Präzisions-OT in Lightwave: Sprechen über FEC, 100G-Netzwerke und darüber hinaus

Wenn es um die Übertragung von Datensignalen geht, können verschiedene Faktoren diese verzerren oder, noch schlimmer, sie vollständig daran hindern, ihr Ziel zu erreichen. In einer perfekten Welt würden die Daten, die wir über verschiedene Kommunikationskanäle übertragen, immer vollständig und unverfälscht ankommen – genau so, wie wir sie senden. In Wirklichkeit ist dies einfach nicht der Fall. Unser leitender Systemingenieur Jerry Colachino, untersuchte das Thema Forward Error Correction (FEC) im Zusammenhang mit der Glasfaservernetzung der nächsten Generation für Lightwave. Insbesondere schrieb er über die Rolle, die der FEC-Einsatz bei der Optimierung der Kanalkapazitäten für die Unterbringung von Wellenlängen spielt 100G, 200G und 400G Netzwerke.

Wenn es um die genaue Übertragung von Daten geht, können Netzwerkbetreiber gleichzeitig sowohl Originaldaten als auch redundante Bits oder Fehlerkorrekturcodes (ECCs) über dieselben Pfade an den Empfänger senden. Aber hier kommen wir zu einem wichtigen Kompromiss. Da zuverlässige Codes komplex sind und viele redundante Bits enthalten, nehmen sie viel Platz im Übertragungskanal ein. Dies bedeutet geringere Datenübertragungsraten, obwohl das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) verbessert wird. Für Betreiber von Glasfasernetzen mit längeren Strecken geht es jedoch vor allem um die Verbesserung des optischen SNRs, da dies direkten Einfluss darauf hat, wie weit Wellenlängen zurückgelegt werden können, bevor sie erzeugt werden müssen.

Hier kommen FEC-Einsätze in Glasfasernetzen ins Spiel. Durch die Kodierung der ursprünglichen Daten/Nachrichten vor der Übertragung mit redundanten Daten können Netzbetreiber optische SNRs reduzieren und dadurch die Wellenlängen-Reichweite deutlich erhöhen. Im Grunde geht es darum, die Kapazität und sogar die Datenübertragungsraten der bestehenden Infrastruktur zu maximieren und gleichzeitig wirtschaftlich zu bleiben.

Erinnern Sie sich an das Shannon-Limit – die theoretische maximale Informationsübertragungsrate für einen Kanal mit einem bestimmten Grundrauschpegel? Nun, es stellt sich heraus, dass Glasfasernetzwerkadministratoren durch die Verwendung von FEC-Algorithmen zur Erstellung von ECCs ihren Betrieb dieser Grenze wirklich nahe bringen können. Jerry weist darauf hin, dass ECCs zwar entweder als Block- oder Faltungscodes vorliegen, die durch Hard-Decision- bzw. Soft-Decision-Algorithmen dekodiert werden, die Verwendung beider zusammen jedoch eine Leistung von etwa 1 bis 1,5 dB des Shannon-Grenzwerts erreichen kann.

Während wir in die Ära der Ultrahochgeschwindigkeits- und Hochleistungsnetzwerke der nächsten Generation eintreten, erfreuen sich Soft-Decision-Forward-Error-Correction-Lösungen (SD-FEC) wachsender Beliebtheit. Obwohl sie etwas teurer sind als Hard-Decision-Algorithmen, da sie einen Byte-Overhead von etwa 20% erzeugen, sind die Gewinne beträchtlich. Jerry gibt an, dass bei einem 100G-Netzwerk bereits eine Verstärkung von 1 bis 2 dB zu einer um 20% bis 40% größeren Reichweite führt.

Software-Defined Optical Networking (SDON) bietet eine neue Möglichkeit, verbesserte Verstärkung mit Overhead in Einklang zu bringen, und wird immer mehr zu einer attraktiven Option. Hier bietet SDON Betreibern die Möglichkeit, FEC-Kerne zu konfigurieren und zwischen den beiden Overheads zu wechseln, die mit Hard- und Soft-Decision-Algorithmen verbunden sind. Auf jeden Fall erhalten Netzbetreiber dank moderner technischer Fortschritte das, was sie brauchen: die Möglichkeit, Kanalkapazitäten für 200G- und 400G-Wellenlängen zu optimieren. Lesen Sie Jerrys vollständigen Artikel hier und teilen Sie uns Ihre Meinung mit!