• Reed-Solomon Forward Error Correctionについて

 
 
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400G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のReed-Solomon FEC(RS-FEC)が802.3bs Clause 119で規定されています。
RS-FECは100GBASE-CR4で初めて導入され25G NRZ(CA-L), 50G NRZ(CA-L), 100G NRZ(CA-L)でも規定され使われてきています。
25G NRZ(CA-L), 50G NRZ(CA-L), 100G NRZ(CA-L)での利用では単にRS-FECとされていましたがRS-FEC FECにはエラー検出と訂正ができる数により分類され400G PAM-4で利用されるRS-FECとではタイプが異なります。

Reed-Solomon Forward Error Correction(RS-FEC)

RS-FECはPHY PCSレベルで送信されるデータにエンコーディングのパリティービットを追加することで実現されます。
受信側ではパリティービットを確認し、受信データのエラーの検出と訂正が行われます。この手順は IEEE 802.3by Clause 91 Reed-Solomon FEC (RS-FEC)で定義されています。

RS-FECはRS(n, k)とSymbolビット数で規定されます。IEEE802.3bjで規定されているRS-FECのSymbolのサイズは10ビットで、エラーの検出と訂正はこのSymbol単位で行われます。

エンコーダはデータのkのSymbolビットと付加されたn-kのパリティーSymbolビットで構成されます。
Reed-Solomon FECのデコーダは2t=n-kのSymbolビット数のエラーが検出できtのSymbolビット数のエラーを訂正できます。
n, k, tの間には2t=n-kの関係式が成り立ちます。

RS(528, 514)

25G NRZ(CA-L), 50G NRZ(CA-L), 100G NRZ(CA-L)ではRS(528, 514)がIEEEで規定されいます。
RS(528, 514)では 2t=14のSymbolビット数のエラーが検出でき7のSymbolビット数のエラーを訂正できます。
最大7のSymbolビット=70ビットの訂正が可能で、Symbolあたり1ビットのエラーがある場合は7ビットのエラー訂正が可能です。
8のSymbolビット(Symbolあたり1ビットのエラーで8ビットのエラー であっても)のエラーがある場合はエラー訂正は行えません。

RS(544, 514)

50G PAM-4, 100G PAM-4, 200G PAM-4, 400G PAM-4ではRS(544, 514)がIEEEで規定されています。
25G NRZ, 50G NRZ, 100G NRZではケーブルのタイプがCA-Lの時にRS(528, 514)が必要でしたが、50G PAM-4, 100G PAM-4, 200G PAM-4, 400G PAM-4では全てのケーブルでRS(544, 514)が必要になります。
RS(544, 514)では 2t=30のSymbolビット数のエラーが検出でき15のSymbolビット数のエラーを訂正できます。
最大15のSymbolビット=150ビットの訂正が可能で、Symbolあたり1ビットのエラーがある場合は15ビットのエラー訂正が可能です。
16のSymbolビット(Symbolあたり1ビットのエラーで16ビットのエラーであっても)のエラーがある場合はエラー訂正は行えません。

RS-FECの設定

同じタイプのRS-FECの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。RS-FECのタイプはPCSのタイプによりAuto-adjustで決定されますが、明示的にCLIで設定することも可能です。

RS-FECを有効にしする

arista(config-if-Et49/1)#error-correction encoding reed-solomon

RS-FECのタイプのRRS(528, 514)とRS(544, 514)の設定はNRZの速度ではRRS(528, 514)にPAM4の速度ではRS(544, 514)に適宜自動で調整されます。

showコマンド

“show interface error-correction”で確認できることはこれまでと同じ

arista#show interface error-correction
Interface           Configured              Available               Operational

----------------    --------------------    --------------------    -----------

Ethernet35/1        Default                 Reed-Solomon            Reed-Solomon

“show interface ethernet 1/1 phy detail”でRS-FECのタイプを確認

arista#show int eternet 1/1 phy detail

Current System Time: Fri May 31 12:55:50 2019

Ethernet1/1

                             Current State Changes       Last Change

                             ------------- -------       -----------

 Interface state             up 10         0:34:02 ago

 Transceiver                 400GBASE-CR8 3  1 day, 0:18:49 ago

 Transceiver SN              ABM184600035

 MAC Rx Local Fault          false 16         0:34:02 ago

 MAC Rx Remote Fault         false 6         0:34:15 ago

BCM88690 line

 Model                       BCM88690 (0x000000,0x25,0x1)

 PHY state                   linkUp 3         0:33:58 ago

 Interrupt count                                     0

 Oper speed                  400Gbps

 Lane count                  8

 PCS RX link status          up 9         0:33:58 ago

 PCS RX fault                ok 2         0:34:14 ago

 PCS TX fault                ok 2         0:34:14 ago

 PCS high BER                ok 0               never

 PCS err blocks              0 0               never

 PCS BER                     0 0               never

 Forward Error Correction    Reed-Solomon

 Reed-Solomon codeword size  544

 FEC alignment lock          ok 9         0:33:58 ago
---省略---

まとめ

アリスタネットワークスでは7800R3/7500R3/7280R3をはじめとする400Gスイッチと様々な100Gスイッチで適切なRS-FECタイプに対応しております。

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