Единицы и пересчёты

Работа с оптикой смешивает логарифмическую мощность, длины волн, частоты, битовые и символьные скорости. Здесь собраны пересчёты, нужные на столе, с теми мысленными шорткатами, которыми инженеры реально пользуются.

дБ и дБм

дБ — отношение: 10 · log10(P₁/P₂). Описывает усиление или потери.
дБм — абсолютная мощность относительно 1 мВт: P(дБм) = 10 · log10(P/1 мВт).
Потери в дБ, добавленные к уровню в дБм, дают уровень в дБм: −3 дБм − 7 дБ = −10 дБм. Никогда не складывайте два значения в дБм.

дБ	Отношение мощностей	Правило
0	×1	—
1	×1,26	примерно на четверть больше
3	×2	вдвое / вполовину
6	×4	—
10	×10	один порядок
20	×100	—
30	×1000	—

дБм	мВт	мкВт	Типовой смысл
+10	10	10 000	выход бустера, запуск DWDM
+3	2	2 000	сильный передатчик LR/ER
0	1	1 000	типовой одномодовый Tx
−3	0,5	500	типовой Tx короткой дальности
−10	0,1	100	здоровый Rx на коротком линке
−18	0,016	16	чувствительность PIN-приёмника (10G)
−24	0,004	4	чувствительность APD-приёмника
−30	0,001	1	очень слабо — проверьте линию
−40	0,0001	0,1	пол разрешения DDM: «света нет»

Сырая мощность DDM хранится шагами 0,1 мкВт: raw = мкВт × 10 (0 дБм → 10 000). Подробнее в Параметрах DDM и единицах.

Арифметика бюджета линии

Бюджет      = мощность Tx (мин.)  −  чувствительность Rx      [дБ]
Потери      = волокно (км × дБ/км) + разъёмы + сварки + mux/demux + запас
Остаток     = Бюджет − Потери                                 (должен быть ≥ 0, лучше ≥ 3 дБ)

Пример расчёта и потери компонентов: Мультиплексоры CWDM и бюджет линии.

Элемент	Типовые потери
Одномодовое волокно, 1310 нм	0,33–0,35 дБ/км
Одномодовое волокно, 1550 нм	0,18–0,22 дБ/км
Многомодовое волокно, 850 нм	2,5–3,5 дБ/км
Пара разъёмов (чистая)	0,1–0,3 дБ
Сварное соединение	0,05–0,1 дБ
Механическое соединение	0,2–0,5 дБ
Сплиттер 1:2	~3,5 дБ; каждое следующее удвоение +3–3,5 дБ
Мультиплексор CWDM (8 кан.)	1,0–2,5 дБ
AWG-мультиплексор DWDM (40 кан.)	4–7 дБ

Длина волны ↔ частота

λ · f = c, где c ≈ 299 792 458 м/с. Удобные формы:

λ (нм)   = 299 792,458 / f (ТГц)
f (ТГц)  = 299 792,458 / λ (нм)

Длина волны	Частота	Примечание
850 нм	352,7 ТГц	многомодовый VCSEL
1310 нм	228,8 ТГц	O-диапазон
1490 нм	201,2 ТГц	нисходящий GPON
1528,77 нм	196,1 ТГц	верх C-диапазона (C61)
1550 нм	193,4 ТГц	центр C-диапазона
1552,52 нм	193,1 ТГц	опора ITU (C31)
1563,86 нм	191,7 ТГц	низ C-диапазона (C17)

В C-диапазоне 100 ГГц ≈ 0,8 нм и 50 ГГц ≈ 0,4 нм. Нумерация каналов и полная сетка: DWDM и сетка ITU, Диапазоны длин волн и сетки каналов.

Битовая скорость, бод и линейное кодирование

Число на наклейке (10G, 25G, 100G) — скорость полезной нагрузки. По волокну сигнал идёт быстрее из-за линейного кодирования и FEC, а PAM4 несёт два бита на символ.

Номинал	Кодирование / FEC	Скорость сигнализации	Модуляция	Символьная скорость
1 GbE	8b/10b	1,25 Гбит/с	NRZ	1,25 ГБод
10 GbE	64b/66b	10,3125 Гбит/с	NRZ	10,3125 ГБод
8GFC	8b/10b	8,5 Гбит/с	NRZ	8,5 ГБод
16GFC	64b/66b	14,025 Гбит/с	NRZ	14,025 ГБод
25 GbE (на канал)	64b/66b + RS-FEC	25,78125 Гбит/с	NRZ	25,78 ГБод
32GFC	64b/66b + FEC	28,05 Гбит/с	NRZ	28,05 ГБод
Канал 50G	RS(544,514)	53,125 Гбит/с	PAM4	26,5625 ГБод
Канал 100G	RS(544,514)	106,25 Гбит/с	PAM4	53,125 ГБод
Канал 200G	RS(544,514)	212,5 Гбит/с	PAM4	106,25 ГБод

Правила: 64b/66b добавляет 3,125 % (×66/64); RS(544,514) — ещё ~5,8 % (×544/514); PAM4 вдвое снижает символьную скорость при той же битовой. Поэтому канал «100G» идёт на 53,125 ГБод, а байт номинальной скорости сигнализации в DDM для 10GbE читается как 103 (×100 Мбит/с), а не 100. Подробнее: FEC и обучение линка.

Доля битовых ошибок

BER	Смысл	Время между ошибками на 10 Гбит/с
10⁻⁹	плохо	0,1 с
10⁻¹²	классическая цель «без ошибок» (оптика NRZ)	~100 с
10⁻¹⁵	цель после FEC для 25G+	~28 ч
2,4×10⁻⁴	типовой порог pre-FEC для RS(544,514)	— исправляется до <10⁻¹⁵

Сырые единицы DDM

Монитор	Сырая единица	Пересчёт
Температура	1/256 °C, знаковое	°C = raw / 256
Vcc	100 мкВ	В = raw × 0,0001
Ток смещения Tx	2 мкА	мА = raw × 0,002
Мощность Tx / Rx	0,1 мкВт	мВт = raw × 0,0001; дБм = 10·log10(мВт)

Дальности и единицы волокна

Поля длины модуля: одномод в км (байт 14) и 100 м (байт 15); многомод в единицах 10 м (байты 16–19) или метры для меди — см. Шпаргалку по карте памяти.
1 дБ дополнительных потерь ≈ 3 км одномода на 1310 нм, ≈ 5 км на 1550 нм, ≈ 300 м многомода на 850 нм.

В CodingBox

CodingBox выполняет все пересчёты DDM и показывает значения в инженерных единицах на экране DDM, а сырые байты доступны в редакторе EEPROM, когда нужно проверить пересчёт вручную.