FEC und seine Vorteile für optische Transceiver mit 40 km Reichweite

Viele von uns kennen die Vorwärtsfehlerkorrektur (Forward Error Correction, FEC) bereits, da sie in der Netzwerk- und Datenkommunikationsbranche weit verbreitet ist. Man findet sie in der Weltraumkommunikation, in drahtlosen Netzwerken, Barcode-Scannern, Unterwasser-Glasfasernetzen und sogar in CD-Spielern. In diesem Beitrag werden wir ihre entscheidende Rolle erörtern, die Transceivern hilft, größere Reichweiten zu erzielen.

FEC (Forward Error Correction) ist ein Verfahren, bei dem von einem digitalen Datensender Prüfbits in den Datenstrom eingefügt werden. Der Empfänger verwendet die Informationen der Prüfbits zur Erkennung und Behebung von Fehlern. Anschließend werden die Prüfbits entfernt, und nur die erforderlichen Daten werden umgewandelt und in ihrer jeweiligen Form, z. B. als Sprache oder Video, weitergegeben. In einem System, in dem FEC verwendet wird, erkennt und korrigiert der Empfänger Fehler in Echtzeit während der Datenübertragung. Diese Methode der Fehlererkennung und -korrektur kann jedoch nur in digitalen Systemen und nicht in analogen Kommunikationssystemen eingesetzt werden.

• Es reduziert Übertragungsfehler erheblich
• Durch FEC ist eine Erweiterung der Reichweite möglich
• FEC hilft bei der Reduzierung des Stromverbrauchs
• Es verbessert den Systemdurchsatz

FEC ist in fast allen digitalen Kommunikationssystemen mit hohem Datenaufkommen zu finden, wie z. B. Fernfunk, Satellitenübertragung, Mobiltelefonie und Spreizspektrumkommunikation. FEC wird für Anwendungen empfohlen, bei denen Verzögerungen durch erneute Übertragungsanfragen nicht toleriert werden können, z. B. bei Steuerungsanwendungen und medizinischen Telemetriesystemen.

Die Bitfehlerrate ist definiert als die Anzahl der Fehler, die bei einer bekannten Anzahl von Bits auftreten. Die BER zeigt die Wirksamkeit eines FEC-Systems an. Beispielsweise kann ein digitales Kommunikationssystem, das vor der Implementierung von FEC mit einer Fehlerrate von 1 Bit pro 100 arbeitet, nach dem Einsatz von FEC eine gleichwertige Leistung wie 1 Bit pro 10.000 Bits aufweisen.

Im September 2017 stellte Cisco einen neuen optischen Transceiver mit großer Reichweite (ER4-Lite) im QSFP28-Formfaktor vor. Der ER4-Lite unterstützt eine Reichweite von 40 km, vorausgesetzt, die Host-Plattform an beiden Enden ist in der Lage, FEC zu kodieren und zu dekodieren.

Diese "Lite"-Version unterscheidet sich vom regulären 100GBASE-ER4-Transceiver in Bezug auf den Stromverbrauch und den Formfaktor, da er im Gegensatz zum regulären 100G 40km IEEE-standardisierten Transceiver, der im CFP-Formfaktor geliefert wird, im QSFP28-Formfaktor verpackt werden kann.

Die Bereitstellung von FEC auf Host-Plattformen ist bereits auf allen Cisco-Routern und -Switches mit QSFP28-Ports verfügbar, da sie eine Voraussetzung für alle IEEE- und Nicht-IEEE-Standards wie PSM4 MSA und CWDM4 MSA ist.

• FEC ist ein effizienter Mechanismus, der die Integrität der Übertragung innerhalb eines digitalen Kommunikationssystems gewährleistet.
• In Glasfaserkommunikationssystemen hilft FEC dabei, größere Reichweiten zu erzielen.
• Ciscos 100G QSFP100 "ER4-Lite steckbarer optischer Transceiver nutzt FEC für die Einrichtung von 40km-Links.