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FEC、自动协商与链路训练

从 25G 开始,以太网链路不再只是「进光、出光」:两端必须在 前向纠错(FEC)上达成一致,某些介质上还需要在自动协商和 链路训练上达成一致。不匹配会造成如今最常见的故障——光功率正常但链路始终无法建立。

前向纠错

FEC 增加冗余信息,使接收端能够纠正比特错误。更高的通道速率依赖它,因为光模块本身的原始误码率已不足以单独满足要求。

FEC名称用于说明
无—1G、10G 光模块原始 BER 必须满足 10⁻¹²
BASE-R / FC-FECFire-code,Clause 7410G KR、部分 25G 短距链路低时延、纠错能力弱
RS-FEC (528,514)Reed-Solomon,Clause 91/10825G SR/LR、100G SR4/CWDM4/PSM4100G「KR4/KP4」系列
RS-FEC (544,514)Reed-Solomon,Clause 134所有每通道 50G 和每通道 100G 的 PAM4强制;纠错更强、时延更高

经验法则:

  • PAM4 = 始终需要 FEC。 50G/100G 每通道速率(SFP56、QSFP56、 QSFP-DD、OSFP)离开 RS(544,514) 无法运行。
  • 25G/100G NRZ = 通常需要 FEC。 SR 和大多数单模 PMD 需要 RS-FEC;少数短距链路经协商可以「无 FEC」或 BASE-R。
  • 10G 及以下 = 光模块上不使用 FEC。

主机必须配置为 PMD 所要求的 FEC;模块在存储器中声明自身能力,但真正应用这些能力的是交换机配置。

自动协商

IEEE Clause 73 自动协商在铜缆背板和直连线缆上(例如 25GBASE-CR)交换速率、FEC 和暂停能力。在光链路上通常没有自动协商——两端都是静态配置的,这正是光链路上 FEC 不匹配如此常见的原因。

链路训练

在铜缆 DAC 和背板链路上,链路训练(Clause 72/93/136)让每个接收端在数据传输前调节对端发射机的均衡。光链路跳过这一步; PAM4 光模块转而依赖模块自身的 DSP,以及通过模块声明的应用所选择的主机侧均衡(CMIS)。

现象与解决方法

现象可能原因解决方法
光功率正常,链路不通两端 FEC 不匹配将两端端口都设置为 PMD 要求的 FEC
链路已通,但 FEC 纠正块计数很高光模块处于边缘状态或连接器脏污检查光功率 → 清洁 → 更换(链路抖动)
链路已通,出现不可纠正错误、复位FEC 已达极限——Rx 光功率或色散问题检查传输距离预算;该距离下 PMD 选型错误
DAC 始终不通,同端口的光模块可以AN/训练被禁用或线缆不受支持启用 Clause 73 自动协商,或改用合格线缆

在 CodingBox 中

CodingBox 在 Check transceiver 屏幕上显示的身份信息包括 PMD/合规代码,所需的 FEC 由此推出;对于 CMIS 模块,声明的应用列表给出每种模式所期望的主机接口(进而给出 FEC)。重新编码模块时,务必保持这些代码与真实 PMD 一致,使主机应用正确的 FEC。

把 FEC 作为诊断手段:各代码对应的纠前 BER 限值、VDM 可观测量与主机计数器,以及如何结合 Rx 光功率解读它们:VDM 与 FEC 指标。

为什么 PAM4 既需要 FEC 又需要 DSP,以及线性(LPO)模块带来了哪些变化:调制与 DSP。

各 NOS 的 FEC 与自动协商命令并列对照:端口配置示例。


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