光傳輸系統(tǒng)中FEC的研究與應(yīng)用分析

吳穎

【摘要】 前向糾錯(cuò)技術(shù)（FEC）是一種誕生較早的通信糾錯(cuò)技術(shù)，其已經(jīng)廣泛應(yīng)用到數(shù)字通信過程中，提高通信的可靠性和安全性。光傳輸系統(tǒng)采用的FEC技術(shù)包括帶內(nèi)FEC技術(shù)、帶外FEC技術(shù)、超級(jí)FEC技術(shù)，這些技術(shù)能夠采用強(qiáng)化光傳輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸可靠性，具有重要的作用。

【關(guān)鍵詞】 光傳輸系統(tǒng) FEC 信號(hào)傳輸 誤碼率

一、引言

前向糾錯(cuò)（Forward Error Correction，F(xiàn)EC）是一種協(xié)議技術(shù)，其可以通過在傳輸碼列中加入冗余糾錯(cuò)碼，可以大幅度降低接收端的OSNR容限，減少誤碼率和發(fā)射功率[1]。在光纖傳輸系統(tǒng)中，F(xiàn)EC技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，這一技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展源于通信系統(tǒng)自身傳輸?shù)男枨螅淇梢杂行У奶岣吖饫w信號(hào)傳輸?shù)男诺溃盘?hào)在各個(gè)媒體傳輸過程中總會(huì)產(chǎn)生各類型的畸變和非等時(shí)時(shí)延，對(duì)于信號(hào)產(chǎn)生誤碼率和抖動(dòng)都可以將最終的結(jié)果反映在系統(tǒng)誤碼率上、FEC技術(shù)能夠解決長距離、超長距離、大容量DWDM光纖通信系統(tǒng)的光纖色散、信號(hào)衰減、信道噪聲以及多根光纖之間的干擾，大大的降低了各個(gè)系統(tǒng)之間的性能，為了能夠提高系統(tǒng)中各個(gè)信號(hào)的可靠性，可以有效延長數(shù)據(jù)的傳輸距離[2]。

二、光傳輸系統(tǒng)中的FEC技術(shù)研究

1、帶內(nèi)FEC技術(shù)。帶內(nèi)FEC可以將FEC冗余監(jiān)督位置定義在SDH原有幀格式開銷位置上，這樣就不需要增加任何的帶寬資源，使用SDH幀中相關(guān)開銷字節(jié)裝載FEC碼的監(jiān)督碼元，帶內(nèi)FEC可以有效的應(yīng)用在4路OC-48或STM-16、單路OC-192或STM-64信號(hào)中，使得光傳輸系統(tǒng)的信號(hào)速率達(dá)到10Gbps[3]。帶內(nèi)FEC采用可糾3個(gè)比特錯(cuò)誤速率，如果經(jīng)過交織處理就可以使得帶內(nèi)FEC可糾正單個(gè)接收碼組中的任意3個(gè)比特的錯(cuò)誤，并且有效提高數(shù)據(jù)傳輸速率，糾正STM-16的長度可以達(dá)到24位置比特、帶內(nèi)FEC在使用過程中不需要改變SDH原有幀結(jié)構(gòu)，可以有效的與FEC相互兼容，糾錯(cuò)使用中，為了讓接收機(jī)區(qū)分發(fā)送端是否使用FEC，在開銷中增加兩個(gè)比特的FEC狀態(tài)指示器（FSI），如果FSI位置置為零，則表明其使用了FEC，如果FSI位置置為00，則表示系統(tǒng)未使用FEC。

2、帶外FEC。隨著光線網(wǎng)絡(luò)速率的快速提升，帶內(nèi)FEC糾錯(cuò)能力有限，無法滿足用戶需求，針對(duì)DWDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)2.5/10/40Gbps的系統(tǒng)提出了帶外FEC[4]。帶外是指為了實(shí)現(xiàn)光傳輸系統(tǒng)的較高糾錯(cuò)能力，其增加的冗余校驗(yàn)位不是像帶內(nèi)FEC那樣插入到原有幀格式的空閑位置中，將監(jiān)控位置內(nèi)容附加在數(shù)據(jù)幀的后面，需要附加帶寬資源占用率。帶外FEC可以采用Reed-Solomon碼，增加了編碼冗余度，提高了編碼靈活性，可以更好的應(yīng)用與高速率光傳輸系統(tǒng)的糾錯(cuò)。

