You are here

Оптический бюджет. Мощность дБм.

Перед тем, как подробно поговорить о бюджете оптических модулей, мы расскажем о том, что такое дБм (децибел-милливатт) и о том, как мощность может измеряться в децибелах.

В нашей предыдущей статье "Что такое децибел" мы рассказали об этой безразмерной единице измерения, которая показывает разницу между величинами.

Но ситуация, когда мощность излучения измеряется в ваттах, а затухания и усиления измеряются в децибелах, не очень удобна. Сложно сравнивать оптические бюджеты оптических линий и параметры передатчиков и приемников оборудования.

Измерение оптической мощности в дБм

Чтобы было удобно производить расчеты, используется специальная единица измерения, называемая дБм (децибел-милливатт).

Это очень простая единица измерения, она показывает, во сколько раз измеряемая мощность больше или меньше 1 милливатта. Покажем это в таблицах:

Мощность выражена в дБм

Мощность выражена в мВт

 

0 дБм

1 милливатт

Мощность равна 1 милливатту

3 дБм

2 милливатта

Мощность в 2 раза больше 1 милливатта

7 дБм

5 милливатт

Мощность в 5 раз больше 1 милливатта

10 дБм

10 милливатт

Мощность в 10 раз больше 1 милливатта

17 дБм

50 милливатт

Мощность в 50 раз больше 1 милливатта

20 дБм

100 милливатт

Мощность в 100 раз больше 1 милливатта

27 дБм

500 милливатт

Мощность в 500 раз больше 1 милливатта

30 дБм

1000 милливатт

Мощность в 1000 раз больше 1 милливатта

Как вы увидели, ничего страшного в этой единице измерения нет, все просто. Прелесть децибела по сравнению с милливаттами - в замене умножения и деления на сложение и вычитания (в тех случаях, когда надо умножать или делить). Таких случаев много, поэтому измерение в децибелах часто удобно. К примеру, если сигнал мощностью 10 дБм был ослаблен на 4 дБ, то его мощность будет равна 6 дБм.

Однако, есть расчеты, при которых уровни энергии надо именно складывать, а не умножать. Например, для расчета суммарной мощности группового сигнала на выходе мультиплексора нужно складывать уровни входящих сигналов, выраженных в милливаттах.

В случае, когда мощность сигнала меньше 1 милливатта, величина в децибелах будет отрицательной:

Мощность выражена в дБм

Мощность выражена в мВт

 

0 дБм

1 милливатт

Мощность равна 1 милливатту

-3 дБм

0,5 милливатта

Мощность в 2 раза меньше 1 милливатта

-7 дБм

0,2 милливатт

Мощность в 5 раз меньше 1 милливатта

-10 дБм

0,1 милливатт

Мощность в 10 раз меньше 1 милливатта

-17 дБм

0,02 милливатт (20 микроватт)

Мощность в 50 раз меньше 1 милливатта

-20 дБм

0,01 милливатт (10 микроватт)

Мощность в 100 раз меньше 1 милливатта

-27 дБм

0,002 милливатт (2 микроватта)

Мощность в 500 раз меньше 1 милливатта

-30 дБм

0,001 милливатт (1 микроватт)

Мощность в 1000 раз меньше 1 милливатта

Обращаем ваше внимание - отрицательное значение мощности в децибелах не означает, что сама мощность отрицательна. Отрицательные децибелы означают, что измеряемый сигнал меньше опорного.

Чтобы показать, как удобно пользоваться децибел-милливаттом, мы решим простую задачу в дБм и в разах.

Условия:

 

Оптический сигнал мощностью 7,4 дБм подан в линию, которая вносит затухание в 4,8 дБ. Определите, может ли уверенно работать линия связи с чувствительностью приемника 1,4 дБм?

Условия:

 

Оптический сигнал мощностью 5,5 мВт подан в линию, которая вносит затухание в 3 раза. Определите, может ли уверенно работать линия связи с чувствительностью приемника 1,5 мВт?

