ITU-T G 975 FRENCH-2000 Forward error correction for submarine systems《海底系统的前向纠错 系列G 传输系统和媒体数字系统和网络 数字段和有线数字系统 海底光缆系统 15号研究组 24pp》.pdf

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1、 UNION INTERNATIONALE DES TLCOMMUNICATIONS UIT-T G.975 SECTEUR DE LA NORMALISATION DES TLCOMMUNICATIONS DE LUIT (10/2000) SRIE G: SYSTMES ET SUPPORTS DE TRANSMISSION, SYSTMES ET RSEAUX NUMRIQUES Sections numriques et systmes de lignes numriques Systmes sous-marins cbles optiques Correction directe d

2、erreur pour les systmes sous-marins Recommandation UIT-T G.975 (Antrieurement Recommandation du CCITT) RECOMMANDATIONS UIT-T DE LA SRIE G SYSTMES ET SUPPORTS DE TRANSMISSION, SYSTMES ET RSEAUX NUMRIQUES CONNEXIONS ET CIRCUITS TLPHONIQUES INTERNATIONAUX G.100G.199 CARACTRISTIQUES GNRALES COMMUNES TOU

3、S LES SYSTMES ANALOGIQUES COURANTS PORTEURS G.200G.299 CARACTRISTIQUES INDIVIDUELLES DES SYSTMES TLPHONIQUES INTERNATIONAUX COURANTS PORTEURS SUR LIGNES MTALLIQUES G.300G.399 CARACTRISTIQUES GNRALES DES SYSTMES TLPHONIQUES INTERNATIONAUX HERTZIENS OU SATELLITES ET INTERCONNEXION AVEC LES SYSTMES SUR

4、 LIGNES MTALLIQUES G.400G.449 COORDINATION DE LA RADIOTLPHONIE ET DE LA TLPHONIE SUR LIGNES G.450G.499 EQUIPEMENTS DE TEST G.500G.599 CARACTRISTIQUES DES SUPPORTS DE TRANSMISSION G.600G.699 EQUIPEMENTS TERMINAUX NUMRIQUES G.700G.799 RSEAUX NUMRIQUES G.800G.899 SECTIONS NUMRIQUES ET SYSTMES DE LIGNES

5、 NUMRIQUES G.900G.999 Gnralits G.900G.909 Paramtres pour les systmes cbles optiques G.910G.919 Sections numriques dbits hirarchiss multiples de 2048 kbit/s G.920G.929 Systmes numriques de transmission par ligne dbits non hirarchiss G.930G.939 Systmes de transmission numrique par ligne supports MRF G

6、.940G.949 Systmes numriques de transmission par ligne G.950G.959 Section numrique et systmes de transmission numriques pour laccs usager du RNIS G.960G.969 Systmes sous-marins cbles optiques G.970G.979 Systmes de transmission par ligne optique pour les rseaux locaux et les rseaux daccs G.980G.989 Rs

7、eaux daccs G.990G.999 Pour plus de dtails, voir la Liste des Recommandations de lUIT-T. UIT-T G.975 (10/2000) i Recommandation UIT-T G.975 Correction directe derreur pour les systmes sous-marins Rsum La prsente Recommandation traite essentiellement de limplmentation dune fonction de correction direc

8、te derreur (FEC, forward error correction) dans les systmes sur cble sous-marin fibres optiques plusieurs gigabits par seconde. Les applications vises dans la prsente Recommandation sont des systmes rpteurs amplifis optiquement et des systmes optiques sans rpteurs (dcrits dans lUIT-T G.973 3). Lutil

9、isation de cette fonction FEC dans lquipement de transmission terminal sous-marin nest pas obligatoire. Source La Recommandation UIT-T G.975, rvise par la Commission dtudes 15 de lUIT-T (1997-2000), a t approuve par lAssemble mondiale de normalisation des tlcommunications (Montral, 27 septembre 6 oc

10、tobre 2000). ii UIT-T G.975 (10/2000) AVANT-PROPOS LUIT (Union internationale des tlcommunications) est une institution spcialise des Nations Unies dans le domaine des tlcommunications. LUIT-T (Secteur de la normalisation des tlcommunications) est un organe permanent de lUIT. Il est charg de ltude d

