Birimler ve dönüşümler
Optik çalışmalar logaritmik gücü, dalga boylarını, frekansları, bit hızlarını ve baud hızlarını bir arada kullanır. Bu sayfa tezgâhta ihtiyaç duyduğunuz dönüşümleri, mühendislerin gerçekte kullandığı pratik kısayollarla birlikte toplar.
dB ve dBm
- dB, bir orandır: 10 · log10(P₁/P₂). Kazancı veya kaybı ifade eder.
- dBm, 1 mW’a göre tanımlanmış mutlak bir güçtür: P(dBm) = 10 · log10(P/1 mW).
- dB cinsinden bir kaybı dBm cinsinden bir seviyeye eklemek, dBm cinsinden bir seviye verir: −3 dBm − 7 dB = −10 dBm. İki dBm değerini asla toplamayın.
| dB | Güç oranı | Pratik kural |
|---|---|---|
| 0 | ×1 | — |
| 1 | ×1,26 | yaklaşık dörtte bir fazla |
| 3 | ×2 | iki katı / yarısı |
| 6 | ×4 | — |
| 10 | ×10 | bir dekat |
| 20 | ×100 | — |
| 30 | ×1000 | — |
| dBm | mW | µW | Tipik anlamı |
|---|---|---|---|
| +10 | 10 | 10 000 | yükselteç çıkışı, DWDM giriş gücü |
| +3 | 2 | 2 000 | güçlü LR/ER vericisi |
| 0 | 1 | 1 000 | tipik tek modlu Tx |
| −3 | 0,5 | 500 | tipik kısa erişimli Tx |
| −10 | 0,1 | 100 | kısa bir bağlantıda sağlıklı Rx |
| −18 | 0,016 | 16 | PIN alıcı hassasiyeti (10G) |
| −24 | 0,004 | 4 | APD alıcı hassasiyeti |
| −30 | 0,001 | 1 | çok zayıf; bağlantıyı kontrol edin |
| −40 | 0,0001 | 0,1 | DDM çözünürlük tabanı: “ışık yok” |
Ham DDM gücü 0,1 µW adımlarla saklanır: raw = µW × 10 (0 dBm → 10 000). Ayrıntılar için bkz. DDM parametreleri ve birimleri.
Bağlantı bütçesi aritmetiği
Bütçe = Tx gücü (min) − Rx hassasiyeti [dB]
Kayıplar = fiber (km × dB/km) + konektörler + ekler + çoğullayıcı/ayırıcı + marj
Kalan marj = Bütçe − Kayıplar (≥ 0 kalmalı, ideal olarak ≥ 3 dB)
Çözümlü örnek ve bileşen kayıpları: CWDM çoğullayıcı/ayırıcı ve bağlantı bütçesi.
| Bileşen | Tipik kayıp |
|---|---|
| Tek modlu fiber, 1310 nm | 0,33–0,35 dB/km |
| Tek modlu fiber, 1550 nm | 0,18–0,22 dB/km |
| Çok modlu fiber, 850 nm | 2,5–3,5 dB/km |
| Konektör çifti (temiz) | 0,1–0,3 dB |
| Füzyon ek | 0,05–0,1 dB |
| Mekanik ek | 0,2–0,5 dB |
| 1:2 splitter | ~3,5 dB; her ek ikiye katlamada +3–3,5 dB |
| CWDM çoğullayıcısı (8 kanal) | 1,0–2,5 dB |
| DWDM AWG çoğullayıcısı (40 kanal) | 4–7 dB |
Dalga boyu ↔ frekans
λ · f = c, burada c ≈ 299 792 458 m/s. Kullanışlı biçimler:
λ (nm) = 299 792.458 / f (THz)
f (THz) = 299 792.458 / λ (nm)
| Dalga boyu | Frekans | Not |
|---|---|---|
| 850 nm | 352,7 THz | çok modlu VCSEL |
| 1310 nm | 228,8 THz | O-band |
| 1490 nm | 201,2 THz | GPON aşağı yönü |
| 1528,77 nm | 196,1 THz | C-band’ın üst ucu (C61) |
| 1550 nm | 193,4 THz | C-band’ın merkezi |
| 1552,52 nm | 193,1 THz | ITU referans noktası (C31) |
| 1563,86 nm | 191,7 THz | C-band’ın alt ucu (C17) |
C-band’da 100 GHz ≈ 0,8 nm ve 50 GHz ≈ 0,4 nm. Kanal numaralandırması ve tam ızgara için bkz. DWDM ve ITU ızgarası, Dalga boyu bantları ve kanal planları.
