光模組的規格表上寫著「OM4、PAM4、800GBASE-SR8」，這些名詞各指定一個不同的東西：OM 指定光纖、PAM4 指定調製格式、SR8 指定 lane 數與距離。選錯任何一項，模組都跑不到標稱距離——買錯光纖（OM3 當 OM4 用）或選錯模組（SR 當 DR 用），鏈路在現場才暴露問題，換線或換模組的成本遠高於選型時多花十分鐘對規格。
本文回答一個問題：規格表上的 OM、PAM4、PAM8 各代表什麼？ 答案分三層：OM 是多模光纖的五個等級（OM1–OM5），由纖芯直徑與頻寬決定；PAM4 與 PAM8 是調製格式，差別在一個符號帶幾個 bit（PAM4 帶 2、PAM8 帶 3）；規格名（如 800GBASE-SR8）再疊加總速率、lane 數與適用距離。
圖 1｜規格表的三個層次，以 OM4 + PAM4 + 800GBASE-SR8 為例。點圖可看原尺寸。
1. OM：多模光纖的五個等級
OM（Optical Multimode）是 ISO 11801 對多模光纖的等級分類，由纖芯直徑與 850 nm 的頻寬決定[3][5]。多模光纖的纖芯能同時傳導多個模式，不同模式走的路徑長度不同、到達時間不同，脈衝在接收端被拉寬——這叫模態色散，是多模光纖距離的主要限制。等級分類就是把「模態色散殘留多少」量化成頻寬數字[5]。五個等級：
| 等級 | 纖芯/包層 | 年份 | 850 nm 頻寬（OFL） | 特性 |
|---|---|---|---|---|
| OM1 | 62.5/125 µm | 1989 | 200 MHz·km | 早期，LED 光源 |
| OM2 | 50/125 µm | 1998 | 500 MHz·km | 纖芯縮到 50 µm |
| OM3 | 50/125 µm | 2003 | 1500 MHz·km | laser-optimized，VCSEL |
| OM4 | 50/125 µm | 2008 | 3500 MHz·km | laser-optimized，更高頻寬 |
| OM5 | 50/125 µm | 2016 | 3500 MHz·km @850 + 1850 @950 | 寬頻，支援短波 WDM |
三個要點：
- 纖芯直徑：OM1 是 62.5 µm，OM2 之後都是 50 µm——纖芯越小，模式數越少，模態色散越小[5]
- 頻寬單位是 MHz·km：這是「頻寬×距離」乘積，不是射頻意義的頻寬。數字越大，同一速率能走的距離越長[3]
- laser-optimized：OM3/OM4/OM5 的折射率剖面精確控制，搭配 850 nm VCSEL 使用；OM1/OM2 用 LED 或早期雷射[5]
頻寬的測量有兩種發射條件：OFL（Over-Filled Launch，過填充發射）與 EMB（Effective Modal Bandwidth，有效模態頻寬）。上表用的是 OFL 值——OFL 模擬最壞的發射條件，數字較保守；EMB 用更接近平行光模組實際發射的條件，數字較高（OM3 的 EMB 約 2000 MHz·km、OM4 約 4700 MHz·km）[3]。選型時兩套數字會同時出現，要確認廠商標的是哪一套。
現行資料中心的機房內鏈路以 OM3/OM4 為主：OM3 是 2003 年後的存量主力，OM4 是 2008 年後新機房的主流（更高頻寬、更長距離）。OM1/OM2 是早期機房的既有線路，新設計已不用[1][5]。早期在 OM1/OM2 上跑 100GBASE-SR10 需要加模式調節跳線（mode-conditioning patch cord）收窄發射模式分佈；OM3/OM4 的剖面已優化，不需跳線[3]。
OM5 與 OM4 在 850 nm 的頻寬相同（3500 MHz·km）——OM5 的差別在 850–953 nm 的寬頻響應，讓它能在多條波長上同時跑 WDM（short-wave WDM），不是「比 OM4 更快」[1][3]。
2. NRZ、PAM4、PAM8：一個符號帶幾個 bit
調製格式決定「一個符號（symbol）帶幾個 bit」。三種格式：
- NRZ（Non-Return-to-Zero）：2 個層級（0、1），1 bit/符號
- PAM4（4-level Pulse Amplitude Modulation）：4 個層級，2 bit/符號
- PAM8（8-level）：8 個層級，3 bit/符號
