CN102640442A - 纠错方法以及装置 - Google Patents

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Abstract

一种传送对信息数据附加开销和纠错码而形成的传送帧的光通信系统中的纠错方法，通过根据客户端信号将容纳不同信号类别的所述客户端信号的FEC帧的FEC冗余区域的大小进行调整，将针对各个客户端信号的FEC帧的传送速度的关系设成N倍（N是正的自然数）附近。由此，可以得到能够提供不会出现由抖动等引起的性能劣化、以节省的电路规模进行共用化、高品质且高速的光通信系统的纠错方法以及装置。

Description

纠错方法以及装置
技术领域
本发明涉及一种应用于光通信系统等数字通信装置的纠错方法以及装置。
背景技术
在以往的纠错方法以及装置中，作为纠错编码方式（FEC：Forward Error Correction，前向纠错），应用Reed-Solomon码RS(255,239)（例如，参照非专利文献1）。另外，还提出了将LDPC（Low-Density Parity-Check，低密度奇偶校验）码作为内部码、将RS码作为外部码的纠错方法（例如，参照专利文献1）。
在使用根据上述非专利文献1以及专利文献1的纠错编码方式的纠错装置中，设为不依赖于传送速度而基于由相同的信息区域和冗余区域构成的帧结构的纠错装置。例如，对于10Gb/s的客户端信号，用OTU2（Optical channel Transport Unit-2，光信道传送单元-2）帧，传送速度是10.7Gb/s，而对于40Gb/s的客户端信号，用OTU3（Opticalchannel Transport Unit-3，光信道传送单元-3）帧，传送速度是43.0Gb/s。
专利文献1：日本特开2009-17160号公报
非专利文献1：ITU-T Recommendation G.709/Y.1331Interfacefor the Optical Transport Network(OTN),Annex A,ITU-TRec.G.709/Y.1331(03/2003)
发明内容
在以往的纠错方法以及装置中，设为基于由相同的信息区域和冗余区域构成的帧结构的结构，因此，针对不同信号类别的客户端信号的OTUk帧的传送速度，例如，针对100Gb/s的客户端信号的OTU4帧的传送速度111.8Gb/s，相对于针对40Gb/s的客户端信号的OTU3帧的传送速度43.0Gb/s成为大约2.6倍。因此，为了将用于构成纠错装置的模拟/数字转换器、数字/模拟转换器、SerDes（Serializer/De-serializer，串行器/解串器）等在OTU4和OTU3双方的处理中共用化，需要使这些功能所需的时钟生成电路，例如CMU（Clock Multiplier Unit，时钟倍频单元）、PLL（Phase Lock to Loop，锁相环）、CDR（Clock-Data Recovery，时钟数据恢复）等，以两种大幅度不同的频率动作。因此，如果使CMU、CDR、PLL的动作频率范围扩大，就会有抖动（jitter）等时钟品质劣化、传送性能劣化的问题。另外，通过设置2个VCO（Volatge-controlled Oscillator，压控振荡器）、并与传送速度对应地切换所使用的VCO，可以防止时钟品质的劣化，但是存在电路规模增大的问题。
本发明是为了解决上述那样的问题而完成的，其目的在于得到一种纠错方法以及装置，能够提供不会出现由抖动等引起的性能劣化、以节省的电路规模进行共用化、高品质且高速的光通信系统。
本发明涉及的纠错方法，是一种在传送对信息数据附加开销和纠错码而形成的传送帧的光通信系统中的纠错方法，其特征在于，通过根据客户端信号对容纳不同信号类别的所述客户端信号的FEC帧的FEC冗余区域的大小进行调整，将针对各个客户端信号的FEC帧的传送速度的关系设成N倍附近，其中，N是正的自然数。
