FEC, การเจรจาอัตโนมัติ และการฝึกลิงก์

ตั้งแต่ 25G ขึ้นไป ลิงก์ Ethernet ไม่ใช่แค่เรื่อง “แสงเข้า แสงออก” อีกต่อไป ปลายทั้งสองด้านต้องตกลงกันเรื่องการแก้ไขข้อผิดพลาดล่วงหน้า และบนสื่อบางชนิดต้องตกลงเรื่องการเจรจาอัตโนมัติกับการฝึกลิงก์ด้วย ความไม่ตรงกันก่อให้เกิดข้อขัดข้องที่พบบ่อยที่สุดในยุคปัจจุบัน คือลิงก์ที่มีระดับสัญญาณเชิงแสงปกติดีแต่ไม่ยอมขึ้นเลย

การแก้ไขข้อผิดพลาดล่วงหน้า

FEC เพิ่มความซ้ำซ้อนเข้าไปเพื่อให้ตัวรับแก้ไขข้อผิดพลาดระดับบิตได้ อัตราเลนที่สูงขึ้นต้องพึ่งพา FEC เพราะอัตราข้อผิดพลาดระดับบิตดิบของออปติกส์เพียงอย่างเดียวไม่เพียงพออีกต่อไป

FEC	ชื่อ	ใช้ที่	หมายเหตุ
ไม่มี	—	ออปติกส์ 1G, 10G	BER ดิบต้องได้ 10⁻¹²
BASE-R / FC-FEC	Fire-code, Clause 74	10G KR, ลิงก์ระยะสั้น 25G บางส่วน	เวลาหน่วงต่ำ, ความสามารถแก้ไขอ่อน
RS-FEC (528,514)	Reed-Solomon, Clause 91/108	25G SR/LR, 100G SR4/CWDM4/PSM4	ตระกูล “KR4/KP4” ของ 100G
RS-FEC (544,514)	Reed-Solomon, Clause 134	PAM4 ทุกชนิดที่ 50G-ต่อ-เลนและ 100G-ต่อ-เลน	บังคับใช้; แก้ไขได้ดีกว่า แต่เวลาหน่วงมากกว่า

กฎคร่าว ๆ:

PAM4 = ต้องมี FEC เสมอ เลน 50G/100G (SFP56, QSFP56, QSFP-DD, OSFP) ทำงานไม่ได้เลยถ้าไม่มี RS(544,514)
25G/100G NRZ = โดยทั่วไปต้องมี FEC PMD ของ SR และ SMF ส่วนใหญ่ต้องใช้ RS-FEC มีบางระยะส่งสั้น ๆ ที่ยอมให้ “ไม่มี FEC” หรือ BASE-R ได้ตามข้อตกลง
10G ลงมา = ไม่มี FEC บนออปติกส์

โฮสต์ต้องตั้งค่าให้ตรงกับ FEC ที่ PMD ต้องการ โมดูลประกาศความสามารถของตัวเองไว้ในหน่วยความจำ แต่การตั้งค่าบนสวิตช์ต่างหากที่เป็นตัวนำมาใช้งานจริง

การเจรจาอัตโนมัติ

การเจรจาอัตโนมัติตาม IEEE Clause 73 แลกเปลี่ยนความสามารถด้านความเร็ว FEC และ pause บนแบ็กเพลนทองแดงและสายเชื่อมต่อโดยตรง (เช่น 25GBASE-CR) บนลิงก์เชิงแสง โดยทั่วไปจะไม่มีการเจรจาอัตโนมัติ ปลายทั้งสองด้านถูกตั้งค่าแบบคงที่ นี่คือเหตุผลที่ FEC ไม่ตรงกันเกิดขึ้นบ่อยมากบนออปติกส์

การฝึกลิงก์

บนลิงก์ DAC ทองแดงและแบ็กเพลน การฝึกลิงก์ (Clause 72/93/136) ให้ตัวรับแต่ละฝั่งปรับอีควอไลเซชันของตัวส่งฝั่งตรงข้ามก่อนที่ข้อมูลจะเริ่มไหล ลิงก์เชิงแสงข้ามขั้นตอนนี้ไป ออปติกส์ PAM4 พึ่งพา DSP ของตัวโมดูลเองแทน และพึ่งพาอีควอไลเซชันฝั่งโฮสต์ที่เลือกผ่านแอปพลิเคชันที่โมดูลประกาศไว้ (CMIS)

อาการและวิธีแก้

อาการ	สาเหตุที่เป็นไปได้	วิธีแก้
ระดับสัญญาณเชิงแสงปกติดี แต่ลิงก์ดับ	FEC ไม่ตรงกันระหว่างสองด้าน	ตั้งค่าทั้งสองพอร์ตให้ใช้ FEC ตามที่ PMD ต้องการ
ลิงก์ขึ้นแต่จำนวนบล็อกที่ FEC แก้ไขสูง	ออปติกส์ก้ำกึ่งหรือคอนเนกเตอร์สกปรก	ตรวจระดับสัญญาณ → ทำความสะอาด → เปลี่ยน (ลิงก์กระพริบ)
ลิงก์ขึ้นแต่มีข้อผิดพลาดที่แก้ไขไม่ได้ รีเซตบ่อย	FEC ถึงขีดจำกัด ปัญหาที่กำลัง Rx หรือดิสเพอร์ชัน	ตรวจงบประมาณระยะส่ง; PMD ไม่เหมาะกับระยะทาง
DAC ไม่เคยลิงก์ติด แต่ออปติกส์บนพอร์ตเดียวกันติด	ปิด AN/การฝึกลิงก์ไว้ หรือสายไม่รองรับ	เปิด Clause 73 AN หรือใช้สายที่ผ่านการรับรอง

ใน CodingBox

บล็อกข้อมูลระบุตัวตนที่ CodingBox แสดงบนหน้าจอ Check transceiver มีรหัส PMD/ความสอดคล้องซึ่งเป็นที่มาของ FEC ที่ต้องใช้ บนโมดูล CMIS แอปพลิเคชันที่ประกาศไว้จะระบุอินเทอร์เฟซฝั่งโฮสต์ (และ FEC ที่ตามมา) ที่แต่ละโหมดคาดหวัง เมื่อเขียนโค้ดโมดูลใหม่ ให้รักษารหัสเหล่านี้ให้ตรงกับ PMD จริง เพื่อให้โฮสต์ใช้ FEC ที่ถูกต้อง

FEC ในฐานะเครื่องมือวินิจฉัย: ขีดจำกัด pre-FEC BER ต่อรหัส ค่าที่สังเกตได้ของ VDM และตัวนับของโฮสต์ และวิธีอ่านค่าเหล่านี้ร่วมกับกำลัง Rx: ค่าตรวจวัด VDM และ FEC

เหตุผลที่ PAM4 ต้องมีทั้ง FEC และ DSP และสิ่งที่เปลี่ยนไปกับโมดูลเชิงเส้น (LPO): การมอดูเลตและ DSP

คำสั่ง FEC และการเจรจาอัตโนมัติของแต่ละ NOS เทียบเคียงกัน: สูตรการตั้งค่าพอร์ต

หากพบข้อมูลที่ไม่ถูกต้องหรือข้อผิดพลาดในบทความนี้ ให้เลือกข้อความส่วนนั้นแล้วกด Ctrl+Enter เพื่อ