性相关概念
第三节 光模块工作原理
第一节 噪声和杂散相关概念 噪声，是指在信号处理过程中遇到的无法确 切预测的干扰信号。
杂散，是指在信号处理过程中遇到的能够预
测的干扰信号，例如FSK载波信号
（433.766MHz）、单片机和CC1000时钟信号及其
N次谐波。
第二节 线性相关概念 3、三阶截止点（IP3）
任一微波单元电路，输入双音信号同时增加1dB，
输出三阶交调产物将增加3dB，而主输出信号仅增加
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光模块原理
Editor: Roger Li Date:2017/7/17
精选
1
• 模块协议 • 模块封装 • 模块分类 • 模块结构 • 模块框图 • 模块参数 • 8472协议
内容
精选
2
光模块协议
• IEEE 802.3ba
• IEEE 802.3ah
• IEEE 802.3ae
• SFF-8472
SFP由GBIC演变过来
SFP+由XFP演变过来
• CFP
精选
4
光模块封装尺寸比较
• 趋势，体积更小，密度更高，功耗更低
精选
5
光模块分类
• SFP光模块
– 波长：850、1310、1490、1550、CWDM、 DWDM
– 速率：0-10G bit/s
• SFP电模块
– 接口：RJ45，COPPER
精选
10
光模块典型功能框图（收发一体）
精选
11
光模块典型功能框图（XFP）
精选
12
光模块发端参数定义
• AOP • ER • OMA
精选
13
光模块参数换算关系
• 特别注意：P0不是0电平
精选
14
光模块眼图的测试
精选
15
光模块眼图的获取
• 大量数据通过周期性采样、叠加形成
精选
16
光模块眼图能获取的主要参数
精选
23
8472协议
• 是一份定义了光模块数字监控量接口的多 元协议
• 五个监控量：
精选
24
SFF-8472协议
精选
25
SFF-8472协议
精选
26
SFF-8472协议
精选
27
SFF-8472协议
精选
28
SFF-8472协议
精选
29
SFF-8472协议
精选
30
SFF-8472协议
精选
• SFF-8431
• SFF-8436
• SFF_INF 8077i
•…
精选
3
光模块封装
• SFF（焊接，不可带电热插拔）
• SFP
• SFP+
• GBIC
• XFP
• QSFP
• QSFP28
• X2 *SFP与SFP+相比，外观尺寸相同，SFP+能传输10G速率的信号，对电磁信号屏蔽要求更高
精选
46
SFF-8472协议
精选
47
Thanks & Questions？
精选
48
• 误码率测试总是一个概率问题，不能得到 100%的确定结果
精选
20
误码测试的效率1
• 不同速率下满足95%可信度的测试时间
精选
21
误码测试的效率2
• 由被测设备接收机所收到的光功率和误码 率的关系图来递推
• 是一个粗略而非精确的评估方法
精选
Байду номын сангаас
22
压力眼测试
• VECP= 10*Log(OMA/Ao)
• 波型参数
消光比
抖动
眼高
眼宽
交叉点
等等
• 模板测试
标准验证
模板冗余度
精选
17
眼图余量测试
精选
18
误码率的定义
• 从码型发生器发出测试码型给被测器件. • 在误码分析仪内部产生与预期从被测器件发出的码型相同的码型 • 对比码型发生器发送的码型与码型分析仪接收的码型，找出不一致的码型个
数
精选
19
误码测试的可信度
31
SFF-8472协议
精选
32
SFF-8472协议
• 思考：
• 什么是8B/10B？
• 8B/10B与NRZ的区别是什么？
• 8B/10B与PRBS的关系精选
33
SFF-8472协议
精选
34
SFF-8472协议
精选
35
SFF-8472协议
精选
36
SFF-8472协议
• 内校准：Internal Calibration • 外校准：External Calibration
– 速率：10/100/1000M自适应，强制1000M
• XFP模块
– 波长：850、1310、1270、1330、CWDM、
DWDM
精选
6
光模块结构
• SFF和SFP为列
精选
7
光模块典型功能框图（直接调制）
• LD电流周期变化
精选
8
光模块典型功能框图（间接调制）
• LD电流恒定不变
精选
9
光模块典型功能框图（接收）
精选
37
SFF-8472协议
精选
38
SFF-8472协议
精选
39
SFF-8472协议
精选
40
SFF-8472协议
精选
41
SFF-8472协议
精选
42
SFF-8472协议
精选
43
SFF-8472协议
• 思考：
• RX监控预留多项式拟精选合的原因？
44
SFF-8472协议
精选
45
SFF-8472协议
