FECとは？OTN・Ethernet・コヒーレントでの違いを実務レベルで整理

FEC（Forward Error Correction：前方誤り訂正）は、送信側で信号に冗長ビットを付加し、受信側で演算によって誤りを自己修復する技術です。光通信の「大容量・長距離・高品質」を支える三種の神器の一つと言えます。

一見同じFECでも、Ethernet・OTN・コヒーレントでは実装方式や目的が大きく異なります。実務で混乱しやすいポイントを整理しました。

FECの基本原理とトレードオフ

FECの性能は「NCG（Net Coding Gain：正味符号化利得）」という指標で評価されます。これは、FECによってどれだけOSNR（信号品質）の要求条件を緩和できたかをdB単位で表したものです。

設計においては、常に以下のトレードオフを考慮する必要があります。

• 訂正能力（NCG）を高める → 冗長ビット増（オーバーヘッド増）による実効帯域減少、演算複雑化による消費電力・遅延の増大。
• 遅延を優先する → 演算回数や符号長を抑えるため、訂正能力は限定的になる。

実装レイヤごとの比較（実務視点）

レイヤ	主な方式	オーバーヘッド	NCG (目安)	特徴
Ethernet	RS-FEC	約3〜5%	約2〜4dB	低遅延重視（サブμs級）
OTN (標準)	GFEC	約7%	約6dB	伝送路品質の標準化
コヒーレント	SD-FEC	約20〜25%	10〜12dB超	物理限界の打破・超長距離

Ethernet FEC：インターフェースの補助

主に25G/50G/100G/400Gなどの高速な電気・光インターフェースにおいて、物理リンク自体の微細なエラーを補正するために使用されます。

代表例

• RS-FEC（Reed-Solomon）：RS(528, 514)やRS(544, 514)などが標準的。

特徴

• HD-FEC：受信した信号が「0」か「1」かを確定させてから処理するため、回路がシンプル。
• 超低遅延：スイッチやルーター内部での処理を考慮し、遅延を最小限（ナノ秒〜サブマイクロ秒単位）に抑えています。

OTN FEC：デジタル・トランスポートの信頼性

ITU-T G.709で規定されており、異なるベンダー間の相互接続性や、長距離伝送路での一定の品質を担保するために組み込まれています。

代表例

• GFEC（Generic FEC）：標準的なRS(255, 239)方式。
• EFEC（Enhanced FEC）：ベンダー独自のアルゴリズムで反復復号を行い、GFECより高い利得を得る方式。

特徴

• ペイロードを選ばない：中身がEthernetでもSDHでも、OTNフレームという「容器」の外側にFECが付加されるため、透過的な伝送が可能です。
• 長距離伝送の基準：これにより、従来の無中継伝送距離を大きく伸ばすことが可能になりました。

コヒーレントFEC：限界突破の鍵「SD-FEC」

100G/400G超の長距離・大容量伝送では、波長分散や非線形効果、雑音による信号劣化が避けられません。これをデジタル演算で力技で解決するのがコヒーレントDSP内のFECです。

代表例

• SD-FEC（Soft Decision FEC）：0か1かだけでなく、「0に近い0.2」といった確からしさ（尤度）の情報を持って演算します。

特徴

• 圧倒的な利得：HD-FECでは不可能なレベルのノイズの中でも信号を復元できます。
• 高い計算負荷：DSP（デジタル信号処理チップ）の電力消費の多くをこのFEC演算が占めます。遅延も数マイクロ〜数十マイクロ秒に達します。

実務上の重要指標：Pre-FEC BER と Post-FEC BER

保守運用において、FECの状態監視は最も重要な項目の一つです。

• Pre-FEC BER：FECで直す前の「生の誤り率」。伝送路（ファイバや増幅器）の劣化を直接反映します。
• Post-FEC BER：FECで直した後の「最終的な誤り率」。これが「0」でなければ、サービス断やパケットロスが発生します。

「Pre-FEC BERが閾値（FEC限界）を超えないように運用する」のが、光ネットワーク管理の鉄則です。

まとめ

FECは、その実装されるレイヤによって役割が明確に分かれています。

• Ethernet：高速通信を短距離で安定的につなぐ「低遅延な絆創膏」。
• OTN：光トランスポートとしての「信頼の標準容器」。
• コヒーレント：物理的限界を超えて大容量を運ぶ「最強のエンジンの過給器」。

トラブルシューティングの際も、どのレイヤのFECでエラーが発生しているか（あるいは補正しきれているか）を見極めることが、迅速な原因究明の第一歩となります。