另外，本发明涉及的纠错装置，是一种在传送对信息数据附加开销和纠错码而形成的传送帧的光通信系统中的纠错装置，其特征在于，具备：光传送成帧器，基于客户端发送信号向光信道传送帧的映射，生成光传送帧并输出发送信号，并且基于接收信号的输入，将客户端信号从光信道传送帧解映射并输出客户端接收信号；FEC编码器，对于来自所述光传送成帧器的发送信号，基于纠错码进行编码；D/A转换器，对所述编码器的输出信号进行D/A转换并将光发送信号输出到通信路径；A/D转换器，将来自通信路径的光接收信号转换成模拟信号；以及FEC解码器，根据所述A/D转换器的输出进行接收数据的解码，纠正错误并将接收信号输出到所述光传送成帧器；并且，所述D/A转换器和所述A/D转换器中，分别具备根据不同信号类别的客户端信号变更采样时钟的时钟生成单元，通过根据所述客户端信号对容纳不同信号类别的客户端信号的FEC帧的FEC冗余区域的大小进行调整，将针对各个客户端信号的FEC帧的传送速度的关系设成N倍附近，其中，N是正的自然数。
根据本发明，在容纳不同信号类别的客户端信号的FEC帧中，通过根据所述客户端信号调整FEC冗余区域的大小，将针对各个客户端信号的FEC帧的传送速度的关系设成N倍（N是正的自然数）附近，而能够提供不会出现由抖动等引起的性能劣化、以节省的电路规模进行共用化、高品质且高速的光通信系统。
附图说明
图1是表示与本发明的实施方式1相关的纠错方法以及设备的说明中使用的数字传送系统的结构图。
图2是表示图1所示的光传送装置1a、1b的详细结构的结构图。
图3是表示ITU-T Recommendation G.709所示的OTUk帧的结构图。
图4(a)表示软判决FEC编码器201的输出信号以及软判决FEC解码器206的输入信号中的传送帧的结构（OTU4V帧格式），(b)是表示软判决FEC编码器201的输出信号以及软判决解码器206的输入信号中的传送帧的结构（OTU3V帧格式）的图。
图5是表示图2所示的CMU207以及208的详细结构的结构图。
图6涉及作为外部码设成与OTUk帧相同的硬判决FEC冗余区域的实施方式2，(a)以及(b)是与图4(a)以及(b)对应的传送帧的结构图。
图7表示与实施方式3相关的传送帧，(a)和(b)是与图4(a)以及(b)对应的传送帧的结构图。
图8表示在构成为只使用软判决FEC码、并在OTU4V和OTU3V中变更FEC冗余区域的情况下的实施方式3所涉及的传送帧，(a)以及(b)是与图4(a)以及(b)对应的传送帧的结构图。
（附图标记说明）
1a，1b：光传送装置；2：通信路径；10：OTUk成帧器；20：数字信号处理光收发器；101：OTUk帧生成；102：硬判决FEC编码器；103：OTUk帧终端；104：硬判决FEC解码器；201：软判决FEC编码器；202：D/A转换；203：E/O；204：O/E；205：A/D转换；206：软判决FEC解码器；207，208：CMU；2001：相位比较器；2002：滤波器；2003：VCO；2004：2分频器；2005：选择器；2006：N分频器
具体实施方式
实施方式1.
图1是表示与本发明的实施方式1相关的纠错方法以及装置的说明中使用的数字传送系统（以下，简称为“传送系统”）的结构图。图1中，光传装置1a、1b使用于传送向信息数据中附加开销（overhead）和纠错码而形成的传送帧的光通信系统，进行客户端收发信号和光收发信号的相互转换，例如客户端信号和光传送帧之间的映射、解映射（demapping）处理、纠错编码以及解码处理、电/光转换等，经由通信路径2，在光传送装置1a以及1b间进行双方向通信。
图2是表示由图1所示的光传送装置1a、1b的详细结构的结构图。图2所示的光传送装置1a、1b，通过根据客户端信号将容纳不同信号类别的客户端信号的FEC帧的FEC冗余区域的大小进行调整，将针对各个客户端信号的FEC帧的传送速度的关系设成N倍（N是正的自然数）附近；在图2中，OTUk（Optical channel TransportUnit-k，光信道传送单元-k）成帧器（framer）10由OTUk帧生成101和OTUk帧终端103构成，其中：所述OTUk帧生成101将客户端发送信号映射到OTUk帧，附加在帧同步、维护控制中必要的信息，而生成光传送帧，并将SFI（Serdes Frame Interface，Serdes成帧器接口）发送信号向数字信号处理光收发器20输出；所述OTUk帧终端103针对来自数字信号处理光收发器20的SFI接收信号，将在帧同步、维护控制中必要的信息解除（terminate），将客户端信号从OTUk帧解映射，并输出客户端接收信号。OTUk帧生成101具有硬判决FEC编码器102，OTUk帧终端103具有硬判决FEC解码器104。