資料率 = 符號率（baud）× 每符號 bit 數。同一符號率下，PAM4 的資料率是 NRZ 的 2 倍、PAM8 是 NRZ 的 3 倍。符號率受電氣端（SerDes）與光學元件（雷射、調製器、光偵測器）的頻寬限制——把符號率推高，這些元件的頻寬需求都跟著翻倍，所以產業傾向「加 bit/符號」而不是「無限制加符號率」[4]。現行標準的符號率[2][1]：
| per-lane 速率 | 調製 | 符號率 |
|---|---|---|
| 50 Gb/s | PAM4 | 26.5625 GBd |
| 100 Gb/s | PAM4 | 53.125 GBd |
| 200 Gb/s | PAM4 | 106.25 GBd |
800G 模組就是 8 lane × 53.125 GBd PAM4（8 × 100 Gb/s）[1]。
PAM4 的 9.5 dB 訊雜比代價靠 **FEC（前向誤碼校正）**補回：接收端用 RS-FEC 糾正雜訊造成的誤碼，代價是延遲與功耗。10 Gb/s per lane 及以下的鏈路用 NRZ（訊雜比需求低、不需強 FEC）；25、50、100 Gb/s per lane 都用 PAM4[4]。PAM4 的 4 個層級通常用 Gray code 指派（相鄰層級只差 1 bit），雜訊把層級判錯時只錯 1 bit，不是一次錯 2 bit。
圖 2｜三種格式的層級與 bit 數。點圖可看原尺寸。
代價是訊雜比：層級越多，相鄰層級的振幅間距越小，雜訊越容易把層級判錯。同一符號率、同峰值功率下，PAM4 的最低層級間距是 NRZ 的 1/3，需要的訊號功率是 3² = 9 倍（約 9.5 dB，由 10·log₁₀(9) 算出）；PAM8 的間距是 NRZ 的 1/7，功率是 7² = 49 倍（約 16.9 dB，由 10·log₁₀(49) 算出）[6]。
PAM8 目前不是任何已發布速率的標準調製。IEEE 802.3dj 的 200 Gb/s per lane（1.6T 用）選的是 PAM4 @ 106.25 GBd，不是 PAM8[1]——PAM8 仍是研究與提案階段的候選格式。
3. 規格表怎麼讀：SR/DR/LR/ZR、lane 數與距離
一個完整規格名（如 800GBASE-SR8）拆成四段：總速率（800 Gb/s）、介質與距離代號（SR）、lane 數（8）。距離代號[4]：
- SR（Short Reach）：多模光纖、850 nm、VCSEL
- DR：單模光纖、1310 nm、500 m
- FR：單模、2 km（CWDM 多波長）
- LR：單模、10 km（CWDM）
- ZR：單模、40 km（coherent）
已驗證的距離表[1][2]：
| 規格 | per-lane | lane 數 | 介質 | 距離 |
|---|---|---|---|---|
| 100GBASE-SR4 | 25 Gb/s | 4 | OM3 / OM4 | 100 m / 125 m |
| 400GBASE-SR4 | 100 Gb/s | 4 | OM3 / OM4 / OM5 | 60 m / 100 m / 100 m |
| 800GBASE-SR8 | 100 Gb/s | 8 | OM3 / OM4 / OM5 | 60 m / 100 m / 100 m |
| 100GBASE-DR | 100 Gb/s | 1 | 單模 | 500 m |
| 400GBASE-DR4 | 100 Gb/s | 4 | 單模 | 500 m |
| 800GBASE-DR8 | 100 Gb/s | 8 | 單模 | 500 m |
| 400GBASE-FR8 | 50 Gb/s | 8 | 單模 CWDM | 2 km |
| 400GBASE-LR8 | 50 Gb/s | 8 | 單模 CWDM | 10 km |
| 400GBASE-ER8 | 50 Gb/s | 8 | 單模 CWDM | 40 km |
| 100GBASE-ZR | 100 Gb/s | 1 波長 | 單模 coherent | 80 km |
| 1.6TBASE-DR8 | 200 Gb/s | 8 | 單模 | 500 m（開發中） |
| 1.6TBASE-DR8-2 | 200 Gb/s | 8 | 單模 | 2 km（開發中） |
