Elaborou todas as especificações e realizou testes completos em equipamentos DWDM, no Brasil, Argentina, Suécia, França, Alemanha e Áustria.

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1 Evolução do FEC e suas aplicações nas Redes Ópticas. Neste Tutorial iremos descrever de forma simplificada o que vem a ser FEC, seus conceitos, aplicações passadas, presentes e futuras e, os benefícios e ganhos quando aplicados as Redes Ópticas. Luiz Felipe de Camargo Fernandes Engenheiro Eletrônico (FEI 73), Mestre em Telecomunicações (FEI 86), atuando há mais de 20 anos somente em Telecomunicações, com enfoque em Sistemas Ópticos, Redes tipo LAN, Acesso, MAN, WAN e, Proteção. Fez cursos na Alemanha, USA, Japão, Espanha, Inglaterra. É Especialista em Sistemas Ópticos, com várias publicações, tendo participando também como Chairman e Palestrante de Seminários promovidos pelo IBC, Sala 21 de São Paulo, IIR, TELEXPO, entre outros. Elaborou todas as especificações e realizou testes completos em equipamentos DWDM, no Brasil, Argentina, Suécia, França, Alemanha e Áustria. Foi Gerente na ERICSSON e na TELESP/TELEFONICA, tendo atuado em projetos como a Rede de Aceso Rápido à Internet (Speedy), Rede ATM, Rede L.D., Redes Ópticas e ASON. Em 2001 deixou a TELEFONICA, para fundar a TELECOMM CONSULTING S/C LTDA. Integrou a equipe do Teleco para contribuir na área de Sistemas de Telecomunicações Fotônicos. telecomm@uol.com.br Categoria: Redes Ópticas Nível: Introdutório Enfoque: Técnico Duração: 10 minutos Publicado em: 12/05/2003 1

2 FEC: O que é Os meios utilizados para as transmissões digitais, sejam estes Cabos de Fibras Ópticas, ou o espaço livre (como por exemplo, em Enlaces de Rádios Microondas Digitais), sempre introduzem ruídos. Quando presente em um meio de transmissão, o ruído, e também alguns outros elementos, relativos a este próprio meio, causam alterações ou até a perda do sinal digital que está sendo transmitido. A técnica denominada FEC (Forward Error Correction), permite, através de alterações no sinal digital que está sendo transmitido, melhorias na performance sistêmica. Histórico A introdução desta técnica foi feita em 1948, por Claude Shannon, que, compensou por meio de códigos de correção de erro, problemas relacionados ao ruído, e também a alguns outros elementos, relativos ao próprio meio de transmissão. Em 1960, dois membros do Laboratório Lincoln, do MIT, Irving S. Reed e Gustave Solomon, desenvolveram um código de correção de erro, que se denominou Reed Solomon (RS), que é até hoje largamente utilizado. A primeira utilização desta técnica de correção de erro pelo código RS, foi efetuada em 1980, em equipamentos de Rádio Microondas Digital, e os benefícios advindos desta técnica foram extremamente favoráveis. Em 1990 foi introduzido o chamado OOB FEC (Out Of Band), em Sistemas Ópticos ULH Submarinos, objetivando reduzir o número de Amplificadores de Linha Ópticos e, também aumentar as distâncias destes enlaces. Entre 1993 a 1996, o Grupo de Estudos 15 da ITU T, elaborou a recomendação para uso do FEC em Sistemas Ópticos ULH (Ultra Long Haul) Submarinos, e em Novembro de 1996, foi emitida a Recomendação G Forward Error Correction for Submarine Systems. A partir daí, tendo em vista as vantagens que a técnica OOB FEC proporcionava, teve início a utilização desta técnica em Sistemas ULH e também em Sistemas LH ( Long Haul: enlaces longos ) Terrestres. Em 1997, foi lançado comercialmente uma nova técnica FEC, denominada IB (In Band), de projeto mais simples e econômico, que tem como principal atrativo o aumento da distância entre lances. Logo após, estas técnicas foram implementadas em circuitos integrados, abrindo a possibilidade de serem produzidos em larga escala. Este desenvolvimento permitiu além de uma redução substancial em dimensões, consumo de energia, preço, um aumento da confiabilidade. 2

3 FEC: Redes de Longa Distância Uma das primeiras aplicações nas Redes Ópticas foi em Regeneradores de equipamentos SONET/SDH e, nos Multiplexadores de Equipamentos WDM. A técnica IB FEC (In Band), se baseia no aproveitamento de bits que não são utilizados no frame do cabeçalho de Sistemas SDH/SONET, para o envio do código de correção, os quais permitem correções de aproximadamente oito erros por frame, permitindo adicionar margens de até 4 db s na relação sinal(óptico)/ ruído, permitindo um aumento substancial da distância entre lances em comparação a outros sistemas que não empregam FEC. Entretanto a técnica OOB FEC (Out Of Band), que permite correções de até erros por frame, apesar de mais complexa e conseqüentemente um pouco mais custosa, permite as seguintes vantagens, em comparação a outros sistemas que não empregam FEC: Adicionar margens de até 9 db s na relação sinal( óptico)/ ruído. Quadruplicação do número de canais. Quadruplicação das taxas de transmissão. Aumento entre 30% a 40% das distâncias entre Amplificadores de Linha Ópticos. Aumento do espaçamento entre regeneradores, de 2 a 4 vezes. Redução de custos. 3