11、es questions techniques, dexploitation et de tarification, et met ce sujet des Recommandations en vue de la normalisation des tlcommunications lchelle mondiale. LAssemble mondiale de normalisation des tlcommunications (AMNT), qui se runit tous les quatre ans, dtermine les thmes dtude traiter par les

12、 Commissions dtudes de lUIT-T, lesquelles laborent en retour des Recommandations sur ces thmes. Lapprobation des Recommandations par les Membres de lUIT-T seffectue selon la procdure dfinie dans la Rsolution 1 de lAMNT. Dans certains secteurs des technologies de linformation qui correspondent la sph

13、re de comptence de lUIT-T, les normes ncessaires se prparent en collaboration avec lISO et la CEI. NOTE Dans la prsente Recommandation, lexpression “Administration“ est utilise pour dsigner de faon abrge aussi bien une administration de tlcommunications quune exploitation reconnue. DROITS DE PROPRIT

14、 INTELLECTUELLE LUIT attire lattention sur la possibilit que lapplication ou la mise en uvre de la prsente Recommandation puisse donner lieu lutilisation dun droit de proprit intellectuelle. LUIT ne prend pas position en ce qui concerne lexistence, la validit ou lapplicabilit des droits de proprit i

15、ntellectuelle, quils soient revendiqus par un Membre de lUIT ou par une tierce partie trangre la procdure dlaboration des Recommandations. A la date dapprobation de la prsente Recommandation, lUIT avait t avise de lexistence dune proprit intellectuelle protge par des brevets acqurir pour mettre en u

16、vre la prsente Recommandation. Toutefois, comme il ne sagit peut-tre pas de renseignements les plus rcents, il est vivement recommand aux responsables de la mise en uvre de consulter la base de donnes des brevets du TSB. UIT 2001 Droits de reproduction rservs. Aucune partie de cette publication ne p

17、eut tre reproduite ni utilise sous quelque forme que ce soit et par aucun procd, lectronique ou mcanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans laccord crit de lUIT. UIT-T G.975 (10/2000) iii TABLE DES MATIRES Page 1 Domaine dapplication 1 2 Rfrences normatives 1 3 Termes et dfinitions 1 4

18、 Abrviations 2 5 Caractristiques de la fonction FEC . 2 5.1 Principes gnraux de la fonction FEC. 2 5.2 Capacit de contrle des erreurs . 3 5.3 Intrt de la fonction FEC pour les systmes sous-marins . 4 5.4 Canaux entre terminaux 4 6 Dfinition de la fonction FEC. 4 6.1 Dfinitions 4 6.2 Algorithme de co

19、rrection directe derreur. 4 6.3 Proprits du code RS(255,239) . 5 6.4 Structure de trame FEC. 5 6.4.1 Architectures du codeur et du dcodeur FEC 5 6.4.2 Structure de verrouillage de trames . 8 6.4.3 Embrouillage . 8 6.4.4 Taux de redondance. 8 7 Efficacit de la fonction FEC 9 7.1 Efficacit thorique de

20、 la fonction FEC . 9 7.2 Gain de codage 10 Appendice I Structure (facultative) de trame FEC . 11 I.1 Architecture de codeur FEC et de dcodeur FEC. 11 I.2 Structure de verrouillage de trames 14 I.3 Embrouillage. 14 I.4 Taux de redondance 15 UIT-T G.975 (10/2000) 1 Recommandation UIT-T G.975 Correctio

21、n directe derreur pour les systmes sous-marins 1 Domaine dapplication La prsente Recommandation traite essentiellement de limplmentation dune fonction de correction directe derreur (FEC) dans les systmes sur cble sous-marin fibres optiques plusieurs gigabits par seconde. Les applications vises dans

22、la prsente Recommandation sont des systmes rpteurs amplifis optiquement et des systmes optiques sans rpteurs (dcrits dans lUIT-T G.973 3). Lutilisation de cette fonction FEC dans lquipement de transmission terminal sous-marin ne doit pas tre considre comme obligatoire. La prsente Recommandation na p