另外，数字信号处理光收发器20由软判决FEC编码器201、D/A转换202、E/O（电/光）203、O/E（光/电）204、A/D（模拟/数字）转换205、和软判决FEC解码器206构成，其中：所述软判决FEC编码201针对来自OTUk成帧器10的SFI发送信号，利用软判决用的纠错码进行编码；所述D/A转换202将软判决FEC编码器201的输出信号进行D/A（数字/模拟）转换；所述E/O（电/光）203将来自D/A转换202的模拟信号转换成光信号，并将光发送信号向通信路径输出；所述O/E（光/电）204将来自通信路径的光接收信号变换成模拟信号并输出；所述A/D（模拟/数字）转换205将模拟信号转换成q比特的软判决接收数据；所述软判决FEC解码器206进行软判决接收数据的软判决解码，纠正错误，并将SFI接收信号向OTUk帧10输出。D/A转换202具有生成与传送速度对应的时钟的CMU207，A/D转换205具有生成与传送速度对应的采样时钟的CMU208。
图3是表示例如在ITU-T Recommendation G.709建议中示出的OTUk帧的构造图。图3中，OTUk帧由用于保存客户端信号那样的实际的通信数据的有效载荷、用于帧同步的FA OH（Frame AlignmentOverHead，帧对齐开销）、用于维护监视信息的OTUk OH和ODUkOH（Optical channel Data Unit-k OverHead，光信道数据单元-k开销）、以及用于有效载荷的映射的OPUk OH（Optical channel PayloadUnit-k，光信道有效载荷单元-k）构成，进一步地，还具有保存用于纠正由传送后的光品质劣化引起的比特错误的纠错码的信息的FEC冗余区域。通常，作为纠错码，使用里索码（以下，记作RS码）(255,239)。另外，一般来说，将由FA OH、OTUk OH、ODUk OH、以及OPUk OH构成的部分称为开销。
这样，在光通信系统中，作为传送帧，形成向实际地想要发送的信息数据即有效载荷中附加开销和纠错码的传送帧，并将其高速并且长距离地传送。
其次，参照图4说明动作。图4(a)表示软判决FEC编码器201的输出信号以及软判决FEC解码器206的输入信号中的传送帧的结构，示出了OTU4V帧的一个例子，该OTU4V帧是扩展了容纳作为客户端信号在IEEE802.3ba中研究的100千兆比特以太网（注册商标）（以下，记作100GbE）等的OTU4的帧；具有和图3所示的OTUk帧相同的结构，但是，将FEC冗余区域分割成2个硬判决FEC冗余区域，进一步地，附加了软判决FEC冗余区域。
针对图4(a)的传送帧，首先，在OTUk帧生成101中，将客户端发送信号映射到图4(a)的有效载荷，并向OH附加各种开销信息，在硬判决FEC编码器102中，进行作为外部码的纠错编码，并将纠错码信息保存到硬判决FEC冗余区域中。在此，在硬判决FEC编码器102中，进行将例如RS码、BCH码等组合的级联编码（concatenatedcoding），将各自的纠错码信息分别保存到进行了2分割的FEC冗余区域中。
其次，在软判决FEC编码器201中，进行作为内部码用于软判决解码的纠错码、例如LDPC编码，并在软判决FEC冗余区域中保存纠错码信息。在软判决FEC编码器201中构成的OTU4V帧的输出信号，在D/A转换202中被转换成模拟信号，在E/O203中从模拟信号转换成光信号并被输出到由光纤构成的通信路径。