4 FEC: Redes Metropolitanas Recentemente, foram lançados no mercado internacional, Sistemas para Redes Ópticas Metropolitanas (Metro ) e de Acesso, que incorporam FEC e, as razões para tal são evidentes: Permitir a eliminação de Amplificadores Ópticos tipo Boosters, pela incorporação do FEC. Uso de componentes de menor custo e maior confiabilidade. Diminuição do número de componentes. Redução nas dimensões do equipamento. Redução do custo do equipamento. Redução do consumo de energia. Aumento do MTBF (Mean Time Between Failures: tempo médio, entre falhas sistêmicas). Diminuição do MTTR (Mean Time to Repair: tempo médio para reparar o equipamento). Facilidade para o aumento das taxas de transmissão. Facilidade para o aumento do número de canais. Aumento da distância entre nós, em uma Rede Metro. Permitir as Operadoras ampliar os limites de utilização dos Cabos de já instalados, há muito tempo, que pela idade, tenham Fibra Ópticas de baixa performance. Alem do acima exposto, os equipamentos que incorporam esta técnica, permitem também fazer uma monitoração da performance do sistema, em tempo real, pela simples verificação de quanto o Sistema FEC está atuando acima do usual. No caso do sistema indicar um aumento na taxa de correção de erro, isto é indicativo de problemas, e ações podem ser tomadas, antes mesmo de que os usuários que trafegam dados pelo sistema, denotarem quaisquer problemas. Esta informação, do nível de atuação do FEC, pode e está sendo usada para mais uma finalidade que é a de prover dados para fins de faturamento ou de bilhetagem. 4

5 FEC: Considerações Finais Recentemente, algumas empresas anunciaram produtos denominados Super FEC ou Turbo FEC, que vem a ser equipamentos onde o código de correção de erros RS, foi substituído por outros, mais avançados que, praticamente duplicam a performance atual, porém não existe nenhum tipo de padronização, fundamental para o uso com equipamentos de diferentes fabricantes. Independentemente do tipo de código de correção de erros utilizado e, também do tipo de Rede Óptica onde será aplicado: Acesso, Metropolitana, LH e, ULH, a aplicação de FEC está se tornando cada vez maior. Com o aumento da utilização do FEC, em equipamentos do tipo CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) e DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing), os preços estão ficando mais atraentes. Pelas vantagens que apresentam, espera-se que doravante todas as Redes Ópticas, independente do tipo ou finalidade, tenham obrigatoriamente esta tecnologia incorporada. Referências 1. Recomendação ITU - T, G.723.1: Dual rate speech coder for multimedia communications transmitting at 5.3 and 6.3 kb/s; 2. Recomendação ITU - T, G.723.1: Anexos A, B, C; 3. Recomendação ITU - T, G. 729 : Coding of speech at 8 kb/s using Conjugate-Structure Algebric- Code-Excited Linear-Prediction; 4. Recomendação ITU - T, G. 729 : Anexos de A até I (inclusive); 5. Recomendação ITU - T, G. 826 : Error performance parameters and objectives for international, constant bit rate digital paths at or above the primary rate; 6. Recomendação ITU - T, G. 828 : Error performance parameters and objectives for international, constant bit rate digital paths; 7. Recomendação ITU - T, G.975 : Forward error correction for submarine systems. 8. Turbo Encoder and Decoder for ASIC Implementation. Adelante Technologies White paper. 9. Super FEC. Alcatel Press Release; 10. Ultra FEC. Key Technologies. Mitsubishi Electric; 11. Speech Property-Based FEC for Internet Telephony Applications. GMD Focus, Alemanha, Publicado no Proceedings of the SPIE. 5

6 FEC: Teste seu Entendimento 1. Assinale a alternativa incorreta. O uso do FEC é restrito exclusivamente a equipamento de llonga distância. O uso do FEC aumenta a distância entre Amplificadores de Linha. O uso do IB - FEC adiciona margens de até 4 db, na relação sinal/ruído. O uso do OOB - FEC adiciona margens de até 9 db, na relação sinal/ruído. 2. Assinale a alternativa incorreta. Com o FEC, pode-se monitorar a performance de um Sistema. Podemos aumentar a distancia entre Regeneradores, com o uso do FEC. Nas Redes Metro, com FEC, pode - se dispensar o Amplificador Booster. O FEC só tem aplicação em Sistemas Ópticos. 3. A primeira aplicação do FEC, foi feita em: Sistemas Ópticos Submarinos. Rádios de Microondas. Sistemas SONET/SDH. Sistemas de Comunicação por Satélites. 6