下一代：1.6T（1600 Gb/s）是 8 lane × 200 Gb/s per lane，仍用 PAM4 @ 106.25 GBd（802.3dj，開發中，預計 2026 年 7 月完成）；1.6TBASE-DR8 在單模光纖走 500 m，DR8-2 變體走 2 km。802.3ds 專案另加 200/400/800/1600 Gb/s 的多模 PHY（30 m 與 50 m）[1]。3.2T（3200 Gb/s）是 1.6T 之後的一步，兩條主要路線：16 lane × 200 Gb/s（延伸 802.3dj 的 200G/lane PAM4）或 8 lane × 400 Gb/s（需要 PAM8 或更高符號率）——3.2T 目前不是已發布標準，per-lane 速率與調製格式仍在標準化討論中[1]。
單模長距（coherent DCI）：DR/FR/LR/ER 用 IM-DD（直接偵測）+ CWDM 多波長；再遠的鏈路改用 coherent（相干）偵測 + DP-16QAM，單一波長就能跑 400 Gb/s 以上[1]。IEEE 的 400GBASE-ZR（單波長、80 km、DP-16QAM）專案在 2024 年取消，coherent 長距改由 OIF 標準化（400ZR / 800ZR 系列），主要用於機房間互連（DCI），不是機房內短距[1]。
一個關鍵觀察：同一 lane 數下，per-lane 速率越高，多模距離越短。100GBASE-SR4（25 Gb/s per lane）在 OM3 走 100 m，400GBASE-SR4（100 Gb/s per lane）在 OM3 只走 60 m——per-lane 速率提高，符號率提高，模態色散容許的距離縮短[1][2]。
SR 變體用 MPO 並列光纖：400GBASE-SR4 用 MPO-12（4 lane × 雙向 = 8 條光纖 + 備用），800GBASE-SR8 用 MPO-16（8 lane × 雙向 = 16 條）[1]。光纖數直接決定 patch panel 的布線密度——800G-SR8 的 patch panel 是 400G-SR4 的兩倍。封裝端，400G/800G 模組用 QSFP-DD 或 OSFP（8 lane），100G 用 QSFP28（4 lane）[4]。
DR 與 SR 的差別在光纖與雷射：DR 用單模光纖 + DFB 雷射（1310 nm），單模光纖沒有模態色散，同一 100 Gb/s per lane 能走 500 m，比 SR 的 60–100 m 長得多；代價是 DFB 雷射比 VCSEL 貴、模組功耗較高[4]。
4. 常見誤解與自我檢查
誤解一：PAM4 讓同一根光纖跑 2 倍速率。 PAM4 是在同一符號率下把資料率翻倍，不是讓光纖本身變快。代價是 9.5 dB 的訊雜比需求，實際距離可能比 NRZ 短。
誤解二：OM5 比 OM4 快。 OM5 在 850 nm 的頻寬與 OM4 相同（3500 MHz·km）；OM5 的價值在 850–953 nm 寬頻，支援多波長 WDM，不是單一速率更快[1][3]。
誤解三：PAM8 是 200 Gb/s per lane 的標準。 802.3dj 的 200 Gb/s per lane 用 PAM4 @ 106.25 GBd；PAM8 仍是提案階段[1]。
誤解四：頻寬數字越大，速率越快。 頻寬（MHz·km）決定「同一速率能走多遠」，不是決定速率本身——速率由模組的電氣端（SerDes）與調製格式決定。OM4 的 3500 MHz·km 讓 100 Gb/s per lane 能走 100 m，但 OM4 本身不會「跑出」更高的速率[3]。
自我檢查（讀完應能回答）：
- OM3 與 OM4 的 850 nm 頻寬各是多少？（1500 與 3500 MHz·km）
- PAM4 一個符號帶幾個 bit？100 Gb/s per lane 的符號率是多少？（2 bit；53.125 GBd）
- 為什麼 800GBASE-SR8 在 OM4 走 100 m，而 100GBASE-SR4 在 OM4 走 125 m？（前者 100 Gb/s per lane、後者 25 Gb/s per lane，per-lane 速率越高多模距離越短）
回到開頭的問題：規格表上的 OM 指定光纖等級、PAM4/PAM8 指定調製格式（每符號 bit 數）、SR/DR/LR/ZR 與 lane 數指定距離與通道數——三層各管一件事。適用條件：本文的距離與頻寬數字來自 IEEE 802.3 標準的已發布 PHY（802.3ba/bs/df/dj 目標），針對現行 100G–1.6T 的並列光學 PHY。尚未解決的限制：PAM8 的實際採用要等 802.3dj 之後的標準化結果；OM5 的 WDM 效益取決於收發端是否支援多波長。