Risoluzione dei problemi relativi a FEC sugli switch Catalyst 9000

Introduzione

In questo documento vengono descritte le nozioni di base della funzione FEC (Forwarding Error Correction) e viene spiegato come convalidarla sulla famiglia di switch Catalyst 9000.

Prerequisiti

Requisiti

Cisco raccomanda la conoscenza dei seguenti argomenti: 

• Catalyst serie 9000 switch
• Ricetrasmettitori ottici

Premesse

Che cos'è FEC?

La tecnologia FEC è utilizzata per rilevare e correggere un certo numero di errori in un flusso di bit aggiungendo bit ridondanti e codice di controllo degli errori al blocco di messaggi prima della trasmissione. L'aggiunta contiene informazioni sufficienti sui dati effettivi per consentire al decodificatore FEC all'estremità del ricevitore di ricostruire il messaggio originale. Il decodificatore FEC può identificare i bit ricevuti per errore e correggerli. Rimuove quindi i bit ridondanti prima di passare il messaggio ai livelli superiori della rete. Poiché il decodificatore FEC utilizza solo i bit ridondanti per rilevare e correggere gli errori, non richiede la ritrasmissione dell'intero frame in errore, risparmiando così larghezza di banda che verrebbe altrimenti utilizzata per la ritrasmissione.
La funzione FEC consente alle reti di aumentare la velocità dei dati mantenendo un bit error rate accettabile (BER). Ci sono però dei compromessi. Il miglioramento è il risultato dell'aggiunta di sovraccarico sotto forma di bit di parità con correzione degli errori, che consumano parte della larghezza di banda disponibile. In generale, più alto è il guadagno di codifica, maggiore è il numero di bit di parità, che aumenta le dimensioni delle parole di codice. I decoder FEC devono ricevere il codice completo prima di poter agire su di esso. Algoritmi FEC più potenti offrono maggiori guadagni di codifica, ma richiedono parole di codice più grandi, e parole di codice più grandi aumentano la latenza.

Perché le reti a fibra ottica hanno bisogno della tecnologia FEC?

La crescente popolarità del cloud computing, dello streaming video e del social networking ha aumentato in modo massiccio il traffico Internet. Per soddisfare la crescente richiesta di larghezza di banda, il settore delle reti ottiche ha portato la velocità dei dati a 100 Gb/s e oltre. La trasmissione ottica è vulnerabile a varie fonti di degradazione del segnale, tra cui la dispersione cromatica, la dispersione modale, la dispersione della modalità polarizzazione e il rumore.

Nel mondo reale, la capacità di un ricevitore ottico di risolvere le informazioni è influenzata dalla presenza di rumore. Di conseguenza, un ricevitore non può risolvere accuratamente tutti i bit, introducendo errori nella trasmissione dei dati. Questo problema si aggrava a velocità più elevate, perché le larghezze di banda del filtro ricevitore devono essere ampliate per consentire segnali più veloci e quindi consentire il passaggio di una maggiore energia acustica. Fortunatamente, la funzione FEC può contribuire a risolvere questo problema. Sebbene la tecnica non possa correggere tutti gli errori in tutte le condizioni di rete, se correttamente specificata, può aiutare gli operatori di rete a funzionare a velocità di trasmissione più elevate mantenendo i rapporti di errore di bit (BER) di destinazione, il tutto utilizzando ottiche meno costose.

Gli switch Catalyst serie 9000 supportano 2 tipi di FEC:

FC-FEC 

RS-FEC

Il valore di configurazione FC-FEC è cl74

RS-FEC ha due valori di configurazione a seconda della velocità del collegamento:

25 GB o 50 GB: cl108

100 GB: cl91

Come viene negoziato il valore FEC e quando è richiesto FEC?

La velocità FEC è richiesta a 25 GB o superiore quando la lunghezza del cavo è superiore a 2 metri.
Il blocco FEC che esegue la codifica e la decodifica si trova spesso nell'ASIC dello switch/router. In altri casi, ad esempio in alcune ottiche 100G, si trova nel modulo stesso.
FEC è abilitato in modalità automatica per impostazione predefinita; tuttavia, potrebbero essere presenti altre clausole FEC per protocolli applicativi specifici che possono essere supportati dal software host. L'utente può decidere di attivarli, a seconda dell'applicazione specifica.

