Оптический бюджет и мощность дБм

Прежде чем углубиться в обсуждение бюджета оптических модулей, давайте разберемся, что такое дБм (децибел-милливатт) и как мощность измеряется в децибелах.

В предыдущей статье мы объяснили, что такое децибел. Децибел — это единица измерения, которая показывает разницу между двумя величинами.

Однако, когда мощность излучения измеряется в ваттах, а затухание и усиление — в децибелах, это создает определенные неудобства. Сравнивать оптические бюджеты линий и параметры передатчиков и приемников становится сложно.

Для удобства расчетов была введена специальная единица измерения — дБм (децибел-милливатт). Эта единица показывает, во сколько раз измеряемая мощность отличается от 1 милливатта. Давайте рассмотрим это на примерах в таблицах:

Как видите, ничего сложного в этой единице измерения нет. Основное преимущество децибела перед милливаттами заключается в замене умножения и деления на сложение и вычитание в тех случаях, когда нужно выполнять эти операции. Таких случаев много, поэтому измерение в децибелах часто оказывается удобным. Например, если сигнал мощностью 10 дБм был ослаблен на 4 дБ, его мощность станет равной 6 дБм.

Однако есть расчеты, где уровни энергии необходимо именно складывать, а не умножать. Например, для определения суммарной мощности группового сигнала на выходе мультиплексора нужно сложить уровни входящих сигналов, выраженные в милливаттах.

Если мощность сигнала меньше 1 милливатта, значение в децибелах будет отрицательным.

Обратите внимание: если мощность в децибелах отрицательная, это не значит, что сама мощность отрицательная. Отрицательные децибелы показывают, что измеряемый сигнал слабее опорного.

Чтобы лучше понять, как использовать децибелы и милливатты, мы решим простую задачу в децибелах и в разах.

Как видите, считать мощности в децибел-милливаттах гораздо проще и удобнее, так как большинство простых задач можно решить в уме. В сложных задачах это преимущество проявляется в том, что при сложении и вычитании не возникает большого количества знаков после запятой, в отличие от операций деления, которые могут быть неудобными из-за этого.

В области оптических линий связи все мощности измеряются в дБм. Теперь мы готовы объяснить, что такое оптический бюджет модуля.

Оптический бюджет — это величина затухания в линии, при которой сигнал остается достаточно мощным, чтобы приемник модуля мог его нормально принять без ошибок.

Бюджет оптического модуля = мощность передатчика – чувствительность приемника.

Обе эти величины легко найти в спецификациях на оборудование. Например,для модуля MT-SFPp-10G-DF-55-ZR-CD есть подробная спецификация. Вот выдержки из нее:

Как вы видите, мощность передатчика этого модуля может варьироваться от 0 до +4 дБм. Любой модуль MT-SFPp-10G-DF-55-ZR-CD произведенные на заводе, считаются годными, если их измеренная мощность находится в этом диапазоне.

Если измеренная мощность модуля ниже, например, -1 или -2 дБм, такой модуль ModulTech считается бракованным и не получает этикетку ModulTech. Такие модули не попадают на белорусский рынок под другими брендами, хотя в нашей практике были случаи, которые заставляют задуматься об этом.

Чувствительность приемника указана в спецификации и для данного модуля составляет -24 дБм.

Таким образом, гарантированный бюджет модуля равен 24 дБ: это разница между мощностью передатчика и чувствительностью приемника.

Если оптическая линия имеет общее затухание менее 24 дБ, модуль MT-SFPp-10G-DF-55-ZR-CD будет работать на ней. Однако, если затухание линии превышает 24 дБ, модуль может не работать или работать с ошибками.

Мы представим таблицу бюджетов различных трансиверов, чтобы помочь читателям лучше понять этот параметр.

При измерении чувствительности модуля следует учитывать несколько важных моментов:

1. Чувствительность 10-гигабитных модулей зависит от скорости передачи данных. Для STM-64 (9.9 Гбит/с) она выше, чем для 10GBase-ZR (10.3 Гбит/с).

2. Чувствительность модуля измеряется при определенном допустимом уровне ошибок, обычно 10%. Если допустимый уровень ошибок выше (например, если используется FEC-декодер за трансивером), то чувствительность модуля будет выше на несколько децибел. Это улучшение называется FEC Coding Gain.

Теперь вы знаете, как измеряется мощность в децибел-милливаттах и что такое оптический бюджет трансивера. Эта информация поможет вам лучше понимать технические характеристики и правильно выбирать трансиверы для ваших коммуникационных линий.