Editor: Roger Li Date:2017/7/17
精选
1
• 模块协议 • 模块封装 • 模块分类 • 模块结构 • 模块框图 • 模块参数 • 8472协议
内容
精选
2
光模块协议
• IEEE 802.3ba
• IEEE 802.3ah
• IEEE 802.3ae
• SFF-8472
SFP由GBIC演变过来
SFP+由XFP演变过来
• CFP
精选
4
光模块封装尺寸比较
• 趋势，体积更小，密度更高，功耗更低
精选
5
光模块分类
• SFP光模块
– 波长：850、1310、1490、1550、CWDM、 DWDM
– 速率：0-10G bit/s
• SFP电模块
– 接口：RJ45，COPPER
精选
10
光模块典型功能框图（收发一体）
精选
11
光模块典型功能框图（XFP）
精选
12
光模块发端参数定义
• AOP • ER • OMA
精选
13
光模块参数换算关系
• 特别注意：P0不是0电平
精选
14
光模块眼图的测试
精选
15
光模块眼图的获取
• 大量数据通过周期性采样、叠加形成
精选
16
光模块眼图能获取的主要参数
精选
23
8472协议
• 是一份定义了光模块数字监控量接口的多 元协议
• 五个监控量：
精选
24
SFF-8472协议
精选
25
SFF-8472协议
精选
26
SFF-8472协议
精选
27
SFF-8472协议
精选
28
SFF-8472协议
精选
29
SFF-8472协议
精选
30
SFF-8472协议
精选
• SFF-8431
• SFF-8436
• SFF_INF 8077i
•…
精选
3
光模块封装
• SFF（焊接，不可带电热插拔）
• SFP
• SFP+
• GBIC
• XFP
• QSFP
• QSFP28
• X2 *SFP与SFP+相比，外观尺寸相同，SFP+能传输10G速率的信号，对电磁信号屏蔽要求更高
精选
46
SFF-8472协议
精选
47
Thanks & Questions？
精选
48
• 误码率测试总是一个概率问题，不能得到 100%的确定结果
精选
20
误码测试的效率1
• 不同速率下满足95%可信度的测试时间
精选
21
误码测试的效率2
• 由被测设备接收机所收到的光功率和误码 率的关系图来递推
• 是一个粗略而非精确的评估方法
精选
Байду номын сангаас
22
压力眼测试
• VECP= 10*Log(OMA/Ao)
• 波型参数
消光比
抖动
眼高
眼宽
交叉点
等等
• 模板测试
标准验证
模板冗余度
精选
17
眼图余量测试
精选
18
误码率的定义
• 从码型发生器发出测试码型给被测器件. • 在误码分析仪内部产生与预期从被测器件发出的码型相同的码型 • 对比码型发生器发送的码型与码型分析仪接收的码型，找出不一致的码型个
数
精选
19
误码测试的可信度
31
SFF-8472协议
精选
32
SFF-8472协议
• 思考：
• 什么是8B/10B？
• 8B/10B与NRZ的区别是什么？
• 8B/10B与PRBS的关系精选
33
SFF-8472协议
精选
34
SFF-8472协议
精选
35
SFF-8472协议
精选
36
SFF-8472协议
• 内校准：Internal Calibration • 外校准：External Calibration
– 速率：10/100/1000M自适应，强制1000M
• XFP模块
– 波长：850、1310、1270、1330、CWDM、
DWDM
精选
6
光模块结构
• SFF和SFP为列
精选
7
光模块典型功能框图（直接调制）
• LD电流周期变化
精选
8
光模块典型功能框图（间接调制）
• LD电流恒定不变
精选
9
光模块典型功能框图（接收）
精选
37
SFF-8472协议
精选
38
SFF-8472协议
精选
39
SFF-8472协议
精选
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SFF-8472协议
精选
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SFF-8472协议
精选
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SFF-8472协议
精选
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SFF-8472协议
• 思考：
• RX监控预留多项式拟精选合的原因？
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SFF-8472协议
精选
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SFF-8472协议