Технология FEC (Forward Error Correction) для 400G | FS Сообщество
Отмена
https://media.fs.com/images/community/uploads/post/202205/17/post89-post88-fec-cover-dmzezhj013-atoulankik.jpg

Технология FEC (Forward Error Correction) для 400G

George

Переводчик Руслан Черес
11 май 2022 г.

Быстрое внедрение технологий 400G привело к резкому увеличению требований к полосе пропускания и низкой устойчивости к ошибкам и задержкам при передаче данных. В настоящее время ЦОД переосмысливают конструкцию систем передачи данных, чтобы расширить доступную полосу пропускания при одновременном улучшении качества передачи.

Достижение этой цели может быть довольно сложной задачей, учитывая, что улучшение одного аспекта передачи данных вредит другому. Тем не менее, одно решение выделяется среди остальных тем, что обеспечивает надежную, эффективную и качественную передачу данных. Мы обсудили более подробную информацию о прямом исправлении ошибок (FEC) и технологии 400G в разделах ниже, в том числе о FEC для Ethernet 400 400G.


Что такое Forward Error Correction (FEC)?

FEC (Forward Error Correction) — система исправления ошибок методом упреждения. Применяется для исправления сбоев и ошибок при передаче данных, путем передачи изначально избыточной информации, на основе которой может быть восстановлена первоначальное содержание посылки. Таким образом, приемное оборудование может выявлять и исправлять ошибки, возникающие в канале передачи. FEC резко снижает количество битовых ошибок (BER), что позволяет увеличить расстояние передачи сигнала без регенерации. На практике широко используется в компьютерных ЛВС, LAN и различных телекоммуникационных сетях.

Наряду с разработками первого поколения — ''Рида-Соломона FEC'' и второго поколения — ''EFEC'', которые позволили существенно улучшить производительность для 10G- и 40G-сигналов, было разработано более производительное FEC-решение третьего поколения, обеспечивающее увеличенную дальность и оптимальную производительность для высокоскоростных каналов передачи данных 100G.

Типы ECC

Блочные коды добавляют избыточные блоки битов фиксированного размера в конец исходного сообщения. Они обычно декодируются с помощью hard-decision алгоритмов, которые определяют соответствие битов на основе отношения сигнала к порогу ''один или ноль''.

Сверточные коды непрерывно добавляют избыточные биты и имеют произвольную длину. Они используют soft-decision алгоритмы с дополнительными битами, чтобы определить значение доверительного коэффициента для того же соотношения. Это позволяет значительно увеличить производительность исправления ошибок, но при этом сильно усложняет код.

Лучший метод исправления ошибок объединяет преимущества обоих подходов в схемах каскадного кодирования, в которых сверточный код выполняет первичную коррекцию, а блочный код исправляет оставшиеся ошибки. Такие схемы могут работать в пределах 1-1,5 дБ от предела Шеннона.

Применение FEC

В приложениях волоконно-оптических сетей функция FEC используется для улучшения оптического SNR (OSNR) – одного из ключевых параметров, определяющего максимальную дальность передачи оптического сигнала до точки регенерации. FEC особенно важна для высокоскоростной передачи данных, где требуются усовершенствованные схемы модуляции для минимизации влияния дисперсии. Без включения FEC транспорт 100G был бы ограничен очень короткими расстояниями.

Первым стандартом оптической функции FEC, применяемой в сетях 2,5G и 10G, был блочный код Рида-Соломона (RS). Использование RS-FEC добавило менее 7% избыточной информации и дало улучшение OSNR около 6 дБ, что позволило увеличить дальность передачи информации в 4 раза. Обнаружив, что добавление модернизированной функции FEC — это экономически эффективный путь к улучшению передачи сигналов 10G, поставщики начали предлагать более сложные схемы, названные улучшенным FEC (EFEC). Это дало улучшение OSNR еще на 2 дБ без необходимости увеличения расходов.

Почему сеть 400G требует технологии FEC?

Несколько ЦОДы внедряют 400 Gigabit Ethernet благодаря более высокой скорости сети и расширенным вариантам использования, открывающим новые возможности для бизнеса. Этот стандарт передачи данных 400GE использует технологию PAM4, которая предлагает вдвое большую скорость передачи по сравнению с технологией NRZ, используемой для 100GE.

Повышенная скорость и удобство PAM4 также сопряжены со своими проблемами. Например, скорость передачи PAM4 в два раза выше, чем у NRZ, но уровни сигнала в два раза меньше, чем у технологии 100G. Это ухудшает отношение сигнал-шум (SNR); следовательно, передачи 400G более подвержены искажениям.

Таким образом, forward error correction (FEC) используется для решения проблемы искажения формы сигнала, характерной для передачи 400GE. То есть фактическая скорость передачи по каналу 400G Ethernet составляет 425 Гбит/с, а остальные 25 бит используются для установления технологии FEC. Элементы 400GE, такие как модули DR4 и FR4, имеют ошибки передачи, которые помогает исправить FEC.

Вывод

Передача 400GE предлагает несколько преимуществ для ЦОДов и крупных предприятий, которые полагаются на высокоскоростную передачу данных для эффективной работы. И хотя эта технология 400G очень надежна, она вносит некоторые ошибки передачи, которые можно эффективно устранить с помощью методов прямого исправления ошибок. Есть также некоторые соображения FEC для 400G Ethernet, большинство из которых зависит от вашей уникальной передачи данных и потребностей сети.

38

Вас также может заинтересовать