Topologia

Topologia 1

Configurazione e verifica

Configurazione:

Cat9300X-24Y(config)# interface tw1/1/2
Cat9300X-24Y(config-if)#fec ?
auto    Enable FEC Auto-Neg
cl108   Enable clause108 with 25G
cl74    Enable clause74 with 25G
off     Turn FEC off
  
Cat9300X-24Y(config-if)#fec auto

Verifica:

Cat9300X-24Y# show running-config interface tw1/1/2
!
interface TwentyFiveGigE1/1/2
end

L'assenza della configurazione FEC indica che la modalità FEC è impostata su auto o che è possibile controllare lo stato dell'interfaccia

Cat9300X-24Y# show interface tw1/1/2
TwentyFiveGigE1/1/2 is up, line protocol is up (connected)
--snip--
  Full-duplex, 25Gb/s, link type is force-up, media type is SFP-25GBase-SR
  Fec is auto              < -- The configured setting for FEC is displayed here
  input flow-control is on, output flow-control is off
  ARP type: ARPA, ARP Timeout 04:00:00 
--snip--

La mancata corrispondenza di FEC su entrambi i lati del collegamento può interrompere la connessione tra i dispositivi anche se tutto il resto è buono.

Esempio:

Cat9300X-24Y#show running-config interface tw1/1/2
Building configuration...

Current configuration : 47 bytes
!
interface TwentyFiveGigE1/1/2
 fec cl74
end

Cat9300X-24Y#show interface tw1/1/2
TwentyFiveGigE1/1/2 is down, line protocol is down (notconnect)

Cat9300X-48X#show running-config interface tw1/1/6
Building configuration...

Current configuration : 37 bytes
!
interface TwentyFiveGigE1/1/6
end


Cat9300X-48X#show interface tw1/1/6
TwentyFiveGigE1/1/6 is  down, line protocol is down (notconnect)

Cat9300X-24Y#show interfaces transceiver
If device is externally calibrated, only calibrated values are printed.
++ : high alarm, +  : high warning, -  : low warning, -- : low alarm.
NA or N/A: not applicable, Tx: transmit, Rx: receive.
mA: milliamperes, dBm: decibels (milliwatts).

                                             Optical   Optical
             Temperature  Voltage  Current   Tx Power  Rx Power
Port         (Celsius)    (Volts)  (mA)      (dBm)     (dBm)
---------    -----------  -------  --------  --------  --------
Twe1/1/6     37.4       3.29       7.4      -0.4      -4.9

Cat9300X-48X#show interfaces transceiver
If device is externally calibrated, only calibrated values are printed.
++ : high alarm, +  : high warning, -  : low warning, -- : low alarm.
NA or N/A: not applicable, Tx: transmit, Rx: receive.
mA: milliamperes, dBm: decibels (milliwatts).

                                             Optical   Optical
             Temperature  Voltage  Current   Tx Power  Rx Power
Port         (Celsius)    (Volts)  (mA)      (dBm)     (dBm)
---------    -----------  -------  --------  --------  --------
Twe1/1/2     37.8       3.33       7.8      -0.8      -1.2

Si noti che, anche se il segnale ricevuto è buono, la porta non è attiva su entrambi i lati perché la configurazione FEC non corrisponde. In questo caso, è necessario verificare la configurazione FEC, scegliendo "auto" in entrambe le caselle o "cl74".

Durante la risoluzione dei problemi relativi ai collegamenti, procedere come segue:

1. Compatibilità del ricetrasmettitore con il dispositivo
2. Compatibilità tra ricetrasmettitori nello stesso collegamento
3. Compatibilità tra il ricetrasmettitore e il cavo in fibra utilizzato
4. Negoziazione tra sedi
4.1. Velocità
4.2. FEC

La funzione FEC ha maggiore importanza quando si collegano dispositivi diversi. La maggior parte dei problemi si verifica quando si è connessi a dispositivi host o apparecchiature di terze parti, ad esempio UCS o Nexus.

Se FEC viene lasciato in modalità predefinita, entrambi i dispositivi devono negoziare l'impostazione FEC da utilizzare e ciò potrebbe rappresentare un problema. È preferibile impostare manualmente le impostazioni FEC, ma deve corrispondere su entrambi i lati del collegamento.

Per verificare quale impostazione FEC è consentita sul ricetrasmettitore, è necessario utilizzare la matrice TMGM:

https://tmgmatrix.cisco.com/

Una volta che ci si filtra per PID ricetrasmettitore o dispositivo:

Fare quindi clic sulla scheda CUE del ricetrasmettitore:

La scheda CUE mostra tutti i dati necessari sul ricetrasmettitore, compresa l'impostazione FEC:

Informazioni correlate

• Tabella riassuntiva FEC
• Non confondete le vostre FEC
• Descrizione di FEC e della sua implementazione in Cisco Optics