Решение:

 

7,4 (мощность) - 4,8 (затухание) = 2,6 (выходная мощность)

 

Так как выходная мощность 2,6 дБм больше чем чувствительность 1,4 дБм то работать будет.

Решение:

 

5,5 / 3 = ........ не хочется лезть за калькулятором, проще было с дБм посчитать в уме.

Как вы видите, считать мощности в децибел-милливаттах проще и удобнее, в большинстве случаев простые задачи можно решить в уме. В сложных задачах удобство заключается в том, что операции сложения и вычитания не дают большого количества знаков после запятой, а в операциях деления они возникают постоянно, это неудобно.

С сфере оптических линиях связи все мощности указываются в дБм. Теперь мы готовы рассказать, что такое оптический бюджет модуля.

Оптический бюджет - это величина затухания в линии, при которой сигнал еще достаточно мощный, чтобы приемник модуля мог его принять без ошибок.

Бюджет оптического модуля = мощности передатчика - чувствительность приемника.

Обе эти величины можно легко найти в спецификациях на оборудование. Например, на странице, модуля MT-PP-55192-ZR есть подробная спецификация. Приведем вырезки из нее.

Спецификация оптического передатчика

Как вы видите, мощность передатчика этого модуля может варьироваться от 0 до +4 дБм. Любой модуль MT-PP-55192-ZR на заводе признается годным, если результат измерения находится в этих пределах.

Если мощность модуля ниже, к примеру -1 или -2 дБм, то такой модуль ModulTech бракуется, этикетка ModulTech на такой модуль не наклеивается. Мы очень надеемся, что такой модуль не попадает на российский рынок под каким-либо другим брендом, хотя в нашей практике были случаи, которые наводят на такие мысли.

Спецификация оптического приемника

Чувствительность приемника также указана в спецификации. Для этого модуля она равна -24 дБм.В результате:

Гарантированный бюджет модуля = 0 (мощность передатчика) - (-24) (чувствительность приемника) = 24 дБ.

Если ваша оптическая линия имеет общее затухание менее 24 дБ, то работать модуль MT-PP-55192-ZR на такой линии будет. Если затухание линии имеет затухание более 24дБ, то этот модуль на такой линии может не заработать или работать с ошибками.

Как и в нашей предыдущей статье, мы приведем таблицу бюджетов разных трансиверов, чтобы читатель смог получить общее представления об этом параметре.

Трансивер 1G

Бюджет трансивера в дБ

Предельное затухание сигнала (разы)

MT-P-5524-L4 (40 км)

16

40

MT-P-5524-L8 (80 км)

24

250

MT-PB-4524L-12CD и MT-PB-5424L-12CD (120 км)

28

630

MT-P-5524-16CD (160 км)

35,5

3550

Трансивер 10G

Бюджет трансивера в дБ

Предельное затухание сигнала (разы)

MT-PP-31192-LRC (10 км)

11

12,6

MT-PP-55192-ERC (40 км)

15

31,6

MT-PP-55192-ZR (80 км)

23

200

При измерении чувствительности модуля есть еще несколько нюансов:

Чувствительность 10Г модулей зависит от скорости передачи: для STM-64 (9.9Гбит/с) она больше, для 10GBase-ZR (10.3Гбит/с) она меньше. Чувствительность модуля измеряется при определенном допустимом уровне ошибок (обычно - 10-12)). Если допускается больший уровень ошибок (например, если за трансивером стоит FEC-декодер), то чувствительность модуля будет на несколько децибел больше. Это допущение на жаргоне называется FEC Coding Gain.

Итак, мы рассказали об измерении мощности в децибел-милливаттах и о том, что такое оптический бюджет трансивера. С помощью этой статьи теперь вы сможете лучше понимать таинственные цифры спецификаций и правильно выбирать трансиверы для своих линий связи.

 

Theme by Danetsoft and Danang Probo Sayekti inspired by Maksimer