Con lo sviluppo di sistemi di comunicazione ottica con distanza maggiore, capacità maggiore e velocità più elevata, soprattutto quando la velocità dell'onda singola evolve da 40 g a 100 g o addirittura super 100 g, la dispersione cromatica, l'effetto non lineare, la dispersione della modalità di polarizzazione e altri effetti di trasmissione nella fibra ottica saranno compromettere seriamente l'ulteriore miglioramento della velocità di trasmissione e della distanza di trasmissione. Pertanto, gli esperti del settore continuano a ricercare e sviluppare tipi di codice FEC con prestazioni migliori per ottenere un guadagno di codifica netto (NCG) più elevato e migliori prestazioni di correzione degli errori, in modo da soddisfare le esigenze del rapido sviluppo dei sistemi di comunicazione ottica.
1、 Significato e principio della FEC
FEC (forward error correzione) è un metodo per aumentare l'affidabilità della comunicazione dei dati. Quando il segnale ottico è disturbato durante la trasmissione, l'estremità ricevente potrebbe interpretare erroneamente il segnale "1" come segnale "0", o valutare erroneamente il segnale "0" come segnale "1". Pertanto, la funzione FEC forma il codice delle informazioni in un codice con una certa capacità di correzione degli errori sul codificatore di canale all'estremità di invio, e il decodificatore di canale all'estremità di ricezione decodifica il codice ricevuto. Se il numero di errori generati nella trasmissione rientra nell'intervallo della capacità di correzione degli errori (errori discontinui), il decodificatore individuerà e correggerà gli errori per migliorare la qualità del segnale.
2、 Due tipi di metodi di elaborazione del segnale ricevuto da FEC
La FEC può essere divisa in due categorie: decodificazione delle decisioni hard e decodificazione delle decisioni soft. La decodifica delle decisioni difficili è un metodo di decodifica basato sulla visione tradizionale del codice di correzione degli errori. Il demodulatore invia il risultato della decisione al decodificatore e il decodificatore utilizza la struttura algebrica della parola in codice per correggere l'errore in base al risultato della decisione. La decodifica decisionale soft contiene più informazioni sul canale rispetto alla decodifica decisionale hard. Il decodificatore può sfruttare appieno queste informazioni attraverso la decodifica probabilistica, in modo da ottenere un guadagno di codifica maggiore rispetto alla decodifica decisionale difficile.
3、 Storia dello sviluppo della FEC
FEC ha vissuto tre generazioni in termini di tempo e prestazioni. Il FEC di prima generazione adotta un codice di blocco decisionale rigido, il rappresentante tipico è RS (255239), che è stato scritto negli standard ITU-T G.709 e ITU-T g.975 e l'overhead della parola codice è del 6,69%. Quando l'uscita ber=1e-13, il suo guadagno di codifica netto è di circa 6 dB. La FEC di seconda generazione adotta codice concatenato con decisioni difficili e applica in modo completo la concatenazione, l'interleaving, la decodifica iterativa e altre tecnologie. Il sovraccarico della parola in codice è ancora del 6,69%. Quando l'uscita ber=1e-15, il guadagno di codifica netto è superiore a 8 dB, il che può supportare i requisiti di trasmissione a lunga distanza dei sistemi 10G e 40g. La FEC di terza generazione adotta una decisione morbida e il sovraccarico della parola in codice è del 15% – 20%. Quando l'uscita ber=1e-15, il guadagno di codifica netto raggiunge circa 11 dB, il che può supportare i requisiti di trasmissione a lunga distanza dei sistemi da 100 go anche super 100 g.
4、 Applicazione di FEC e modulo ottico da 100 g
La funzione FEC viene utilizzata nei moduli ottici ad alta velocità come 100g. Generalmente, quando questa funzione è attivata, la distanza di trasmissione del modulo ottico ad alta velocità sarà maggiore di quella quando la funzione FEC non è attivata. Ad esempio, i moduli ottici da 100 g possono generalmente raggiungere una trasmissione fino a 80 km. Quando la funzione FEC è attivata, la distanza di trasmissione attraverso la fibra ottica monomodale può raggiungere fino a 90 km. Tuttavia, a causa dell'inevitabile ritardo di alcuni pacchetti di dati nel processo di correzione degli errori, non è consigliabile che tutti i moduli ottici ad alta velocità attivino questa funzione.
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