Mit der Entwicklung optischer Kommunikationssysteme mit größerer Entfernung, größerer Kapazität und höherer Geschwindigkeit, insbesondere wenn sich die Einzelwellenrate von 40 g auf 100 g oder sogar über 100 g entwickelt, werden chromatische Dispersion, nichtlinearer Effekt, Polarisationsmodendispersion und andere Übertragungseffekte in optischen Fasern auftreten die weitere Verbesserung der Übertragungsrate und der Übertragungsentfernung erheblich beeinträchtigen.Daher forschen und entwickeln Branchenexperten weiterhin FEC-Codetypen mit besserer Leistung, um einen höheren Net Coding Gain (NCG) und eine bessere Fehlerkorrekturleistung zu erzielen und so den Anforderungen der schnellen Entwicklung optischer Kommunikationssysteme gerecht zu werden
1、 Bedeutung und Prinzip von FEC
FEC (Forward Error Correction) ist eine Methode zur Erhöhung der Zuverlässigkeit der Datenkommunikation.Wenn das optische Signal während der Übertragung gestört wird, kann es sein, dass der Empfänger das „1“-Signal fälschlicherweise als „0“-Signal einschätzt oder das „0“-Signal fälschlicherweise als „1“-Signal einschätzt.Daher formt die FEC-Funktion den Informationscode auf dem Kanalkodierer auf der Sendeseite in einen Code mit bestimmten Fehlerkorrekturfähigkeiten um, und der Kanaldekodierer auf der Empfangsseite dekodiert den empfangenen Code.Wenn die Anzahl der bei der Übertragung erzeugten Fehler innerhalb des Bereichs der Fehlerkorrekturfähigkeit liegt (diskontinuierliche Fehler), lokalisiert und korrigiert der Decoder die Fehler, um die Qualität des Signals zu verbessern.
2、 Zwei Arten von Empfangssignalverarbeitungsmethoden von FEC
FEC kann in zwei Kategorien unterteilt werden: Hard-Decision-Dekodierung und Soft-Decision-Dekodierung.Die Hard-Decision-Dekodierung ist eine Dekodierungsmethode, die auf der traditionellen Sichtweise des Fehlerkorrekturcodes basiert.Der Demodulator sendet das Entscheidungsergebnis an den Decoder, und der Decoder verwendet die algebraische Struktur des Codeworts, um den Fehler entsprechend dem Entscheidungsergebnis zu korrigieren.Soft-Decision-Dekodierung enthält mehr Kanalinformationen als Hard-Decision-Dekodierung.Der Decoder kann diese Informationen durch Wahrscheinlichkeitsdecodierung vollständig nutzen, um einen größeren Codierungsgewinn als durch Hard-Decision-Decodierung zu erzielen.
3、 Entwicklungsgeschichte von FEC
FEC hat in Bezug auf Zeit und Leistung drei Generationen hinter sich.Der FEC der ersten Generation verwendet harten Entscheidungsblockcode, der typische Vertreter ist RS (255239), der in die Standards ITU-T G.709 und ITU-T g.975 geschrieben wurde, und der Codewort-Overhead beträgt 6,69 %.Wenn der Ausgangswert ber = 1e-13 ist, beträgt der Netto-Codierungsgewinn etwa 6 dB.Der FEC der zweiten Generation verwendet verketteten Code mit harter Entscheidung und wendet umfassend Verkettung, Verschachtelung, iterative Dekodierung und andere Technologien an.Der Codewort-Overhead beträgt immer noch 6,69 %.Wenn der Ausgangswert ber=1e-15 ist, beträgt sein Netto-Codierungsgewinn mehr als 8 dB, was die Langstreckenübertragungsanforderungen von 10G- und 40g-Systemen unterstützen kann.Der FEC der dritten Generation übernimmt Soft Decision und der Codewort-Overhead beträgt 15 % – 20 %.Wenn der Ausgangswert ber = 1e-15 ist, erreicht der Netto-Codierungsgewinn etwa 11 dB, was die Langstreckenübertragungsanforderungen von 100g- oder sogar Super-100g-Systemen unterstützen kann.
4、 Anwendung von FEC und 100g optischem Modul
Die FEC-Funktion wird in optischen Hochgeschwindigkeitsmodulen wie 100 g verwendet.Wenn diese Funktion aktiviert ist, ist im Allgemeinen die Übertragungsentfernung des optischen Hochgeschwindigkeitsmoduls länger als bei deaktivierter FEC-Funktion.Beispielsweise können optische 100-g-Module im Allgemeinen eine Übertragung von bis zu 80 km erreichen.Wenn die FEC-Funktion aktiviert ist, kann die Übertragungsentfernung über Singlemode-Glasfaser bis zu 90 km betragen.Aufgrund der unvermeidlichen Verzögerung einiger Datenpakete bei der Fehlerkorrektur wird jedoch nicht empfohlen, diese Funktion bei allen optischen Hochgeschwindigkeitsmodulen zu aktivieren.
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