23、as pour objet de chercher obtenir la compatibilit transversale du systme. Par consquent, la slection des structures de trames FEC qui y sont dcrites est un sujet dingnierie en commun. Les dbits de transmission examins dans la prsente Recommandation sont 2,5 Gbit/s STM-16 (UIT-T G.707 1) et des multi

24、ples entiers de 2,5 Gbit/s (affluents STM-16 entrelacs). Le paragraphe 5 prsente les principales caractristiques de la fonction FEC implmente dans les systmes sous-marins, notamment le contrle des erreurs. Le paragraphe 6 fournit la dfinition de lalgorithme de correction directe derreur utiliser qui

25、 est un code de Reed-Solomon (RS) et donne des indications pour limplmentation de cet algorithme dans les quipements de transmission terminaux sous-marins (TTE, terminal transmission equipment). Le paragraphe 7 est consacr la mesure de lefficacit de ce code de Reed-Solomon et du gain escompt en ce q

26、ui concerne le bilan de puissance de transmission optique. 2 Rfrences normatives La prsente Recommandation se rfre certaines dispositions des Recommandations UIT-T et textes suivants qui, de ce fait, en sont partie intgrante. Les versions indiques taient en vigueur au moment de la publication de la

27、prsente Recommandation. Toute Recommandation ou tout texte tant sujet rvision, les utilisateurs de la prsente Recommandation sont invits se reporter, si possible, aux versions les plus rcentes des rfrences normatives suivantes. La liste des Recommandations de lUIT-T en vigueur est rgulirement publie

28、. 1 UIT-T G.707 (1996), Interface de nud de rseau pour la hirarchie numrique synchrone. 2 UIT-T G.972 (1997), Dfinition des termes relatifs aux systmes de transmission par cbles sous-marins fibres optiques. 3 UIT-T G.973 (1996), Caractristiques des systmes en cbles sous-marins fibres optiques sans r

29、pteurs. 3 Termes et dfinitions La prsente Recommandation utilise les termes suivants dfinis dans dautres Recommandations: hirarchie numrique synchrone (SDH, synchronous digital hierarchy): se reporter lUIT-T G.707 1. module de transport synchrone (STM, synchronous transport module): se reporter lUIT

30、-T G.707 1; 2 UIT-T G.975 (10/2000) systme sur cble sous-marin fibres optiques: se reporter lUIT-T G.972 2; quipement terminal de transmission (TTE, terminal transmission equipment): se reporter lUIT-T G.972 2; bilan de puissance optique: se reporter lUIT-T G.972 2; canal de service: se reporter lUI

31、T-T G.972 2; canal de liaison entre oprateurs: se reporter lUIT-T G.972 2; taux derreur en ligne: se reporter lUIT-T G.972 2; correction directe derreur (FEC): se reporter lUIT-T G.972 2; trame FEC: se reporter lUIT-T G.972 2; codeur FEC: se reporter lUIT-T G.972 2; dcodeur FEC: se reporter lUIT-T G

32、.972 2. 4 Abrviations La prsente Recommandation utilise les abrviations suivantes: BER taux derreur sur les bits (bit error ratio) EDFA amplificateur de fibre dope lerbium (erbium-doped fibre amplifier) FEC correction directe derreur (forward error correction) GF champ de Gallois (Galois field) RS R

33、eed-Solomon 5 Caractristiques de la fonction FEC 5.1 Principes gnraux de la fonction FEC La fonction FEC dfinie dans la prsente Recommandation est fonde sur le STM-16. Lorsquon entrelace M (nombre entier diffrent de 0) signaux STM-16 pour obtenir M dbits de transmission 2,5 Gbit/s, le codage est eff

34、ectu avant lentrelacement des M affluents STM-16 et le dcodage est effectu aprs le dsentrelacement du signal de ligne optique. La fonction FEC comprend essentiellement: un codeur FEC dans lquipement terminal de transmission (TTE) metteur qui accepte les bits dinformation et ajoute des symboles redon

35、dants calculs, produisant ainsi des donnes codes un dbit suprieur; un dcodeur FEC dans lquipement terminal de transmission (TTE) rcepteur qui effectue la correction derreur tout en extrayant la redondance pour rgnrer les donnes qui ont t codes par le codeur FEC. La Figure 1 met en lumire le fait que

