記事を読んでいるときに、誤植があったり、XNUMXつの単語を間違った順序で言ったりしても、元のテキストを理解するのに問題はありません。 しかし、つづりの間違いが多すぎると、読者が記事を理解するのが難しくなります。 現時点では、情報を正確かつ効率的に取得することはできません。

FEC（Forward Error Correction）も同様の原理で機能します。 信号は送信用に「0」と「1」としてエンコードされ、必然的に劣化とエラーコードが発生します。 このレベルのエラーがFECのエラー訂正機能の範囲内にある場合、システムはエラーのない受信を実現できるため、再送信の必要はありません。

おそらくFECの最初の形式であるハミングコードは、1950年にリチャードハミングによって最初に発明されました。ベル研究所で働いている間、彼はパンチカード（当時データの記録と送信に使用されていた）の頻繁なエラーに悩まされていました。彼は、エラーを識別して修正するためのコーディング方法を考案し、カードをコピーして再送する必要をなくしました。

光ファイバ通信のXNUMXつの重要な開発方向は、伝送速度を上げることと伝送距離を伸ばすことです。 伝送速度が上がると、信号伝送中の伝送距離を制限する要因が増えます。 色分散、非線形効果、偏光モード分散、およびその他の要因が、XNUMXつの方向の同時強調に影響を与えます。 業界の専門家は、これらの悪影響の影響を減らすために前方誤り訂正機能を提案しています。

光伝送システムでは、FECの中心的な役割は、システムのOSNRの許容誤差を減らすことです。 光伝送システムを読書のプロセスと比較すると、FECは読者の理解を向上させ、彼らの識別体験を豊かにし、ある程度、記事のエラーを増やすことができます。

図1：FEC機能の概略図

したがって、FEC（Forward Error Correction）は、通信システムがノイズやその他の障害の影響下でもエラーのない伝送を実現できるようにする機能として定義されています。 基本的に、FECはエンコードとデコードのプロセスであり、アルゴリズムの結果は送信機からのデータとともに追加情報として送信されます。 遠端で同じアルゴリズムを繰り返すことにより、受信機はデータを再送信せずにシングルビットレベルのエラーを検出して修正（修正可能なエラー）することができます。

この機能を測定するには、事前補正BER許容値、コーディングゲイン（CG）、オーバーヘッド（OH）、およびネットコーディングゲイン（NCG）の1つのFEC量に焦点を当てる必要があります。 NCGコーディングゲインの定義を見てみましょう。これは、特定のレベルのBER（たとえば、10×15-XNUMX）に対応するQ値と事前補正に対応するQ（dB）値の差を定義します。 BER許容値。

図2：FECがある場合とない場合の特定のレベルのBEC間のコーディングゲイン

NCGは、初心者と専門家の間で正しい情報を修正して受け取る能力の違いと比較できます。 一般的に、FECテクノロジーには、帯域内FECと帯域外FECのXNUMX種類があります。

• インバンドFEC：ITU-TG.707規格で定義されています。 SDHフレームのオーバーヘッドバイトを使用してFECシンボルを伝送し、主にSDHシステムで使用されます。
• 帯域外FEC：ITU-T G.975/709規格でサポートされています。 海底光ケーブルシステムのFECには、RS（975、255）を使用したG.239が推奨され、G.709はG.975のFECコードに従って変更されています。

DWDM / OTNシステムでは、主に帯域外FEC技術を使用しています。 G.709では、OTUk層のFECオーバーヘッドにあるOTNシステムに対してリードソロモンFEC（RS-FEC）が定義されており、その位置を次の図に示します。

図3：G.709でのRS-FECの位置

現在、FECは何世代にもわたって開発されてきました。

• 第255世代のFECは主に、標準FECと呼ばれることが多いITU-T G.239で定義されているRS（975、XNUMX）コードなどの巡回符号または代数符号を使用します。
• 第XNUMX世代のFECは、主にカスケードコードを使用して、RS+RSやRS+BCHなどのFECを構築します。 FECには、Enhanced FEC（EFEC）とAddition FEC（AFEC）のXNUMX種類があります。
• 第XNUMX世代のFECは、ブロックターボコードやLDPC低密度パリティチェックコードなどのソフトデシジョンまたは反復法を採用しています。

図4：XNUMX世代のFEC

第0世代および第1世代のFECテクノロジーでは、デコードは通常、コードの代数的構造のみを使用します。 バイナリシーケンスは、復調器によってデコーダに供給されます。つまり、復調器は、受信したシーケンスに対してXNUMX、XNUMXの決定のみを実行します。 このデコード方法は、ハードデシジョン（HD-FEC）と呼ばれます。 さまざまな種類の難しい決定FECを次のように比較します。

コーディング	エンコーディングアルゴリズム	コーディングゲイン	ラインスピード	スタンダード
帯域外FEC	RS（255,239）	5〜7dB	10.7Gbps	G.709
拡張 FEC	RS（255,238） RS（245,210）	7〜9dB	12.5Gbps	いいえ
高度な FEC	RS（255,238） BCH（900,860） BCH（500,491）	7〜9dB	10.7Gbps。	G.709

