1. Gigalight 커뮤니티
  2. 블로그
  3. 기술

100G 네트워크 및 그 이후의 FEC

FEC (Forward Error Correction)는 "잡음이 많은"통신 채널을 통한 데이터 신호 전송을 보장하기 위해 다양한 상황에서 사용됩니다. 이 기술의 배경은 중복 데이터로 전송하기 전에 원본 메시지를 인코딩하는 것입니다. 이 데이터는 데이터와 함께 전달되고 수신자에 의해 디코딩되는 FEC 알고리즘 구성표에 의해 생성 된 ECC (Error Correcting Code)입니다. 수신 측에서는 오류를 수정할 기회가 주어 지므로 비트 오류율 (BER)이 감소되고 안정성이 향상됩니다.

중복 비트는 원래 데이터와 동일한 경로를 통해 전송되므로 보호하도록 설계되었으므로 비트 오류와 데이터 속도간에 균형이 있습니다. 보다 신뢰할 수있는 코드는보다 복잡한 비트로 재생되는 경향이 있습니다. 전송 채널에서 더 많은 공간을 차지함으로써, 이러한 코드는 수신 된 신호 대 잡음비 (SNR)를 향상 시키더라도 데이터 전송 속도를 낮출 수 있습니다.

이 절충안과 관련된 핵심 개념은 채널 용량이라고도하는 섀넌 한도라고합니다. 정보 이론 개척자 인 Claude Shannon의 이름으로, 이것은 기본 소음 수준을 가진 채널에 대한 이론적 인 최대 정보 전송 속도입니다.

ECC 유형

다양한 ECC가 개발되었지만 일반적으로 두 가지 주요 유형으로 분류 할 수 있습니다 : 블록 및 컨벌루션. 블록 코드는 초기 메시지의 끝에 고정 크기 블록으로 중복 비트를 추가합니다. 이들은 일반적으로 "1 또는 0"임계 값에 대한 신호의 관계를 기반으로 비트 통신을 결정하는 하드 결정 알고리즘에 의해 디코딩됩니다.

대조적으로, 컨벌루션 코드는 연속적으로 여분의 비트를 부가하고 임의의 길이를 갖는다. 이들은 추가 비트를 갖는 연 판정 알고리즘을 사용하여 신호가 동일한 임계 값과 관련된 위치에 대한 "확실성 요소"를 제공합니다. 이렇게하면 오류 수정 성능이 훨씬 향상되지만 코드의 복잡성이 크게 증가합니다.

두 가지 방법 중 가장 좋은 방법은 컨볼 루션 코드가 기본 수정 작업을 수행하고 블록 코드가 나머지 오류를 포착하는 연결 코드 체계에서 두 유형을 결합하는 것입니다. 이러한 방식은 약 1dB에서 1.5dB의 Shannon 한계 내에서 수행 할 수 있습니다.

끝까지 가려

광섬유 네트워킹의 맥락에서, FEC는 광 SNR (OSNR)을 처리하는 데 사용됩니다 - 파장이 재생을 필요로하기 전에 얼마나 멀리 이동할 수 있는지를 결정하는 핵심 매개 변수 중 하나입니다. FEC는 고속 데이터 속도에서 특히 중요합니다. 고속 데이터 속도에서는 주파수 그리드와의 분산 및 신호 대응을 최소화하기 위해 고급 변조 방식이 필요합니다. FEC의 통합없이 100G 수송은 극히 짧은 거리로 제한됩니다.

2.5G 및 10G 네트워크에서 사용되는 광학 FEC의 첫 번째 표준은 RS (Reed-Solomon) 블록 코드입니다. RS-FEC를 사용하면 바이트 OverHead (OH)가 7 %보다 약간 더 작아졌으며 6dB (대략 4 배의 파장 이동 거리) 정도의 순 OSNR 향상이 나타났습니다. 더 강력한 FEC를 추가하는 것이 10G 결과를 개선하는 데 비용 효율적인 방법이라는 것을 알게 된 공급 업체는 Enhanced FEC (EFEC)라는 브랜드 알고리즘을 제공하기 시작했습니다. 오버 헤드를 늘리지 않고도 약 2 데시벨의 이득을 얻을 수있었습니다.

이러한 맥락에서 사용될 수있는 하나의 ECC는 저밀도 패리티 검사 (LDPC) 코드이다. 용량이 거의없는 성능을 위해 설계된 LDPC는 반복 된 연 판정을 사용하여 병렬로 디코딩되는 여러 SPC (Single Parity Check) 코드로 구성된 블록 코드입니다. 또 다른 옵션 인 터보 코드는 두 개 이상의 비교적 간단한 컨볼 루션 코드와 인터리빙으로 작성된 블록 코드로보다 균일 한 오류 분포를 생성합니다. 터보 코드는 섀넌 한도의 몇 분의 1 데시벨 이내에 수행 할 수 있습니다.

소개 될 새로운 ECC 중 하나는 물리 채널을 가상 외부 채널로 변환하기 위해 재귀 적 연결을 사용하는 블록 코드 인 폴라 코드입니다. 충분한 재귀 후에, 가상 채널은 높은 신뢰도 또는 낮은 신뢰도를 나타 내기 위해 분극화됩니다. 그런 다음 가장 신뢰할 수있는 채널에 데이터 비트를 할당 할 수 있습니다. 이론적으로 폴라 코드는 풀 채널 용량을 달성 할 수 있지만 그렇게해야하는 블록의 크기는 실제 애플리케이션에 실용적인 도전 과제입니다.

기대

높은 전송 속도에 대한 요구가 계속됨에 따라 SD-FEC (Soft-Decision Forward Error Correction) 방식이 널리 보급되었습니다. 20 % 주변의 바이트 오버 헤드가 필요할 수 있습니다. 원래 RS 코딩 스키마의 약 3 배에 달하는 수의 오버 헤드가 필요할 수 있습니다. 고속 네트워킹의 맥락에서 그들이 얻는 이득은 상당합니다. 예를 들어, 1G 네트워크에서 2dB에서 100dB까지의 결과를 가져 오는 FEC는 20 %에서 40 %의 도달 범위로 변환됩니다.

FEC 배포를위한 또 다른 영향력있는 요인은 물리적 채널 매개 변수에 적응하여 리소스를보다 효율적으로 제공 할 수있는 구성 요소를 생성 한 SDON (Software-Defined Optical Networking)의 출현입니다. FEC 방식과 FEC 오버 헤드는 모두 SDON에서 최적화 된 여러 요소 중 하나입니다. 예를 들어 구성 가능한 FEC 코어는 7 %와 20 % 사이에서 전환 할 수 있습니다. 두 개의 OH는 각각 하드 및 소프트 결정 알고리즘과 관련됩니다. 전송 속도 및 QAM (Quadrature Amplitude Modulation)과 같은 기타 구성 가능한 매개 변수가 고려되면 200G, 400G 및 그 이상의 파장을 수용 할 수있는 채널 용량을 최적화하는 것이 점점 더 가능 해집니다.

이 기사는에서있다 승인 후 출판 됨. 그것은 나타내지 않는다. Gigalight 커뮤니티의 입장. 재현하기 전에 원저자에게 문의하십시오.

문의하기

이메일 : sunwf@gigalight.com