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前向纠错(FEC)已经被集成为10 gbit以太网的一个必要的附件,并且被认为是任何运行速度超过10 gbit的系统的必要条件,特别是在下一代以太网速度为40和100 gbit /s的情况下。FEC依赖于在与消息相同的信道中发送冗余数据的标准化方法,提供了一种方法,在信道损坏时接收方可以通过该方法恢复信息。FEC的实际工作始于20世纪50年代早期理查德·汉明(Richard Hamming)的工作,他的代码成为了固态存储器中纠正错误的标准手段。
21世纪的系统设计人员可以在两种FEC方法中进行选择,一种是主要在芯片级硬件中实现的硬决策方法,另一种是软决策FEC方法,它是在软件和asic或fpga的结合中实现的。Vitesse半导体公司开发了一种有前途的新的艰难决策FEC方法,使用连续交错(CI),特别是CI- bose – chaudhuri – hocquenghem或CI- bch编码。虽然没有单一的FEC代码适合所有的应用,但CI-BCH具有广泛应用于线卡和开关应用的前景。
FEC的起源可以追溯到克劳德·香农(Claude Shannon) 1948年对通信信道噪声的研究,与此同时,蓝冠注册 香农提出了“熵”的概念。香农提出了将采集到的错误数据前馈给接收方的概念,这是基于在有噪声信道中传输数据和接收数据的比较。香农的工作需要外部观察者(或测试设备)的存在来分析信道,高速光网络代替了奇偶校验码,随数据一起传输,蓝冠招商允许接收器评估传输错误。在运行于10 gbit /s以上的现代网络中,如果不执行FEC,光信噪比就足以严重地侵蚀性能。
服务供应商在实施光纤FEC方面已经有20年的经验,最早是在1990年代早期的超长海底光缆。卷积码和分组码都可以作为FEC奇偶性数据的基础。卷积码利用卷积或数学运算,在两个单独的函数上执行,类似于交叉相关。这些编码在无线射频网络中很流行,但由于延迟和误码率限制,很少在光网络中使用。
为了寻找在超大规模集成电路硅中实现FEC的最佳方案,对分组码的研究在20世纪90年代后期得到了扩展。在分组码中,诸如连接码、turbo码和低密度对偶校验(LDPC)码等衍生代码都已在基于硬件的实现中进行了测试。
在过去的十年里,FEC的“阵营”已经习惯了使用硬决策和软决策算法。首先发展的是艰难决策方法。使用这些方法的硬线解码器可以确定每个输入和输出数据对应的是0还是1。没有迹象表明这个二元决策的可靠性。软决策算法与模糊逻辑有某种相似之处,即创建二进制向量区域,表示所检查的信息位代表0或1的概率。准确地说,译码器设置了2N-1个决策阈值,其中N表示量化比特数。
传统上,FEC代码被分为不同的代,从早期第一代里德-所罗门代码开始。编码的有效性通常是根据它们的净编码增益(NCG)来判断的,NCG表示总编码增益(dB),减去由于消息中冗余开销而增加的比特率(dB)。第一代里德-所罗门码在20世纪90年代早期用于潜艇传输系统,并且只使用了单量化位采样。
在90年代后期光通信蓬勃发展期间,波分多路复用(WDM)的兴起促使人们寻找更有效的FEC码,而第二代FEC是基于连接码的使用。通过交错和迭代译码技术增强了BCH等基本码类。这第二代的硬决策代码使NCG达到8分贝以上,尽管很少有第二代硬决策代码被证明接近10分贝。