Tutorial FEC

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Evolução do FEC e suas aplicações nas Redes Ópticas. 
 
Ultimamente, a mídia especializada da área de Telecomunicações, tem abordado sobremaneira, a 
aplicação de FEC (Forward Error Correction) nas Redes Ópticas que utilizam equipamentos WDM 
(Wavelength Division Multiplexing). 
 
Entretanto, nem sempre estes artigos espelham a realidade, sendo às vezes tendenciosos, ao 
afirmarem que a aplicação de FEC nas Redes Ópticas só seria vantajosa em Sistemas WDM 
Terrestres e/ou Submarinos dos tipos LH e ULH (significando respectivamente Long Haul: 
enlaces longos e, Ultra Long Haul: enlaces ultralongos). 
 
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. 
 
 
Autor: Luiz Felipe de Camargo Fernandes 
( telecomm@uol.com.br ou DWDM@uol.com.br) 
 
Engenheiro Eletrônico (FEI 73), Mestre em Telecomunicações (FEI 86), 
atuando á mais de 20 anos somente em Telecomunicações, com enfoque em 
Sistemas Ópticos, Redes tipo LAN, Acesso, MAN, WAN e, Proteção. 
 
Cursos na Alemanha, USA, Japão, Espanha, Inglaterra. 
 
Especialista em Sistemas Ópticos, com várias publicações; participa como 
Chairman e Palestrante de Seminários, promovidos pelo IBC, Sala 21 de 
São Paulo, IIR, TELEXPO, etc, 
 
Recentemente elaborou todas as especificações e realizou testes completos em equipamentos 
DWDM, no Brasil, Argentina, Suécia, França, Alemanha e Áustria. 
 
Gerente na ERICSSON, TELESP/TELEFONICA, nesta ultima, atuado em projetos como: Rede de 
Aceso Rápido á Internet (Speed), Rede ATM, Rede L.D., Redes Ópticas e ASON. 
 
Em 2001 deixou a TELEFONICA, para fundar a TELECOMM CONSULTING S/C LTDA. 
 
Integra a equipe do Teleco para contribuir na área de Sistemas de Telecomunicações Fotônicos. 
 
 
Duração: 10 minutos 
 
 
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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.975 - 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. 
 
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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 bites 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 1.024 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. 
 
 
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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. 
 
 
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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, LHe, 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. 
 
 
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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.