Bit hızı, baud ve hat kodlaması
Etiket üzerindeki sayı (10G, 25G, 100G) veri yükü hızıdır. Fiber üzerinde sinyal, hat kodlaması ve FEC nedeniyle daha hızlı akar; PAM4 ise sembol başına iki bit taşır.
| Nominal | Hat kodlaması / FEC | Sinyalleme hızı | Modülasyon | Sembol hızı |
|---|---|---|---|---|
| 1 GbE | 8b/10b | 1,25 Gb/s | NRZ | 1,25 GBd |
| 10 GbE | 64b/66b | 10,3125 Gb/s | NRZ | 10,3125 GBd |
| 8GFC | 8b/10b | 8,5 Gb/s | NRZ | 8,5 GBd |
| 16GFC | 64b/66b | 14,025 Gb/s | NRZ | 14,025 GBd |
| 25 GbE (şerit başına) | 64b/66b + RS-FEC | 25,78125 Gb/s | NRZ | 25,78 GBd |
| 32GFC | 64b/66b + FEC | 28,05 Gb/s | NRZ | 28,05 GBd |
| 50G şerit | RS(544,514) | 53,125 Gb/s | PAM4 | 26,5625 GBd |
| 100G şerit | RS(544,514) | 106,25 Gb/s | PAM4 | 53,125 GBd |
| 200G şerit | RS(544,514) | 212,5 Gb/s | PAM4 | 106,25 GBd |
Kurallar: 64b/66b, 3,125 % ekler (×66/64); RS(544,514) ~5,8 % daha ekler (×544/514); PAM4, belirli bir bit hızı için sembol hızını yarıya indirir. “100G” bir şeridin 53,125 GBd’de çalışmasının ve 10GbE için DDM nominal sinyalleme hızı baytlarının 100 değil 103 (×100 Mb/s) okumasının nedeni budur. Arka plan için bkz. FEC ve bağlantı eğitimi.
Bit hata oranı
| BER | Anlamı | 10 Gb/s’de hatalar arası süre |
|---|---|---|
| 10⁻⁹ | zayıf | 0,1 s |
| 10⁻¹² | klasik hatasız hedef (NRZ optikler) | ~100 s |
| 10⁻¹⁵ | 25G+ için FEC sonrası hedef | ~28 h |
| 2,4×10⁻⁴ | RS(544,514) için tipik FEC öncesi eşik | <10⁻¹⁵’e düzeltilir |
DDM ham birimleri
| Ölçülen değer | Ham birim | Dönüşüm |
|---|---|---|
| Sıcaklık | 1/256 °C, işaretli | °C = raw / 256 |
| Vcc | 100 µV | V = raw × 0,0001 |
| Tx bias | 2 µA | mA = raw × 0,002 |
| Tx / Rx gücü | 0,1 µW | mW = raw × 0,0001; dBm = 10·log10(mW) |
Mesafeler ve fiber birimleri
- Modül uzunluk alanları: SMF için km (bayt 14) ve 100 m (bayt 15); çok modlu için 10 m birimleriyle (bayt 16–19) veya bakır için metre cinsinden; ayrıntılar için bkz. Bellek haritası hızlı referansı.
- 1 dB’lik ek kayıp, 1310 nm tek modlu fiberde ≈ 3 km’ye, 1550 nm’de ≈ 5 km’ye, 850 nm çok modlu fiberde ≈ 300 m’ye karşılık gelir.
CodingBox’ta
CodingBox tüm DDM dönüşümlerini yapar ve değerleri DDM ekranında mühendislik birimleriyle gösterir; bir dönüşümü elle kontrol etmeniz gerektiğinde ham baytlara EEPROM editor üzerinden ulaşabilirsiniz.
Bu dönüşümlerin canlı bir bağlantıya uygulanması: beklenen kayıp, marj, her iki yön; bkz. Rx gücü ve bağlantı bütçesi; karşılaştırma için beklenen aralıklar: Tipik değerler.
Bütçeye eklenecek PMD ve fiber sınıfı başına standart erişim mesafeleri: Erişim tabloları; veri sayfalarının Tx gücünü, hassasiyeti ve BER’i nasıl belirttiği ve bunların nasıl normalleştirileceği: Veri sayfası okuma.
Bu aritmetiğin arkasındaki tam tasarım yöntemi: standarda göre paylar, cezalar, marj politikası, çözümlü örnekler, atenüatörler; bkz. Bağlantı bütçesi mühendisliği.
Çözümlü örneklerle fiber aritmetiğinin geri kalanı: kılavuz parametreler, dispersiyon, bütçeler, yansımalar, OTDR mesafesi, gecikme, bükülme gerilimi; bkz. Formüller ve hesaplamalar.