光传输系统中FEC的研究与应用分析

吴颖

【摘要】 前向纠错技术（FEC）是一种诞生较早的通信纠错技术，其已经广泛应用到数字通信过程中，提高通信的可靠性和安全性。光传输系统采用的FEC技术包括带内FEC技术、带外FEC技术、超级FEC技术，这些技术能够采用强化光传输系统的数据传输可靠性，具有重要的作用。

【关键词】 光传输系统 FEC 信号传输 误码率

一、引言

前向纠错（Forward Error Correction，FEC）是一种协议技术，其可以通过在传输码列中加入冗余纠错码，可以大幅度降低接收端的OSNR容限，减少误码率和发射功率[1]。在光纤传输系统中，FEC技术已经得到了广泛的应用，这一技术的产生和发展源于通信系统自身传输的需求，其可以有效的提高光纤信号传输的信道，信号在各个媒体传输过程中总会产生各类型的畸变和非等时时延，对于信号产生误码率和抖动都可以将最终的结果反映在系统误码率上、FEC技术能够解决长距离、超长距离、大容量DWDM光纤通信系统的光纤色散、信号衰减、信道噪声以及多根光纤之间的干扰，大大的降低了各个系统之间的性能，为了能够提高系统中各个信号的可靠性，可以有效延长数据的传输距离[2]。

二、光传输系统中的FEC技术研究

1、带内FEC技术。带内FEC可以将FEC冗余监督位置定义在SDH原有帧格式开销位置上，这样就不需要增加任何的带宽资源，使用SDH帧中相关开销字节装载FEC码的监督码元，带内FEC可以有效的应用在4路OC-48或STM-16、单路OC-192或STM-64信号中，使得光传输系统的信号速率达到10Gbps[3]。带内FEC采用可纠3个比特错误速率，如果经过交织处理就可以使得带内FEC可纠正单个接收码组中的任意3个比特的错误，并且有效提高数据传输速率，纠正STM-16的长度可以达到24位置比特、带内FEC在使用过程中不需要改变SDH原有帧结构，可以有效的与FEC相互兼容，纠错使用中，为了让接收机区分发送端是否使用FEC，在开销中增加两个比特的FEC状态指示器（FSI），如果FSI位置置为零，则表明其使用了FEC，如果FSI位置置为00，则表示系统未使用FEC。

2、带外FEC。随着光线网络速率的快速提升，带内FEC纠错能力有限，无法满足用户需求，针对DWDM光传输网络2.5/10/40Gbps的系统提出了带外FEC[4]。带外是指为了实现光传输系统的较高纠错能力，其增加的冗余校验位不是像带内FEC那样插入到原有帧格式的空闲位置中，将监控位置内容附加在数据帧的后面，需要附加带宽资源占用率。带外FEC可以采用Reed-Solomon码，增加了编码冗余度，提高了编码灵活性，可以更好的应用与高速率光传输系统的纠错。

3、超级FEC。随着光传输系统光通道密度的增加，光传输系统中光信号的频谱也随之扩展，使得临近信道的性能逐渐恶化，光通道密度的大幅度增加，使得光纤信号传输错误几率严重增加。FEC编码增益可以减轻光传输系统的串扰营销，使用级联码、迭代译码等技术进行编译码方案被称为超级FEC方案，相关的码型包括分组Turbo码、RS级联码、Coppa码等[5]。超级FEC的编译码采用了先进的交织迭代译码技术，因此可以大幅度增加延时，这个方案应用于时延要求较高、编码增益要求特别高的光纤传输系统，如果编码增益要求不高，不期望大幅度调整现有系统，可以对带内FEC进行平滑升级，进而实现超级FEC。

三、光传输系统中FEC技术应用

光纤通信发展迅速，传输距离和容量也在大幅度上升，由于噪声、非线性效应、色度色散和偏振模色散等功能的严重影响，高速率、长距离通信发展和应用受到了限制，为了补偿光信号存在的不足，数据传输可以采用光纤通信技术。随着FEC技术的改进和发展，应用方式灵活，并且有效降低了施工成本。带内FEC应用模式主要为BCH-1、BCH-2、BCH-3；带外FEC典型应用模式为RS-1、RS-2、RS-3、RS-4、RS-5、RS-6、RS-7和RS-8。FEC编码是一种信道编码技术、容易降低误码率，光传输系统工作在一个误码率较高的情况下，能够有效的放宽高速光纤通信系统对各个器件性能的具体的要求，从而降低了系统造价，适应长距离通信传输。FEC技术已经在深空通信、移动通信、卫星通信和计算机网络中得到了广泛的应用。

四、 结束语

光纤通信具有速率高、大容量、抗干扰、维护成本低等优点，广泛的应用于有线传输，长距离的光纤传输衰减、干扰能够导致在中途增加光放大器提升了成本，而FEC技术则能够节省成本，提高数字通信纠错的能力，大幅度提升数据通信成本，具有较为重要的作用。

参 考 文 献

[1] 朱博， 孟李林， 李小龙，等. OTN中FEC的优化设计及实现[J]. 电子科技， 2015， 28（2）：55-58.

[2] 刘磊. DVB-T2系统FEC处理器的设计与实现[D]. 武汉理工大学， 2014.

[3] 张进坡， 李兴明. 光传输系统中的super-FEC技术[J]. 光通信技术， 2003， 27（9）：11-14.

[4] 袁建国， 张本， 梁天宇，等. 光传输系统中的新颖超强FEC级联码[J]. 北京邮电大学学报， 2009， 32（6）：105-108.

[5] 黄誉， 李恩， 王永. 一种基于级联编解码的FEC设备实现技术[J]. 光通信技术， 2013（8）.