Опус про Децибелы

(автор Игорь Никишин инженер копании IC-Line)

«Что такое децибел (dB), с чем его едят, чем он отличается от dBm и зачем вообще все это нужно?», -такие вопросы задают очень часто, и, чтобы не начинать каждый раз сначала, напишем эту краткую памятку.

Итак, есть сигнал. Он существует, его детектируют. Для численного понятия сигнала (ну, описать-то его как-то надо) ввели понятие мощности сигнала. Мощность измеряется в ваттах (Вт). И все бы было хорошо, да вот только неудобно! Неудобно почему? Потому, что непонятно, хороша ли мощность, или, может, она мала и все плохо? Поэтому умные люди уже достаточно долгое время оперируют понятием «Децибел».

Что есть децибел? Децибел – это отношение. Отношение чего к чему? Отношение мощности измеренного сигнала к базовой мощности. Для удобства пользования в формуле, которая будет представлена чуть ниже, существуют еще некие множители (10) и логарифм (обычный десятичный логарифм, он же логарифм по основанию 10). Зачем так усложнять? А для того, чтобы в результате несложных вычислений стало понятно, ниже или выше (или, может быть, равен) полученный (и измеренный) сигнал, чем сигнал базовый.

, где А – сигнал измеренный, А₀ – сигнал базовый. 

В современных сетевых технологиях (надеюсь, не секрет ни для кого) используются лазеры и светодиоды. Они светят (светом!) в волокно, на противоположной стороне этот свет принимается. Свет можно измерить. Измеряют свет всякими хитрыми приборами, которые выдают значения в некоторых единицах.  Вот на столе у автора лежит прибор MT1113C, который умеет измерять в Ваттах (ВТ), Децибелах (dB) и непонятных (пока еще) dBm’ах. С Ваттами мы разобрались – непонятно, много или мало величина, например, 0.05 Вт. С децибелами тоже сложновато – необходимо знать точные значения светового сигнала «до» и «после» прохождения волокна, что не всегда бывает удобно (надеюсь, понятно, что съездить за 80 км и померять там, чтобы потом вернуться и померять тут – как минимум накладно). Вот и ввели те же (а может, и другие) умные люди этот самый dBm.

dBm – это тот же Децибел, только в качестве базового сигнала берется сигнал мощностью 1 (один!) милливатт (мВт). Теперь все стало понятно! И считать удобнее (взял логарифм от мощности сигнала, умножил на 10 – вуаля!), и опорный уровень, относительно которого все измеряется, ВСЕГДА один и тот же – 1мВт.

,где А – измеренная мощность сигнала в МИЛЛИВАТТАХ.

Идем дальше. Есть модуль SFP WDM 1550/1310 20km. Ну есть он и хорошо. Измерим его. А прибор показывает -6dbm. «Ого! Да это же МИНУС! Плохо-плохо!», - скажут неподготовленные люди. И скажут неправильно. Почему? Да потому, что -6dBm – это примерно 0,25Вт.

Расчет такой - берем формулу выше,  двигаемся по ней в обратном направлении:

• 10lg X == -6;
• lg X == -6/10;
• lg X == -0.6;
• X == 10^-0.6;
• X == 0.25.

Ну вот, не так уж все и плохо! И «минусы» куда-то исчезли.

Для того, чтобы не заморачивать себе голову, приняли (в очередной раз!) умные люди решение сделать небольшую табличку. И пусть она не такая точная, как формула, но помогает быстро разобраться, откуда ноги растут:

Таблица перехода от децибелов к разам

dB

40dB

20dB

10dB

6dB

3dB

1dB

0dB

-1dB

-3dB

-6dB

-10dB

20dB

-40dB

разы

10000

100раз

10раз

4раза

2раза

1,26

1

0,79

0,5

0,25

0,1раз

0,01

0,0001

Последний штрих: почему такая низкая мощность? А потому, что свет, на самом деле, штука опасная, и лазером в 500мВт можно сбивать самолеты (и это правда, во многих странах такие «игрушки» запрещены к свободному использованию законодательно). А волокно – оно же тонкое, и греется. И может ведь обжечь кого, или расплавить свою и без того тонкую броню.

И всё же, как быть? А быть нужно настойчивее, и узнавать не только про мощность лазерного/светодиодного передатчика, но и про чувствительность приемника, оптический бюджет и затухания в различных типах волокна на разных длинах волн. Но об этом в других сериях.    

Это вопрос часто приходится объяснять при расчете ПОН.
Если есть делитель 1х2, то есть световой поток делится на 2 равных луча, уменьшается в 2 раза,
то затухание при этом получается 3dB. Далее получается.

Делитель 1х2 - 3dB
Делитель 1х4 - 6dB
Делитель 1х8 - 9dB
Делитель 1х16 - 12dB
Делитель 1х32 - 15dB
Делитель 1х64 - 18dB
Делитель 1х128 - 21dB
Делитель 1х256 - 24dB