3、超級(jí)FEC。隨著光傳輸系統(tǒng)光通道密度的增加，光傳輸系統(tǒng)中光信號(hào)的頻譜也隨之?dāng)U展，使得臨近信道的性能逐漸惡化，光通道密度的大幅度增加，使得光纖信號(hào)傳輸錯(cuò)誤幾率嚴(yán)重增加。FEC編碼增益可以減輕光傳輸系統(tǒng)的串?dāng)_營銷，使用級(jí)聯(lián)碼、迭代譯碼等技術(shù)進(jìn)行編譯碼方案被稱為超級(jí)FEC方案，相關(guān)的碼型包括分組Turbo碼、RS級(jí)聯(lián)碼、Coppa碼等[5]。超級(jí)FEC的編譯碼采用了先進(jìn)的交織迭代譯碼技術(shù)，因此可以大幅度增加延時(shí)，這個(gè)方案應(yīng)用于時(shí)延要求較高、編碼增益要求特別高的光纖傳輸系統(tǒng)，如果編碼增益要求不高，不期望大幅度調(diào)整現(xiàn)有系統(tǒng)，可以對(duì)帶內(nèi)FEC進(jìn)行平滑升級(jí)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)超級(jí)FEC。

三、光傳輸系統(tǒng)中FEC技術(shù)應(yīng)用

光纖通信發(fā)展迅速，傳輸距離和容量也在大幅度上升，由于噪聲、非線性效應(yīng)、色度色散和偏振模色散等功能的嚴(yán)重影響，高速率、長距離通信發(fā)展和應(yīng)用受到了限制，為了補(bǔ)償光信號(hào)存在的不足，數(shù)據(jù)傳輸可以采用光纖通信技術(shù)。隨著FEC技術(shù)的改進(jìn)和發(fā)展，應(yīng)用方式靈活，并且有效降低了施工成本。帶內(nèi)FEC應(yīng)用模式主要為BCH-1、BCH-2、BCH-3；帶外FEC典型應(yīng)用模式為RS-1、RS-2、RS-3、RS-4、RS-5、RS-6、RS-7和RS-8。FEC編碼是一種信道編碼技術(shù)、容易降低誤碼率，光傳輸系統(tǒng)工作在一個(gè)誤碼率較高的情況下，能夠有效的放寬高速光纖通信系統(tǒng)對(duì)各個(gè)器件性能的具體的要求，從而降低了系統(tǒng)造價(jià)，適應(yīng)長距離通信傳輸。FEC技術(shù)已經(jīng)在深空通信、移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中得到了廣泛的應(yīng)用。

四、 結(jié)束語

光纖通信具有速率高、大容量、抗干擾、維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛的應(yīng)用于有線傳輸，長距離的光纖傳輸衰減、干擾能夠?qū)е略谥型驹黾庸夥糯笃魈嵘顺杀荆鳩EC技術(shù)則能夠節(jié)省成本，提高數(shù)字通信糾錯(cuò)的能力，大幅度提升數(shù)據(jù)通信成本，具有較為重要的作用。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 朱博， 孟李林， 李小龍，等. OTN中FEC的優(yōu)化設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[J]. 電子科技， 2015， 28（2）：55-58.

[2] 劉磊. DVB-T2系統(tǒng)FEC處理器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 武漢理工大學(xué)， 2014.

[3] 張進(jìn)坡， 李興明. 光傳輸系統(tǒng)中的super-FEC技術(shù)[J]. 光通信技術(shù)， 2003， 27（9）：11-14.

[4] 袁建國， 張本， 梁天宇，等. 光傳輸系統(tǒng)中的新穎超強(qiáng)FEC級(jí)聯(lián)碼[J]. 北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)， 2009， 32（6）：105-108.

[5] 黃譽(yù)， 李恩， 王永. 一種基于級(jí)聯(lián)編解碼的FEC設(shè)備實(shí)現(xiàn)技術(shù)[J]. 光通信技術(shù)， 2013（8）.