ITU-T G 975 SPANISH-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、 UNIN INTERNACIONAL DE TELECOMUNICACIONES UIT-T G.975 SECTOR DE NORMALIZACIN DE LAS TELECOMUNICACIONES DE LA UIT (10/2000) SERIE G: SISTEMAS Y MEDIOS DE TRANSMISIN, SISTEMAS Y REDES DIGITALES Secciones digitales y sistemas digitales de lnea Sistemas en cables submarinos de fibra ptica Correccin de e

2、rrores en recepcin para sistemas submarinos Recomendacin UIT-T G.975 (Anteriormente Recomendacin del CCITT) RECOMENDACIONES UIT-T DE LA SERIE G SISTEMAS Y MEDIOS DE TRANSMISIN, SISTEMAS Y REDES DIGITALES CONEXIONES Y CIRCUITOS TELEFNICOS INTERNACIONALES G.100G.199 CARACTERSTICAS GENERALES COMUNES A

3、TODOS LOS SISTEMAS ANALGICOS DE PORTADORAS G.200G.299 CARACTERSTICAS INDIVIDUALES DE LOS SISTEMAS TELEFNICOS INTERNACIONALES DE PORTADORAS EN LNEAS METLICAS G.300G.399 CARACTERSTICAS GENERALES DE LOS SISTEMAS TELEFNICOS INTERNACIONALES EN RADIOENLACES O POR SATLITE E INTERCONEXIN CON LOS SISTEMAS EN

4、 LNEAS METLICAS G.400G.449 COORDINACIN DE LA RADIOTELEFONA Y LA TELEFONA EN LNEA G.450G.499 EQUIPOS DE PRUEBAS G.500G.599 CARACTERSTICAS DE LOS MEDIOS DE TRANSMISIN G.600G.699 EQUIPOS TERMINALES DIGITALES G.700G.799 REDES DIGITALES G.800G.899 SECCIONES DIGITALES Y SISTEMAS DIGITALES DE LNEA G.900G.9

5、99 Generalidades G.900G.909 Parmetros para sistemas en cables de fibra ptica G.910G.919 Secciones digitales a velocidades binarias jerrquicas basadas en una velocidad de 2048 kbit/s G.920G.929 Sistemas digitales de transmisin en lnea por cable a velocidades binarias no jerrquicas G.930G.939 Sistemas

6、 de lnea digital proporcionados por soportes de transmisin MDF G.940G.949 Sistemas de lnea digital G.950G.959 Seccin digital y sistemas de transmisin digital para el acceso del cliente a la RDSI G.960G.969 Sistemas en cables submarinos de fibra ptica G.970G.979 Sistemas de lnea ptica para redes de a

7、cceso y redes locales G.980G.989 Redes de acceso G.990G.999 Para ms informacin, vase la Lista de Recomendaciones del UIT-T. UIT-T G.975 (10/2000) i Recomendacin UIT-T G.975 Correccin de errores en recepcin para sistemas submarinos Resumen Esta Recomendacin se refiere principalmente a la implementaci

8、n de la funcin de correccin de errores en recepcin (FEC) en los sistemas de cable submarino de fibra ptica que funcionan en frecuencia de gigabits por segundo. Las aplicaciones que se abordan en esta Recomendacin son las de los sistemas con repetidor de amplificacin ptica y los sistemas pticos sin r

9、epetidor (que se describen en UIT-T G.973 3). La utilizacin de la funcin FEC en los equipos terminales de transmisin submarina no es obligatoria. Orgenes La Recomendacin UIT-T G.975, revisada por la Comisin de Estudio 15 (1997-2000) del UIT-T, fue aprobada por la Asamblea Mundial de Normalizacin de

10、las Telecomunicaciones (Montreal, 27 de septiembre 6 de octubre de 2000). ii UIT-T G.975 (10/2000) PREFACIO La UIT (Unin Internacional de Telecomunicaciones) es el organismo especializado de las Naciones Unidas en el campo de las telecomunicaciones. El UIT-T (Sector de Normalizacin de las Telecomuni

11、caciones de la UIT) es un rgano permanente de la UIT. Este rgano estudia los aspectos tcnicos, de explotacin y tarifarios y publica Recomendaciones sobre los mismos, con miras a la normalizacin de las telecomunica-ciones en el plano mundial. La Asamblea Mundial de Normalizacin de las Telecomunicacio

