• 25GイーサネットのForward Error Correction(FEC)について

 
 
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はじめに

25Gイーサネットは1つのレーンで10Gイーサネットの2.5倍の帯域を同じSFP+フォームファクターでサポートできることに加えIEEE 802.1byで25Gイーサネットが標準化されたことから25Gイーサネットスイッチの採用が広がり始めています。
この記事ではIEEE 802.1byで規定されている25GイーサネットのForward Error Correction(FEC)について説明をいたします。

Forward Error Correction(FEC)

IEEE 802.1by 25Gイーサネットでは、エラーを訂正しデータの整合性を確保するためにForward Error Correction(FEC)が規定されています。FECによりデータ再送を防ぎ、スループット向上させ距離を伸ばす利点が得られます。エラーの検知と回復度合いにより3つのFECがあり同じFECが両端のスイッチまたは機器でサポートされてなければいけません。どのFECを使うかはリンクアップ時のAutonegotiationで決定されます。

IEEE 802.1by 25GでのForward Error Correctionは、以下の3つが規定されています。

  • Clause 91 Reed-Solomon FEC (RS-FEC)
  • Clause 74 BASE-R FEC(FC-FEC)
  • FECなし

Clause 91 Reed-Solomon FEC (RS-FEC)は、bj FEC (802.3bj)で規定されているもので100Gイーサネットでも利用されており3つのFECの中でエラー訂正が強いものになります。

Clause 74 BASE-R FEC、または、Fire-Code FEC(FC-FEC)とも呼ばれていて、エラー訂正はRS-FECより弱いですが、遅延はRS-FECより低くなります。

FECなしについてですが、FECは必須ではなくトランシーバーやケーブルによっては使わなくてもいい場合があります。FECをサポートしていないスイッチやサーバーと接続や、FECによる遅延を避け低遅延のアプリケーションをラック内で接続する際に用意されています。

25GでのケーブルとFEC

IEEE 802.3byでは、3つの25Gケーブル(CA-N,CA-S,CA-L)があり、損失により最低限必要なFECが規定されています。

  • CA-N   12.98dB      FECなし
  • CA-S   16.48dB      BASE-R FEC
  • CA-L   22.48dB      RS-FEC

アリスタネットワークスで提供している25G TwinaxケーブルのFECは、次の通りです。

  • CAB-S-S-25G-1M (CA-N,FECなし)
  • CAB-S-S-25G-2M (CA-N,FECなし)
  • CAB-S-S-25G-3M (CA-S,BASE-R FEC)
  • CAB-S-S-25G-5M (CA-L,RS-FEC)

また、AOCケーブルと25GBASE-SR / 25GBASE-LRでは、RS-FECをサポートしております。

スイッチでのFECの確認

アリスタスイッチに接続されている25Gケーブルのタイプを下記のように確認できます。

7280R2>show transceiver hardware
Name: Et10/29
 Media Type: 25GBASE-CR
 Cable Type: CA-N

Name: Et10/30
 Media Type: 25GBASE-CR
 Cable Type: CA-N

Name: Et10/31
 Media Type: 25GBASE-CR
 Cable Type: CA-L

Name: Et10/32
 Media Type: 25GBASE-CR
 Cable Type: CA-L

また、下記のようにautonegotiation後に確定されたFECを確認することができます。

7280R2>show phy detail
 Ethernet10/30
 Current State Changes Last Change
 PHY state linkUp 5 0:03:29 ago
 Interface state up 4 0:03:29 ago
 HW resets 0 never
 Transceiver 25GBASE-CR 2 0:08:14 ago
 Transceiver SN ADY1712000LT
 Oper speed 25Gbps
 Interrupt Count 5
 Diags mode normalOperation
 Model BCM88675/BCM88375 (0x18c086,0x37,0x0)
 Loopback none
 Xcvr EEPROM read timeout 0 never
 Spurious xcvr detection 0 never
 DOM control/status fail 0
 Presence indication xcvrPresent 3 0:08:14 ago
 Bad EEPROM checksums 0 never
 RX_LOS since system boot False 3 0:08:14 ago
 RX_LOS since insertion 3
 TX_FAULT since system boot False 3 0:08:14 ago
 TX_FAULT since insertion 3
 PMA/PMD RX signal detect ok 1 0:08:12 ago
 Forward Error Correction None
 PCS RX link status up 5 0:03:32 ago
 PCS high BER ok 0 never
 PCS err blocks 0 never
 PCS block lock ok 1 0:01:42 ago
 PCS BER 0 0 never
 LN RXPPM CLK90 CLKP1 PF(M,L) VGA DCO DFE(1, 2, 3, 4, 5, 6) TXPPM TXEQ(n1, m ,p1,p2,p3) BIP
 0 0 40 2 3,3 22 -8 43, 3, 3, 6, 2, 1 0 8, 60, 0, 0, 0 0
 Ethernet10/31
 Current State Changes Last Change
 PHY state linkUp 5 0:03:29 ago
 Interface state up 4 0:03:29 ago
 HW resets 0 never
 Transceiver 25GBASE-CR 2 0:07:44 ago
 Transceiver SN ADY1714000DJ
 Oper speed 25Gbps
 Interrupt Count 3
 Diags mode normalOperation
 Model BCM88675/BCM88375 (0x18c086,0x37,0x0)
 Loopback none
 Xcvr EEPROM read timeout 0 never
 Spurious xcvr detection 0 never
 DOM control/status fail 0
 Presence indication xcvrPresent 3 0:07:44 ago
 Bad EEPROM checksums 0 never
 RX_LOS since system boot False 3 0:07:44 ago
 RX_LOS since insertion 3
 TX_FAULT since system boot False 3 0:07:44 ago
 TX_FAULT since insertion 3
 PMA/PMD RX signal detect ok 1 0:07:42 ago
 Forward Error Correction Reed-Solomon
 FEC alignment lock ok 1 0:01:42 ago
 FEC corrected code words 0 0 never
 FEC uncorrected code words 0 0 never
 FEC lane corrected symbols
 Lane 0 0 0 never
 FEC lane mapping
 FEC lane 00 01 02 03
 PMA lane 00 00 00 00
 PCS RX link status up 5 0:03:31 ago
 PCS high BER ok 0 never
 PCS err blocks 0 never
 PCS BER 0 0 never
 LN RXPPM CLK90 CLKP1 PF(M,L) VGA DCO DFE(1, 2, 3, 4, 5, 6) TXPPM TXEQ(n1, m ,p1,p2,p3) BIP
 0 0 34 1 11,4 20 -6 48, 1, -3, 1, -2, -1 0 8, 60, 4, 0, 0 0

まとめ

IEEE 802.3by 25Gイーサネットでは、リンクの安定と距離の確保のためFECが採用されています。実際の利用時には接続先の機器のFECサポートと利用するケーブルによりどのFECが使われるかを意識してご利用ください。

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