另一方面，在接收侧，A/D转换205将通过通信路径品质劣化了的接收摸拟信号进行模拟/数字转换，并将q比特的软判决接收数据向软判决FEC解码器206输出。软判决FEC解码器206使用q比特的软判决信息和保存在软判决FEC冗余区域的LDPC码的纠错码信息，进行软判决解码处理，并作为SFI接收信号向OTUk帧终端103输出。
在此，图4(a)的OTU4V帧的传送速度成为约126Mb/s，但是在使用多值调制（multilevel modulation）、例如DP-QPSK（DualPolarization Quadrature Phase Shift Keying，双极化四相相移键控）的情况下，成为4值，所以成为31.5Gbaud。在D/A转换202的CMU207、A/D转换205的CMU208中，例如，生成用于对其进行2倍过采样的时钟、63GHz时钟。
图4(b)同样地表示软判决FEC编码器201的输出信号以及软判决解码器206的输入信号中的传送帧的结构，示出了OTU3V帧的一个例子，该OTU3V帧是扩展了容纳作为客户端信号在IEEE802.3ba中研究的40千兆比特以太网（注册商标）（以下，记作40GbE）等的OTU3的帧；具有和图3所示的OTUk帧同样的结构，但是，将FEC冗余区域分割成2个硬判决FEC冗余区域，进一步地，附加了软判决FEC冗余区域。
图4(b)的软判决FEC冗余区域比图4(a)的软判决FEC冗余区域还要大，传送速度成为约63Gb/s。图4(a)所示的OTU4V帧格式的总的列数有288·16＝4608的列数，相对于此，图4(b)所示的OTU4V帧格式的列数有356·16＝5696的列数。因此，例如，在使用DP-QPSK调制的情况下，成为15.75Gbaud，在D/A转换202的CMU207、A/D转换205的CMU208中，生成用于对其进行2倍过采样的时钟、例如31.5GHz时钟。
图5是表示CMU207以及208的详细结构的结构图，CMU207以及208由如下部分构成：相位比较器2001，将来自软判决FEC编码器201或者软判决FEC解码器206的参照时钟和来自N分频器2006的反馈时钟进行比较；滤波器2002，将来自相位比较器2001的比较结果进行平滑化；VCO2003，输出与被平滑化了的相位误差信号的电压相应的频率；2分频器2004，将VCO2003的输出进行2分频；选择器2005，选择来自VCO2003的时钟和来自2分频器2004的时钟中的某一个，并输出采样时钟；以及N分频器2006，将来自选择器2005的采样时钟进行N分频并向相位比较器2001输出。
在对应于图4(a)所示的OTU4V的情况下，选择器2005选择来自VCO2003的时钟，并输出63GHz的采样时钟。另一方面，在对应于图4(b)所示的OTU3V的情况下，选择器2005选择来自2分频器2004的时钟并输出31.5GHz的采样时钟。
如上所述，通过根据容纳的客户端信号变更FEC冗余区域，OTU4V和OTU3V的传送速度的比成为大致整数倍，并选择是否将VCO的输出进行分频而生成采样时钟，由此，不会出现在将VCO的动作频率范围扩大到很大时产生的抖动等时钟品质劣化，另外，不需要配置多个VCO，因此，能够以节省的电路规模实现与OTU4V和OTU3V对应的电路的共用化。
另外，能够构成为，例如，软判决FEC编码器、软判决FEC解码器、D/A转换以及A/D转换的半导体集成电路化在OTU4V和OTU3V中容易共用化。
进一步地，在OTU3V中，可以将FEC冗余区域变大，因此，编码增益会大幅地提高，能够实现传送距离的长距离化、基于多波长化的大容量化。
另外，在上述实施方式1中，作为内部码，示出了软判决FEC的LDPC码的例子，但是也可以用其它的软判决FEC，例如，卷积码、分组Turbo码（block turbo code）等；另外，作为硬判决FEC的外部码，示出了基于RS和BCH的级联码的例子，但是也可以使用其它的级联码，例如RS和RS、BCH和BCH；进一步地，作为外部码，使用乘积码当然也可以取得和上述实施方式同样的效果。
另外，在上述实施方式1中，也可以在各纠错码处理的前级、后级中随时进行交织、解交织，使在传送路径中产生的错误在进行纠错解码的时候分散。
实施方式2
