400G前向纠错冗余度FEC Margin问题分析

以太网上一代100G的100GEBASE-SR4（KR4/CR4），PSM4，CWDM4以及ER-lite的传输中，都是采用NRZ的调制格式，FEC用到的是RS（528，514）。 在物理层光模块的测试中，误码相对容易做到0误码，所以对FEC的重视程度并不高。

但是到了400G，由于采用PAM4调制格式传输，每个电平之间挨得更近，误码仪自环能做到0误码，已经变得不太容易，更难实现在光模块测试的时候做到0误码。那么FEC的重要性就显示出来了。FEC可以对1 E-4的误码率纠正到1E-15;但这样是不是就意味着模块测试的时候，保证误码率到1E-6/-7两级就行了，其他所有误码都靠FEC来纠正？下面将来讨论一下。

●基于FEC的原理，事实上即使误码率比1E-4更优，比如1E-6，也有可能因为有连续误码导致FEC纠不回来。

●当然也有可能被纠回来，但是系统很脆弱，禁不起外界干扰，或是禁不起激光器老化后，光功率降低所带来的丢包可能。

所以FEC Margin这个概念就被提了出来，400G这一-代， 发射端看TDECQ，接收端看灵敏度，对传系统测试中，除了误码率，就看FEC Margin了。

IEEE802.3bs中，规定用到的FEC Reed Solomon（544，514，15，10） ，简称RS（544，514）。FEC编码中，以每个symbol为单位，每个symbol中包含10个bit。 RS（544，154）就是在每514个symbol的后面，插入30 （2*15） 个symbol （冗余码）。

这544个symbol称为- -个codeword。可以通过这30个冗余码的插入，接收端能识别这544个symbol中，symbol发生错误的个数以及位置，并且纠回来，最多可以纠回15个符号错误。下面看几种情况：

第一种：假如这个codeword多于15个symbol错误，那么整个codeword就不能通过FEC纠回来，最终导致这个codeword被拋弃，导致丢包。此时会用另外一个参数“Frame Loss Ratio”来评判系统优劣。Frame Loss Ratio在光模块的测试中，意义不大，此处不做讨论。

第二种：假如这个codeword有15个symbol错误，那么FEC可以纠回来，但是这个系统很脆弱，禁不起任何折腾。此时，称这个系统的FEC Margin是0，计算公式是（15-误符号个数） /15*100%。

第三种：假如这个codeword有10个symbol错误，那么FEC更可以纠回来，这个系统可以禁得起稍微折腾。此时，称这个系统的FEC Margin是33%。

第四种：假如这个codeword有0个symbol错误（理想情况），那么FEC肯定可以纠回来。此时，称这个系统的FEC Margin是100%。如果误码仪有FEC功能，那么FEC Margin肯定是可以算出来的。以下是截取的一-个400G误码仪开通FEC功能后测试某一通道的结果。

编辑：黄飞