36、 les procdures de codage et de dcodage ne sont appliques quau niveau de lquipement terminal de transmission (TTE), sur les signaux lectriques, et profitent lensemble du systme sous-marin fibres optiques qui comprend la fibre optique et ventuellement des modules optiques tels que des amplificateurs o

37、ptiques utilisant la technologie EDFA. UIT-T G.975 (10/2000) 3 T1520650-96RcepteuroptiqueCodeurFECSTM-16STM-16(x M)STM-16STM-16(x M)EmetteuroptiqueDcodeurFECSection optiqueBruitSITTE EMETTEURTTE RECEPTEURDsentrelaceuretinterface determinaloptiquercepteurEntrelaceuretinterfacedeterminaloptiquemetteur

38、RcepteuroptiqueCodeurFECEmetteuroptiqueDcodeurFECFigure 1/G.975 Schma dun systme sous-marin utilisant une fonction FEC 5.2 Capacit de contrle des erreurs Limplmentation dune fonction FEC permet le contrle en ligne du taux derreur en ligne avant la correction (BERentre) du fait quon connat le nombre

39、exact de bits corrigs (BERC). Les erreurs non corriges aprs la correction directe derreur (BERsortie) (ces erreurs subsistent lorsque le nombre derreurs en ligne dpasse la capacit de correction du dcodeur) peuvent tre considres comme ngligeables dans le calcul de BERentre(BERentre= BERC+ BERsortie B

40、ERC), pour de faibles taux derreur. Dans des conditions susceptibles de rendre inexact lnonc prcdent (BERentre 103), le systme entrerait dans un tat de perte permanente de verrouillage de trames FEC (voir 5.4 pour la dfinition de la trame FEC). En fait, le taux derreur de 103reprsente la limite au-d

41、el de laquelle la fonction FEC devient inefficace. Le code de correction directe derreur indique lvolution des erreurs en ligne (les valeurs mesurables de BERentre sont comprises entre 103et 1015) et protge le systme contre ces erreurs en les corrigeant. En consquence, la fonction FEC peut fournir d

42、ynamiquement une valuation des marges du systme par rapport au niveau de performance requis. Si une maintenance de la ligne se rvle ncessaire, elle peut alors tre envisage avant toute dgradation effective de la transmission. 4 UIT-T G.975 (10/2000) 5.3 Intrt de la fonction FEC pour les systmes sous-

43、marins Limplmentation dune fonction de correction directe derreur (FEC) dans les systmes sur cble sous-marin fibres optiques assure des gains importants dans le bilan de puissance optique global de la liaison et abaisse en mme temps le seuil du BER en ligne du systme (voir 7.2). On peut alors utilis

44、er le gain rsultant de bilan de puissance optique obtenu avec la technique FEC pour amliorer: les paramtres de ligne: pour les applications sous-marines sans rpteurs, on utilisera ventuellement la fonction FEC pour augmenter la longueur de section maximale. Pour les applications sous-marines amplifi

45、es optiquement, on utilisera ventuellement la fonction FEC pour augmenter les distances entre rpteurs ou assouplir les spcifications des composants ou des fibres de ligne optiques; la qualit globale des communications pour la protection contre des conditions de fonctionnement dgrades indsirables (df

46、aillance de composant ou de cble due au vieillissement par exemple). En contrepartie, lutilisation de la fonction FEC dans les quipements de transmission terminaux (TTE) sous-marins introduit une augmentation du dbit en ligne. 5.4 Canaux entre terminaux Sous rserve quune structure de verrouillage de

47、 trames soit incluse dans la trame FEC (voir 6.4.2), il est possible de transmettre des marqueurs daffluent pour les systmes qui transportent plusieurs signaux STM-16 entrelacs ou pour tablir des canaux de liaison entre oprateurs ou des canaux de service laide des bits inutiliss de la structure de verrouillage de trames. 6 Dfinition de la fonction FEC 6.1 Dfinitions 6.1.1 code de bloc: ces codes sont caractriss par le fait que le codeur accepte K sy