在以上的实施方式1中，对外部码的硬判决FEC使用级联码或者乘积码等，而下面示出如图6所示作为外部码设成与OTUk帧相同的硬判决FEC冗余区域的实施方式。作为硬判决FEC，例如，有一般的RS(255,239)码、使码长变长的RS(1020,956)的父码（parent code）等。图6(a)所示的OTU4V帧格式的总的列数具有288·16=4608的列数，相对于此，图6(b)所示的OTU3V帧格式的列数具有356·16=5696的列数。
另外，在实施方式2中作为外部码表示了RS的例子，但是设成BCH、其他的码也可以。
实施方式3
在以上的实施方式2中，对外部码的硬判决FEC使用RS等码，而在OTUk帧的FEC冗余区域中保存外部码的编码信息；下面如图7以及图8所示，也可以构成为只使用软判决FEC码，在OTU4V和OTU3V中变更FEC冗余区域，另外，即使只使用硬判决FEC码当然也可以取得同样的效果。
图7(a)表示的OTU4V帧格式的总的列数有288·16=4608的列数，相对于此，图7(b)表示的OTU3V帧格式的列数有356·16=5696的列数。另外，图8(a)表示的OTU4V帧格式的总的列数有255·16=4080的列数，相对于此，图8(b)表示的OTU3V帧格式的列数有330·16=5280的列数。
实施方式4
在以上的实施方式中，设成由OH、有效载荷以及FEC冗余区域构成的帧，但是，设成对其加上训练（training）区域等的与纠错没有关系的其它区域的结构当然也可以取得同样的效果。

Claims (7)

1.一种纠错方法，是传送对信息数据附加开销和纠错码而形成的传送帧的光通信系统中的纠错方法，其特征在于，
通过根据客户端信号对容纳不同信号类别的所述客户端信号的FEC帧的FEC冗余区域的大小进行调整，将针对各个客户端信号的FEC帧的传送速度的关系设成N倍附近，其中，N是正的自然数。
2.根据权利要求1所述的纠错方法，其特征在于，
所述FEC帧是在ITU-T G.709建议中示出的OTUk帧。
3.根据权利要求1或者2所述的纠错方法，其特征在于，
所述FEC帧是OTU3V和OTU4V。
4.根据权利要求3所述的纠错方法，其特征在于，
所述OTU4V的列数是4608，所述OTU3V的列数是5696。
5.根据权利要求3所述的纠错方法，其特征在于，
所述OTU4V的列数是4080，所述OTU3V的列数是5280。
6.一种纠错装置，是传送对信息数据附加开销和纠错码而形成的传送帧的光通信系统中的纠错装置，其特征在于，具备：
光传送成帧器，基于客户端发送信号向光信道传送帧的映射，生成光传送帧并输出发送信号，并且基于接收信号的输入，将客户端信号从光信道传送帧解映射并输出客户端接收信号；
FEC编码器，对于来自所述光传送成帧器的发送信号，基于纠错码进行编码；
D/A转换器，对所述编码器的输出信号进行D/A转换并将光发送信号输出到通信路径；
A/D转换器，将来自通信路径的光接收信号转换成模拟信号；以及
FEC解码器，根据所述A/D转换器的输出进行接收数据的解码，纠正错误并将接收信号输出到所述光传送成帧器；
并且，所述D/A转换器和所述A/D转换器中，分别具备根据不同信号类别的客户端信号变更采样时钟的时钟生成单元，通过根据所述客户端信号对容纳不同信号类别的客户端信号的FEC帧的FEC冗余区域的大小进行调整，将针对各个客户端信号的FEC帧的传送速度的关系设成N倍附近，其中，N是正的自然数。
7.根据权利要求6所述的纠错装置，其特征在于，
所述时钟生成单元具有：
相位比较器，比较来自所述编码器或者所述解码器的参照时钟和反馈时钟；
滤波器，对来自所述相位比较器的比较结果进行平滑化；
VCO，输出与平滑化了的相位误差信号的电压相应的频率；
2分频器，对所述VCO的输出进行2分频；
选择器，根据所述客户端信号选择来自所述VCO的时钟和来自所述2分频器的时钟中的某一个，并输出采样时钟；以及
N分频器，对来自所述选择器的采样时钟进行N分频，并向所述相位比较器输出所述反馈时钟。
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