12、nes (AMNT), que se celebra cada cuatro aos, establece los temas que han de estudiar las Comisiones de Estudio del UIT-T, que a su vez producen Recomendaciones sobre dichos temas. La aprobacin de Recomendaciones por los Miembros del UIT-T es el objeto del procedimiento establecido en la Resolucin 1 d

13、e la AMNT. En ciertos sectores de la tecnologa de la informacin que corresponden a la esfera de competencia del UIT-T, se preparan las normas necesarias en colaboracin con la ISO y la CEI. NOTA En esta Recomendacin, la expresin “Administracin“ se utiliza para designar, en forma abreviada, tanto una

14、administracin de telecomunicaciones como una empresa de explotacin reconocida de telecomunicaciones. PROPIEDAD INTELECTUAL La UIT seala a la atencin la posibilidad de que la utilizacin o aplicacin de la presente Recomendacin suponga el empleo de un derecho de propiedad intelectual reivindicado. La U

15、IT no adopta ninguna posicin en cuanto a la demostracin, validez o aplicabilidad de los derechos de propiedad intelectual reivindicados, ya sea por los miembros de la UIT o por terceros ajenos al proceso de elaboracin de Recomendaciones. En la fecha de aprobacin de la presente Recomendacin, la UIT h

16、a recibido notificacin de propiedad intelectual, protegida por patente, que puede ser necesaria para aplicar esta Recomendacin. Sin embargo, debe sealarse a los usuarios que puede que esta informacin no se encuentre totalmente actualizada al respecto, por lo que se les insta encarecidamente a consul

17、tar la base de datos sobre patentes de la TSB. UIT 2001 Es propiedad. Ninguna parte de esta publicacin puede reproducirse o utilizarse, de ninguna forma o por ningn medio, sea ste electrnico o mecnico, de fotocopia o de microfilm, sin previa autorizacin escrita por parte de la UIT. UIT-T G.975 (10/2

18、000) iii NDICE Pgina 1 Alcance . 1 2 Referencias 1 3 Trminos y definiciones 1 4 Abreviaturas 2 5 Aspectos de la FEC. 2 5.1 Principios generales de la funcin FEC 2 5.2 Capacidad de comprobacin de errores 3 5.3 Inters de la funcin FEC para los sistemas submarinos 4 5.4 Canales entre terminales . 4 6 D

19、efinicin de la funcin FEC . 4 6.1 Definiciones 4 6.2 Algoritmo de correccin de errores en recepcin. 4 6.3 Propiedades del cdigo RS(255,239) 5 6.4 Estructura de la trama FEC. 5 6.4.1 Arquitecturas de codificador FEC y de decodificador FEC 5 6.4.2 Estructura de trama 8 6.4.3 Aleatorizacin 8 6.4.4 Rela

20、cin de redundancia 8 7 Calidad de la funcin FEC 9 7.1 Calidad terica de la funcin FEC 9 7.2 Ganancia de codificacin 10 Apndice I Estructura de la trama FEC (opcional). 11 I.1 Arquitectura del codificador y del decodificador FEC. 11 I.2 Estructura de alineacin de la trama . 14 I.3 Codificacin 15 I.4

21、Relacin de redundancia. 15 UIT-T G.975 (10/2000) 1 Recomendacin UIT-T G.975 Correccin de errores en recepcin para sistemas submarinos 1 Alcance Esta Recomendacin se refiere principalmente a la implementacin de la funcin de correccin de errores en recepcin (FEC, forward error correction) en los siste

22、mas de cable submarino por fibra ptica que funcionan en frecuencias de gigabits por segundo. Las aplicaciones que se abordan en esta Recomendacin son las de los sistemas con repetidor de amplificacin ptica y los sistemas pticos sin repetidor (que se describen en UIT-T G.973 3). La utilizacin de la f

23、uncin FEC en los equipos terminales de transmisin submarina (TTE) no es obligatoria. Esta Recomendacin no pretende conseguir la compatibilidad horizontal del sistema. Por consiguiente la seleccin de las estructuras de trama FEC que en ella se describen es cuestin de ingeniera conjunta. Las velocidad

