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فارسی VDM 与 FEC 指标：PAM4 链路
在每通道 50G 及以上速率下，光功率本身已不足以说明链路的健康状况：一条 Rx 功率完全正常的 PAM4 链路，可能只差一个脏污连接器就会出现不可纠正错误，而最先出现的征兆不是某个 dBm 读数，而是误码率。这个数字来自两个来源：在模块内部，CMIS 的 VDM（多功能诊断监测）按通道报告 pre-FEC BER、SNR 和激光器健康状态；在主机侧，FEC 解码器统计已纠正和未纠正的码字数量。两者结合，可以在链路仍无损传输业务时，显示它距离失效还有多远。
FEC 为何改变了诊断方式
每一种基于 PAM4 的 25G+ 以太网 PMD（以及大多数 25G NRZ PMD）都以 Reed-Solomon FEC 为前提。光模块允许输出 10⁻⁵–10⁻⁴ 的原始误码率，因为 FEC 会将其修正到 10⁻¹² 或更好。由此带来的后果是：一条正在劣化的链路，在 MAC 层看来完全没有错误，直到越过 FEC 的纠正极限才会突然失效。pre-FEC BER 是唯一能平滑反映余量变化的指标。
| FEC | 编码 | 每码字纠正能力 | 输出达到 10⁻¹² 所需的 pre-FEC BER 上限（近似值） | 应用场景 |
|---|---|---|---|---|
| BASE-R（“FC-FEC”，Clause 74） | Fire 码 (2112, 2080) | 11 位突发 | ≈ 10⁻⁷ … 10⁻⁸，增益约 2 dB | 10G/25G NRZ、CA-25G-S |
| RS-FEC KR4（Clause 91/108） | RS(528, 514) 基于 GF(2¹⁰) | 7 个符号 | ≈ 5 × 10⁻⁵ | 25GBASE-CR/SR/LR、100GBASE-SR4/CWDM4/CR4 |
| RS-FEC KP4（Clause 119/134） | RS(544, 514) | 15 个符号 | ≈ 2.4 × 10⁻⁴ | 所有 50G PAM4 通道：50G/100G/200G/400G/800G |
| 级联码 / oFEC（相干） | 内码 + 外码 | — | ≈ 10⁻² … 2 × 10⁻² | 400ZR (CFEC)、OpenZR+ (oFEC) |
配置不匹配的情况：FEC、自动协商与链路训练。
VDM：模块报告的内容
VDM 位于 CMIS 页 20h–2Fh 中（按每 8 通道分 bank），并在页 01h 中声明其支持能力。每个可观测量都有一个描述符（类型、通道）、一个实时采样值、四个阈值和标志位，与经典监测量完全一样。
| 页 | 内容 |
|---|---|
| 20h–23h | 描述符：对应哪个可观测量、哪个通道、使用哪一组阈值 |
| 24h–27h | 采样值（每个 2 字节） |
| 28h–2Bh | 阈值：高/低告警，高/低预警 |
| 2Ch–2Fh | 标志位与掩码 |
可观测量类型（CMIS 4.0/5.x）
| ID | 可观测量 | 单位/格式 | 含义 |
|---|---|---|---|
| 1 | 激光器寿命消耗 | % (U16) | 厂商估算的已消耗寿命 |
| 2 | TEC 电流 | 占最大值的 % (S16) | 制冷器负载，参见 温度与电压 |
| 3 | 激光器频率误差 | MHz (S16) | DWDM/ZR：偏离标准频率栅格的程度 |
| 4 | 激光器温度 | °C (S16, 1/256) | 制冷型激光器 |
| 5 / 6 | eSNR，媒质侧/主机侧输入 | dB (U16, 1/256) | 均衡后的电域信噪比，即 PAM4 的“眼高”；> 18–20 dB 为理想水平，< 15 dB 为临界水平（因厂商而异） |
| 7 / 8 | PAM4 电平转换参数，媒质侧/主机侧 | dB | 四个电平的线性度 |
| 9 / 10 | pre-FEC BER 最小值，媒质侧/主机侧 | F16 | 统计区间内的最优值 |
| 11 / 12 | pre-FEC BER 最大值 | F16 | 统计区间内的最差值，是应设置告警的数值 |
