光傳輸系統中FEC的研究與應用分析

吳穎

【摘要】 前向糾錯技術（FEC）是一種誕生較早的通信糾錯技術，其已經廣泛應用到數字通信過程中，提高通信的可靠性和安全性。光傳輸系統采用的FEC技術包括帶內FEC技術、帶外FEC技術、超級FEC技術，這些技術能夠采用強化光傳輸系統的數據傳輸可靠性，具有重要的作用。

【關鍵詞】 光傳輸系統 FEC 信號傳輸 誤碼率

一、引言

前向糾錯（Forward Error Correction，FEC）是一種協議技術，其可以通過在傳輸碼列中加入冗余糾錯碼，可以大幅度降低接收端的OSNR容限，減少誤碼率和發射功率[1]。在光纖傳輸系統中，FEC技術已經得到了廣泛的應用，這一技術的產生和發展源于通信系統自身傳輸的需求，其可以有效的提高光纖信號傳輸的信道，信號在各個媒體傳輸過程中總會產生各類型的畸變和非等時時延，對于信號產生誤碼率和抖動都可以將最終的結果反映在系統誤碼率上、FEC技術能夠解決長距離、超長距離、大容量DWDM光纖通信系統的光纖色散、信號衰減、信道噪聲以及多根光纖之間的干擾，大大的降低了各個系統之間的性能，為了能夠提高系統中各個信號的可靠性，可以有效延長數據的傳輸距離[2]。

二、光傳輸系統中的FEC技術研究

1、帶內FEC技術。帶內FEC可以將FEC冗余監督位置定義在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幀中相關開銷字節裝載FEC碼的監督碼元，帶內FEC可以有效的應用在4路OC-48或STM-16、單路OC-192或STM-64信號中，使得光傳輸系統的信號速率達到10Gbps[3]。帶內FEC采用可糾3個比特錯誤速率，如果經過交織處理就可以使得帶內FEC可糾正單個接收碼組中的任意3個比特的錯誤，并且有效提高數據傳輸速率，糾正STM-16的長度可以達到24位置比特、帶內FEC在使用過程中不需要改變SDH原有幀結構，可以有效的與FEC相互兼容，糾錯使用中，為了讓接收機區分發送端是否使用FEC，在開銷中增加兩個比特的FEC狀態指示器（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，則表示系統未使用FEC。

2、帶外FEC。隨著光線網絡速率的快速提升，帶內FEC糾錯能力有限，無法滿足用戶需求，針對DWDM光傳輸網絡2.5/10/40Gbps的系統提出了帶外FEC[4]。帶外是指為了實現光傳輸系統的較高糾錯能力，其增加的冗余校驗位不是像帶內FEC那樣插入到原有幀格式的空閑位置中，將監控位置內容附加在數據幀的后面，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，可以更好的應用與高速率光傳輸系統的糾錯。

3、超級FEC。隨著光傳輸系統光通道密度的增加，光傳輸系統中光信號的頻譜也隨之擴展，使得臨近信道的性能逐漸惡化，光通道密度的大幅度增加，使得光纖信號傳輸錯誤幾率嚴重增加。FEC編碼增益可以減輕光傳輸系統的串擾營銷，使用級聯碼、迭代譯碼等技術進行編譯碼方案被稱為超級FEC方案，相關的碼型包括分組Turbo碼、RS級聯碼、Coppa碼等[5]。超級FEC的編譯碼采用了先進的交織迭代譯碼技術，因此可以大幅度增加延時，這個方案應用于時延要求較高、編碼增益要求特別高的光纖傳輸系統，如果編碼增益要求不高，不期望大幅度調整現有系統，可以對帶內FEC進行平滑升級，進而實現超級FEC。

三、光傳輸系統中FEC技術應用

光纖通信發展迅速，傳輸距離和容量也在大幅度上升，由于噪聲、非線性效應、色度色散和偏振模色散等功能的嚴重影響，高速率、長距離通信發展和應用受到了限制，為了補償光信號存在的不足，數據傳輸可以采用光纖通信技術。隨著FEC技術的改進和發展，應用方式靈活，并且有效降低了施工成本。帶內FEC應用模式主要為BCH-1、BCH-2、BCH-3；帶外FEC典型應用模式為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、容易降低誤碼率，光傳輸系統工作在一個誤碼率較高的情況下，能夠有效的放寬高速光纖通信系統對各個器件性能的具體的要求，從而降低了系統造價，適應長距離通信傳輸。FEC技術已經在深空通信、移動通信、衛星通信和計算機網絡中得到了廣泛的應用。

四、 結束語

光纖通信具有速率高、大容量、抗干擾、維護成本低等優點，廣泛的應用于有線傳輸，長距離的光纖傳輸衰減、干擾能夠導致在中途增加光放大器提升了成本，而FEC技術則能夠節省成本，提高數字通信糾錯的能力，大幅度提升數據通信成本，具有較為重要的作用。

參 考 文 獻

[1] 朱博， 孟李林， 李小龍，等. OTN中FEC的優化設計及實現[J]. 電子科技， 2015， 28（2）：55-58.

[2] 劉磊. DVB-T2系統FEC處理器的設計與實現[D]. 武漢理工大學， 2014.

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

[4] 袁建國， 張本， 梁天宇，等. 光傳輸系統中的新穎超強FEC級聯碼[J]. 北京郵電大學學報， 2009， 32（6）：105-108.

[5] 黃譽， 李恩， 王永. 一種基于級聯編解碼的FEC設備實現技術[J]. 光通信技術， 2013（8）.