24、es de transmisin de datos que se consideran en esta Recomendacin son 2,5 Gbit/s STM-16 (UIT-T G.707 1) y los mltiplos enteros de 2,5 Gbit/s (tributarias STM-16 entrelazadas). La clusula 5 presenta los aspectos principales de la funcin FEC implementada en los sistemas submarinos y, en particular, la

25、facilidad de comprobacin de errores. La clusula 6 da la definicin del algoritmo de correccin de errores en recepcin a utilizar que responde a un cdigo Reed-Solomon y las directrices para la implementacin de este algoritmo en los equipos terminales de transmisin submarina (TTE, terminal transmission

26、equipments). La clusula 7 trata de la medicin de la calidad de este cdigo Reed-Solomon y de la ganancia prevista en el balance de potencia de transmisin ptica. 2 Referencias Las siguientes Recomendaciones del UIT-T y otras referencias contienen disposiciones que, mediante su referencia en este texto

27、, constituyen disposiciones de la presente Recomendacin. Al efectuar esta publicacin, estaban en vigor las ediciones indicadas. Todas las Recomendaciones y otras referencias son objeto de revisiones por lo que se preconiza que los usuarios de esta Recomendacin investiguen la posibilidad de aplicar l

28、as ediciones ms recientes de las Recomendaciones y otras referencias citadas a continuacin. Se publica peridicamente una lista de las Recomendaciones UIT-T actualmente vigentes. 1 UIT-T G.707 (1996), Interfaz de nodo de red para la jerarqua digital sncrona. 2 UIT-T G.972 (1997), Definicin de trminos

29、 pertinentes a los sistemas de cable submarino de fibra ptica. 3 UIT-T G.973 (1996), Caractersticas de los sistemas de cable submarino de fibra ptica sin repetidores. 3 Trminos y definiciones Esta Recomendacin utiliza los trminos siguientes definidos en otras Recomendaciones: Jerarqua digital sncron

30、a (SDH, synchronous digital hierarchy): vase UIT-T G.707 1. Mdulo de transporte sncrono (STM, synchronous transport module): vase UIT-T G.707 1. 2 UIT-T G.975 (10/2000) Sistema de cable submarino de fibra ptica: vase UIT-T G.972 2. Equipo terminal de transmisin (TTE, terminal transmission equipment)

31、: vase UIT-T G.972 2. Balance de potencia ptica: vase UIT-T G.972 2. Canal de servicio: vase UIT-T G.972 2. Canal de servicio telefnico: vase UIT-T G.972 2. Tasa de errores en la lnea: vase UIT-T G.972 2. Correccin de errores en recepcin (FEC, forward error correction): vase UIT-T G.972 2. Trama FEC

32、: vase UIT-T G.972 2. Codificador FEC: vase UIT-T G.972 2. Decodificador FEC: vase UIT-T G.972 2. 4 Abreviaturas En esta Recomendacin se utilizan las siguientes siglas. BER Proporcin de bits errneos (bit error ratio) EDFA Amplificador de fibra dopada con Erbio (erbium-doped fibre amplifier) FEC Corr

33、eccin de errores en recepcin (forward error correction) GF Campo de Galois (Galois field) RS Reed-Solomon 5 Aspectos de la FEC 5.1 Principios generales de la funcin FEC La funcin FEC definida en esta Recomendacin acta sobre la base del STM-16. Cuando se entrelazan M seales STM-16 (siendo M un nmero

34、entero distinto de 0) para lograr velocidades de transmisin de datos de M 2,5 Gbit/s, la codificacin se efecta antes del entrelazado de las M seales STM-16 afluentes y la decodificacin se efecta despus del desentrelazado de la seal de lnea ptica. La funcin FEC comprende fundamentalmente: un codifica

35、dor FEC en el equipo terminal de transmisin (TTE) que acepta bits de informacin y aade smbolos redundantes calculados, produciendo datos codificados en velocidades binarias superiores; un decodificador FEC en el equipo terminal de transmisin receptor (TTE) que efecta la correccin de errores al tiemp