| 13 / 14 | pre-FEC BER 平均值 | F16 | — |
| 15 / 16 | pre-FEC BER 当前值 | F16 | 最近一次采样 |
| 17–24 | FERC（帧误码率计数，frame error ratio count）最小/最大/平均/当前值，媒质侧/主机侧 | F16 | FEC 之后仍不可纠正的帧数，应为 0 |
| 128+ | 相干参数集（CMIS 5.x）：调制器偏置、CD、DGD、SOPMD、OSNR、eSNR、Q 因子、Rx 总功率/信号功率、载波频率偏移… | 各不相同 | 400ZR/ZR+ 模块 |
F16 是 CMIS 的 16 位比率格式：5 位指数加 11 位尾数，数值 = 尾数 × 10^(指数 − 24)。例如 1.5 × 10⁻⁶ 的 pre-FEC BER 存储为尾数 1500、指数 15。媒质侧指光纤线路；主机侧指到交换机 ASIC 的电接口：主机侧 BER 异常，说明问题出在连接器或板卡，而不是光纤。
主机侧 FEC 计数器
交换机或网卡按端口（通常也按通道）统计以下计数：
| 计数器 | 健康 | 警戒 | 故障 |
|---|---|---|---|
| 已纠正码字数 | 缓慢增长（pre-FEC BER 10⁻⁸ … 10⁻⁶） | 快速增长（KP4 下达到 10⁻⁵） | 接近极限 |
| 不可纠正码字数 | 0 | 出现任何增量 | 持续增长 = 丢帧 |
| 每通道符号错误数 | 各通道均衡 | 某一通道明显偏高 | 该通道的光纤/连接器/激光器有问题 |
| pre-FEC BER（推算值） | < 10⁻⁷ | 10⁻⁶ … 10⁻⁵ | > 10⁻⁴ (KP4) |
查看位置：大多数 NOS 上是 show interfaces … fec / phy detail（验证光模块）；Linux 上是 ethtool -S（fec_corrected_blocks、fec_uncorrectable_blocks）和 ethtool --show-fec；SONiC 上是 show interfaces counters fec。计数器是累计值，应先清零，再观察其变化速率。
综合解读两类指标
| Rx 功率 | Pre-FEC BER / eSNR | 不可纠正错误 | 诊断结论 |
|---|---|---|---|
| 在窗口内 | < 10⁻⁷，eSNR 高 | 0 | 健康且有余量 |
| 在窗口内 | 10⁻⁵，某一通道 eSNR 下降 | 0 | 该通道正在劣化：MPO 光纤污染、VCSEL 老化、连接器接近临界，应在失效前处理（逐通道诊断） |
| 偏低 | 偏高 | 有 | 预算问题，参见 Rx 功率与链路预算 |
| 在窗口内，两端均是 | 主机侧偏高 | 有 | 电气问题：笼子/连接器接触、板卡、DAC 质量、均衡设置错误 |
| 在窗口内 | 媒质侧偏高，所有通道 | 有 | 色散、传输距离等级不匹配、波长偏离复用器通道、极性部分接反 |
| 正常 | 0 错误，链路闪断 | 0 | 不是信号问题：FEC/自动协商不匹配、热问题或软件问题 |
阈值与告警
VDM 阈值由厂商设定；pre-FEC BER 的典型高预警值约为 FEC 极限的十分之一（KP4 下为 2 × 10⁻⁵）。用于告警时应关注变化速率和趋势：只要 pre-FEC BER 在一周内上升一个数量级，无论是否越过阈值都应作为工单处理（监测）。FEC 之后仍出现的不可纠正错误，任何时候都是一次事故。
VDM 缺失的场景
SFF-8472 和 SFF-8636 模块没有 VDM：10G/25G/100G NRZ 链路只能依靠主机侧 FEC 计数器和 Rx 功率。部分 SFF-8636 模块会在页 20h–21h 或厂商自定义字节中提供厂商私有的 SNR 或 BER，但只能用厂商自己的工具读取。对于没有 FEC 的 NRZ 链路（10G LR、1G），接口上的 CRC/输入错误计数器是唯一的比特级视图。
在 CodingBox 中
对于 CMIS 模块，CodingBox 会读取 VDM 描述符和采样值，并在 DDM 页面中按通道与经典监测量一并显示，同时将 F16 比率解码为普通数值。主机侧的 FEC 计数器不在模块和编程器的范围内，它们来自交换机。