単位と換算

光関連の作業では、対数表現のパワー、波長、周波数、ビットレート、ボーレートが入り混じります。このページでは、実務で必要な換算と、エンジニアが実際に使う暗算のコツをまとめます。

dB と dBm

dB は比です：10 · log10(P₁/P₂)。利得または損失を表します。
dBm は 1 mW を基準とした絶対パワーです：P(dBm) = 10 · log10(P/1 mW)。
dBm のレベルに dB の損失を加えると dBm のレベルになります：−3 dBm − 7 dB = −10 dBm。dBm 同士を足してはいけません。

dB	パワー比	目安
0	×1	—
1	×1.26	約4分の1増し
3	×2	2倍／半分
6	×4	—
10	×10	1桁分
20	×100	—
30	×1000	—

dBm	mW	µW	典型的な意味
+10	10	10 000	ブースター出力、DWDM 送出
+3	2	2 000	強力な LR/ER 送信器
0	1	1 000	典型的なシングルモード Tx
−3	0.5	500	典型的な短距離 Tx
−10	0.1	100	短距離リンクでの健全な Rx
−18	0.016	16	PIN 受信器の受信感度（10G）
−24	0.004	4	APD 受信器の受信感度
−30	0.001	1	非常に弱い — リンクを確認
−40	0.0001	0.1	DDM の分解能の下限：「光なし」

DDM の生のパワー値は 0.1 µW 刻みで格納されます：raw = µW × 10（0 dBm → 10 000）。詳細はDDM のパラメーターと単位を参照してください。

リンクバジェットの計算

Budget      = Tx power (min)  −  Rx sensitivity            [dB]
Losses      = fibre (km × dB/km) + connectors + splices + mux/demux + margin
Margin left = Budget − Losses                                (should stay ≥ 0, ideally ≥ 3 dB)

計算例と各部品の損失：CWDM の合分波とリンクバジェット。

項目	標準的な損失
シングルモード光ファイバー、1310 nm	0.33–0.35 dB/km
シングルモード光ファイバー、1550 nm	0.18–0.22 dB/km
マルチモード光ファイバー、850 nm	2.5–3.5 dB/km
コネクタペア（清掃済み）	0.1–0.3 dB
融着接続	0.05–0.1 dB
メカニカルスプライス	0.2–0.5 dB
1:2 スプリッター	約 3.5 dB、さらに分岐を倍にするごとに +3–3.5 dB
CWDM 合波器（8 ch）	1.0–2.5 dB
DWDM AWG 合波器（40 ch）	4–7 dB

波長 ↔ 周波数

λ · f = c、c ≈ 299 792 458 m/s です。次の形にすると便利です。

λ (nm)   = 299 792.458 / f (THz)
f (THz)  = 299 792.458 / λ (nm)

波長	周波数	備考
850 nm	352.7 THz	マルチモード VCSEL
1310 nm	228.8 THz	O-band
1490 nm	201.2 THz	GPON 下り
1528.77 nm	196.1 THz	C-band 上端（C61）
1550 nm	193.4 THz	C-band 中心
1552.52 nm	193.1 THz	ITU アンカー（C31）
1563.86 nm	191.7 THz	C-band 下端（C17）

C-band では100 GHz ≈ 0.8 nm、50 GHz ≈ 0.4 nm です。チャネル番号と完全なグリッドについては、DWDM と ITU グリッド、波長バンドとチャネルプランを参照してください。

ビットレート、ボーレート、ライン符号化

ラベルに記載された数値（10G、25G、100G）はペイロードレートです。光ファイバー上では、ライン符号化と FEC によって信号はそれより速く送られ、PAM4 では1シンボルあたり2ビットを運びます。

公称レート	ライン符号化／FEC	信号速度	変調方式	シンボルレート
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（レーンあたり）	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 レーン	RS(544,514)	53.125 Gb/s	PAM4	26.5625 GBd
100G レーン	RS(544,514)	106.25 Gb/s	PAM4	53.125 GBd
200G レーン	RS(544,514)	212.5 Gb/s	PAM4	106.25 GBd

規則：64b/66b は 3.125 %（×66/64）を追加し、RS(544,514) はさらに約 5.8 %（×544/514）を追加します。PAM4 は同じビットレートに対してシンボルレートを半分にします。これが「100G」レーンが 53.125 GBd で動作し、DDM の nominal signalling rate バイトが 10GbE で 100 ではなく 103（×100 Mb/s）を示す理由です。背景：FEC とリンクトレーニング。

ビット誤り率

BER	意味	10 Gb/s でのエラー間隔
10⁻⁹	不良	0.1 s
10⁻¹²	従来のエラーフリー目標（NRZ 光）	約 100 s
10⁻¹⁵	25G 以上の FEC 後目標	約 28 h
2.4×10⁻⁴	RS(544,514) の典型的な FEC 前しきい値	— <10⁻¹⁵ まで訂正

DDM の生値の単位

監視項目	生の単位	変換式
温度	1/256 °C、符号付き	°C = raw / 256
Vcc	100 µV	V = raw × 0.0001
Tx バイアス	2 µA	mA = raw × 0.002
Tx／Rx パワー	0.1 µW	mW = raw × 0.0001；dBm = 10·log10(mW)

距離と光ファイバーの単位

モジュールの長さフィールド：SMF は km（バイト 14）と 100 m（バイト 15）、マルチモードは 10 m 単位（バイト 16–19）、銅線はメートル単位です — 詳細はメモリマップ早見表を参照してください。
1 dB の追加損失は、1310 nm シングルモードで約 3 km、1550 nm で約 5 km、850 nm マルチモードで約 300 m に相当します。

CodingBox では

CodingBox はすべての DDM 変換を実行し、DDM 画面に実用単位で値を表示します。手計算で変換を確認したい場合は、EEPROM editor で生のバイト値を確認できます。

これらの換算を実際のリンクに適用する方法 — 想定される損失、マージン、双方向の確認：Rx パワーとリンクバジェット。比較すべき想定範囲については：標準的な値。

バジェット計算に使う、PMD と光ファイバーグレードごとの標準伝送距離：伝送距離表。データシートが Tx パワー・受信感度・BER をどう記載しているか、それらをどう正規化するか：データシートの読み方。

この計算の背景にある設計手法全体 — 規格ごとの許容値、ペナルティ、マージンの方針、計算例、アッテネーター：リンクバジェット設計。

計算例を含む光ファイバー計算のその他の項目 — 導波パラメーター、分散、バジェット、反射、OTDR 距離、遅延、曲げひずみ：計算式と計算方法。

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