36、o que extrae la redundancia para regenerar los datos codificados por el codificador FEC. La figura 1 describe cmo los procedimientos de codificacin y de decodificacin se efectan nicamente al nivel del equipo terminal de transmisin (TTE), con seales elctricas, que aprovechan todo el sistema de cable

37、submarino de fibra ptica compuesto por la propia fibra ptica y posiblemente mdulos pticos tales como amplificadores pticos que utilizan tecnologa EDFA. UIT-T G.975 (10/2000) 3 T1520650-96TTE TRANSMISORCodificador FECEntrelazadoe interfazdel terminalptico detransmisinRuidoSeccin pticaTTE DE RECEPTORT

38、ransmisor ptico Decodificador FECDesentrelazado einterfazdel terminalpticoderecepcinTransmisor ptico Decodificador FECReceptor pticoReceptor pticoCodificador FECSTM-16(x M)STM-16STM-16(x M)STM-16SIFigura 1/G.975 Diagrama de bloques de un sistema submarino que utiliza una funcin FEC 5.2 Capacidad de

39、comprobacin de errores La implementacin de la funcin FEC permite la comprobacin en lnea de la tasa de errores binarios de la lnea antes de la correccin (BERentrada) conociendo el nmero exacto de los bits corregidos (BERC). Los errores que queden sin corregir despus de la correccin de errores en rece

40、pcin (BERsalida) (errores restantes cuando el nmero de errores de lnea supera la capacidad del decodificador para corregirlos) pueden considerarse despreciables en el clculo de la BERentrada(BERentrada= BERC+ BERsalida BERC), para tasas de errores reducidas. Las condiciones que pueden hacer que esta

41、 igualdad sea inexacta (BERentrada 103) harn que el sistema pierda intermitentemente el estado de alineacin de trama FEC (para la definicin de trama FEC, vase 5.4). De hecho, una tasa de errores binarios de 103representa el lmite a partir del cual la funcin FEC es ineficaz. El cdigo de correccin de

42、errores en recepcin indica la evolucin de los errores de lnea (los valores medibles de la BERentradaestn comprendidos entre 103y 1015) al tiempo que evita los fallos del sistema corrigiendo estos errores. En consecuencia, la funcin FEC puede dar dinmicamente una evaluacin de los mrgenes del sistema

43、respecto al nivel necesario de calidad. Si se ve que es necesario el mantenimiento de la lnea, puede preverse ste antes que se produzca una degradacin efectiva de la transmisin. 4 UIT-T G.975 (10/2000) 5.3 Inters de la funcin FEC para los sistemas submarinos La implementacin de una funcin de correcc

44、in de errores en recepcin (FEC) en los sistemas de cable submarino de fibra ptica aporta ventajas significativas en el balance total de potencia ptica del enlace y disminuye al mismo tiempo el valor mnimo de la BER de lnea del sistema (vase 7.2). La ganancia resultante en el balance de potencia ptic

45、a obtenida con la tcnica FEC puede utilizarse seguidamente para mejorar: Los parmetros de la lnea: En las aplicaciones submarinas sin repetidor, la funcin FEC se utilizar probablemente para aumentar la longitud mxima del salto. En las aplicaciones submarinas con amplificacin ptica, la funcin FEC se

46、utilizar probablemente para aumentar las distancias entre repetidores o para relajar las especificaciones de los componentes pticos de la fibra. La calidad global de la comunicacin, al protegerla contra condiciones degradadas de explotacin no deseadas (fallos de componentes o del cable debidos al en

47、vejecimiento, por ejemplo). En contrapartida, la utilizacin de la funcin FEC en los equipos terminales de transmisin submarina (TTE) supone un aumento de la velocidad binaria en la lnea. 5.4 Canales entre terminales Teniendo en cuenta que en la composicin de la FEC se introduce una estructura de tra

48、ma (vase 6.4.2), es posible transmitir seales afluentes de marcacin para los sistemas que cursan varias seales STM-16 entrelazadas, o transmitir canales de servicio o de servicio telefnico utilizando los bits no utilizados de la estructura de trama. 6 Definicin de la funcin FEC 6.1 Definiciones 6.1.1 cdigo de bloque: Cdigos que se caracterizan por el hecho de que el codificador acepta K smbolos de informacin de la fuente de informacin y aade un conjunto d