Einheiten und Umrechnungen

In der Optik vermischen sich logarithmische Leistung, Wellenlängen, Frequenzen, Bitraten und Baudraten. Diese Seite sammelt die Umrechnungen, die man auf der Werkbank braucht, mit den Faustregeln, die Ingenieure tatsächlich verwenden.

dB und dBm

• dB ist ein Verhältnis: 10 · log10(P₁/P₂). Es beschreibt Verstärkung oder Verlust.
• dBm ist eine absolute Leistung bezogen auf 1 mW: P(dBm) = 10 · log10(P/1 mW).
• Addiert man einen Verlust in dB zu einem Pegel in dBm, ergibt sich ein Pegel in dBm: −3 dBm − 7 dB = −10 dBm. Zwei dBm-Werte werden nie addiert.

Der DDM-Rohwert für Leistung wird in Schritten von 0,1 µW gespeichert: Rohwert = µW × 10 (0 dBm → 10 000). Details unter DDM-Parameter & Einheiten.

Leistungsbudget-Arithmetik

Budget      = Tx-Leistung (min)  −  Rx-Empfindlichkeit       [dB]
Verluste    = Faser (km × dB/km) + Steckverbinder + Spleiße + Mux/Demux + Reserve
Restreserve = Budget − Verluste                               (sollte ≥ 0 bleiben, idealerweise ≥ 3 dB)

Durchgerechnetes Beispiel und Komponentenverluste: CWDM-Mux/Demux & Leistungsbudget.

Wellenlänge ↔ Frequenz

λ · f = c, mit c ≈ 299 792 458 m/s. Praktische Formen:

λ (nm)   = 299 792,458 / f (THz)
f (THz)  = 299 792,458 / λ (nm)

Im C-Band gilt 100 GHz ≈ 0,8 nm und 50 GHz ≈ 0,4 nm. Kanalnummerierung und das vollständige Raster: DWDM und das ITU-Raster, Wellenlängenbänder & Kanalpläne.

Bitrate, Baud und Leitungscodierung

Die Zahl auf dem Label (10G, 25G, 100G) ist die Nutzdatenrate. Auf der Faser läuft das Signal wegen Leitungscodierung und FEC schneller, und PAM4 überträgt zwei Bit pro Symbol.

Regeln: 64b/66b addiert 3,125 % (×66/64); RS(544,514) addiert weitere ~5,8 % (×544/514); PAM4 halbiert die Symbolrate bei gegebener Bitrate. Deshalb läuft eine „100G“-Lane mit 53,125 GBd, und deshalb liest das DDM-Byte für die nominelle Signalisierungsrate bei 10GbE 103 (×100 Mb/s), nicht 100. Hintergrund: FEC & Link-Training.

Bitfehlerrate

DDM-Rohwerteinheiten

Entfernungs- und Fasereinheiten

• Die Längenfelder des Moduls: SMF in km (Byte 14) und 100 m (Byte 15); Multimode in 10-m-Einheiten (Byte 16–19) oder Meter bei Kupfer — siehe Memory-Map-Kurzreferenz.
• 1 dB zusätzlicher Verlust ≈ 3 km Singlemode bei 1310 nm, ≈ 5 km bei 1550 nm, ≈ 300 m Multimode bei 850 nm.

In CodingBox

CodingBox führt alle DDM-Umrechnungen aus und zeigt die Werte in technischen Einheiten auf dem Bildschirm DDM; die Rohbytes stehen im EEPROM editor zur Verfügung, wenn eine Umrechnung von Hand geprüft werden soll.

Anwendung dieser Umrechnungen auf einen aktiven Link — erwarteter Verlust, Reserve, beide Richtungen: Rx-Leistung & Leistungsbudget; erwartete Fenster zum Vergleich: Typische Werte.

Standard-Reichweiten je PMD und Faserklasse zum Einsetzen ins Budget: Reichweitentabellen; wie Datenblätter Tx-Leistung, Empfindlichkeit und BER angeben — und wie man sie normalisiert: Datenblätter lesen.

Die vollständige Entwurfsmethode hinter dieser Arithmetik — Zuschläge nach Standard, Penalties, Reservepolitik, durchgerechnete Beispiele, Dämpfungsglieder: Link-Budget-Engineering.

Der Rest der Faserarithmetik mit durchgerechneten Beispielen — Richtwertparameter, Dispersion, Budgets, Reflexionen, OTDR-Entfernung, Latenz, Biegedehnung: Formeln & Berechnungen.