表XNUMX：XNUMX種類の難しい決定FECの比較

第XNUMX世代のFEC（SD-FEC）で使用されるSoft-Decisionは、確率的デコード方式です。 復調器によって出力されたサンプリングされた電圧に対してマルチビット量子化を実行し、それをデコーダーに送信して、コードの代数的構造をデコードします。

図5：ソフトデシジョンテクノロジーの概略図

上の図に示すように、ハード決定では1つのしきい値のみを使用して1.5ビットを量子化し、ソフト決定では複数のしきい値を使用して復元されたシンボルを量子化し、XNUMXビット情報と数ビットの確率（信頼性）情報を取得します。 たぶんYESとNOの間に追加するのと同じです。 同じオーバーヘッド比で、SD-FECのNCGゲインは、ハードデシベルHFECのゲインよりもXNUMX〜XNUMXdB高くなります。

オーバーヘッド	HD	SD	追加のNCG （HD> SD）
0.07	10.00dB	11.10dB	1.10dB
0.15	10.95dB	12.20dB	1.25dB
0.25	11.60dB	12.90dB	1.30dB

表XNUMX：SD-FECとHD-FECのNCGの比較

現在、SD-FECまたはSD-FECやEFEC / HFECなどのハイブリッド符号化方式は、100Gおよび100Gを超える波長分割システムで主に使用されています。 LOFC会議によるLDPCの定義を例にとると、そのオーバーヘッドとNCGを次の表に示します。

FECタイプ	オーバーヘッドOH	NCG
EFEC + LDPC	0.205	10.8dB
LDPC	0.2	11.3dB
LDPC + CC	0.11	10.2dB
LDPC + CC	0.2	11.5dB
BCH + LDPC	0.255	12.0dB

表XNUMX：さまざまなFECのオーバーヘッドとNCG

上記の表から、ルールを描くように見えます。FECが使用するオーバーヘッドが高いほど、コーディングゲインも高くなります。

FECは、高速通信（25G、40G、および100G、特に40Gおよび100G）に適しています。 送信中は他の要因により光信号が劣化し、受信側の判断が誤ってしまいます。 「1」信号を「0」信号と誤判定したり、「0」信号を「1」信号と誤判定したりする場合があります。 FEC機能は、情報コードを送信側のチャネルエンコーダを介してエラー訂正機能を備えたコードに形成し、受信側のチャネルデコーダは受信したコードをデコードします。 送信で生成されたエラーの数がエラー訂正機能（不連続エラー）の範囲内である場合、デコーダーはエラーを見つけて訂正し、信号の品質を向上させます。

100GQSFP28光モジュールとFEC機能

FEC機能は、ビットエラーを修正するプロセスで必然的にいくつかのパケット遅延を引き起こすため、すべてではありません 100G QSFP28 光モジュールはこの機能を有効にする必要があります。 IEEE標準プロトコルによると、 100G QSFP28 LR4 光モジュールの場合、FECを有効にすることはお勧めしません。また、他の光モジュールにもお勧めします。

異なる会社の100G QSFP28光モジュールは、いくつかの点で異なります。 次の表は、FiberMall 100G QSFP28 光モジュールを使用する場合に FEC 機能を有効にすることが推奨されるかどうかを示しています。

型番	製品記述	FECあり
QSFP28-100G-SR4	100G QSFP28 SR4 850nm 100m MTP / MPOMMFDDMトランシーバーモジュール	NO
QSFP28-100G-LR4	100G QSFP28 LR4 1310nm（LAN WDM）10km LCSMFDDMトランシーバーモジュール	NO
QSFP28-100G-PSM4	100G QSFP28 PSM4 1310nm 500m MTP / MPOSMFDDMトランシーバーモジュール	NO
QSFP28-100G-IR4	100G QSFP28 IR4 1310nm（CWDM4）2km LCSMFDDMトランシーバーモジュール	有り
QSFP28-100G-4WDM-10	100G QSFP28 4WDM 10km LCSMFDDMトランシーバーモジュール	有り
QSFP28-100G-ER4	100G QSFP28 ER4 Lite 1310nm（LAN WDM）40km LCSMFDDMトランシーバーモジュール	有り

表XNUMX：WFiberMall で FEC を使用する場合 100G QSFP28

リンクの両端でのFEC機能の一貫性

インターフェイスのFEC機能は、自動ネゴシエーションの一部です。 インターフェイスで自動ネゴシエーションが有効になっている場合、FEC機能は、ネゴシエーションによるリンクの両端によって決定されます。 一方の端でFEC機能が有効になっている場合は、もう一方の端でもFEC機能を有効にする必要があります。

 スタッキングとFEC機能

インターフェイスがスタック物理メンバーポートとして設定されている場合、FECコマンドはサポートされていません。 逆に、FECコマンドで設定されたインターフェイスは、スタック物理メンバーポートとして設定できません。