100G DWDM优化OSNR的技术

　　第一代的为满足ITUTG.975规定的带外FEC，采用RS(255,239)方式使用7%的开销，净编码增益为6-7DB。这个方案广泛适用于2004年前的2.5G 和10G DWDM。第二代FEC采用G.975.1标准，自2004年开始启动正式商用，采用级联编码技术，增益可达到8-9db。当然编码增益的提高同时也带来了FEC算法复杂度增加。第二代 FEC技术也跟随芯片技术发展经历了两个阶段，一个为30万门以上电路FPGA搭建时代，一个为百万门规模的ASIC单一芯片时代。普遍认为，基于100G系统会迎来第三代FEC技术。具体实现方案既可以延续ITU-T G .975.1标准，但将原先的7%开销比提升到20%开销的实现高性能硬判决FEC，也即超强AFEC方案，这样也可将编码增益提升到10-11 db。这个利旧方案基于10G和40G WDM系统中规模应用的硬判决(HD-FEC)算法，十分成熟，易于工程大规模实施。方案之二就是有厂商提出的希望使用软判决SD-FEC技术，例如Turbo 码、LDPC 码和TPC码，通过20%甚至20%以上的开销比，以获得10-11db的编码增益。

　　作为新实现方案，软判决和对应的码型毫无疑问成为业界当之无愧的重点。下表二引用了来标准机构给出的软判决和普通硬判决的净增益对比。可以看到开销（冗余度）不一样，同样是软判决达到的效果也差距较大，编码冗余度越大则能获得更多的净增益。OIF建议软判决FEC开销比小于20%，低于20%开销比时净增益随着冗余度增加而增大，而超过后受错误平层影响而增益反而下降。在7%开销时，软判决复杂度远超过硬判决，但复杂度换取的的增益却十分有限，所以并不建议使用软判决。因此，从这个对比表，可以直观的看出并不是软判决出现之后，硬判决将退出历史舞台，软硬结合才是可行的方案。

表二　软硬判决的增净益对比表

　　在软判决具体的码型方案中，无论是LDPC码还是TPC方案，均需要OTU上完成大量的硬件计算来支撑性能。为捕捉信号远离介于0和1之外的信号而做出正确的判决，译码器的比特吞吐量也是硬判决的好几倍。其在复杂度上也要考虑由于信道劣化特征，即0和1信号的随机裂化而造成的噪声概率分布的变化。所以，对应系统的算法复杂性大为增加。更重要的是，由于启用软判决后线路速度从7%开销的112Gbit/s速度上升到基于20%开销冗余的128Gbit/s后，对后级ADC器件的采样率要求从56GHZ提升到65GHZ，DSP的计算能力也要从千万门电路往数千万门级大跃进，系统关键芯片的搭建也将从基于100G转变为超100G甚至400G而设计。最后，由于速率的提高必然带来谱宽的变化，这必然也会在非线性、滤波效应以及ROADM直通方面带来连锁影响，这些均在研究中。