Catalyst 9000スイッチでのFECのトラブルシューティング

はじめに

このドキュメントでは、Forwarding Error Correction（FEC；転送エラー訂正）の基本と、Catalyst 9000ファミリスイッチでこの機能を検証する方法について説明します。

前提条件

要件

次の項目に関する知識があることが推奨されます。 

• 光トランシーバ
• Catalyst 9000 – シリーズスイッチ

バックグラウンド情報

FECとは

FECは、送信前に冗長ビットとエラーチェックコードをメッセージブロックに付加することで、ビットストリーム内の特定の数のエラーを検出して修正するために使用される技術です。この追加には、受信側のFECデコーダが元のメッセージを再構築できるようにするために、データに関する十分な情報が含まれています。FECデコーダは、エラーで受信されたビットを識別して訂正できます。次に、冗長ビットを削除してから、メッセージをネットワークの上位層に渡します。FECデコーダは冗長ビットだけを使用してエラーを検出し、訂正するため、エラーフレーム全体の再送信を要求しないため、再送信に使用されるはずの帯域幅を節約できます。

FECは、ネットワークが許容ビットエラーレート(BER)を維持しながらデータレートを増加させる方法を提供します。 この改善は、利用可能な帯域幅の一部を消費するエラー訂正パリティビットの形でオーバーヘッドを追加した結果であるため、トレードオフがあります。一般に、符号化ゲインが高いほど、パリティビットの数が多くなり、コードワードのサイズが大きくなります。FECデコーダは、処理する前に完全なコードワードを受信する必要があります。より強力なFECアルゴリズムはより高い符号化ゲインを提供しますが、より大きなコードワードを必要とし、より大きなコードワードは遅延を増加させます。

光ファイバネットワークにFECが必要な理由

クラウドコンピューティング、ストリーミングビデオ、およびソーシャルネットワーキングの人気の高まりにより、インターネットトラフィックが大幅に増加しました。急増する帯域幅需要に対応するため、光ネットワーキング業界はデータレートを100 Gbps以上に押し上げています。光伝送は、波長分散、モード分散、偏波モード分散、ノイズなど、さまざまな信号劣化の原因に対して脆弱です。

現実の世界では、ノイズの存在は光受信器の情報を解決する能力に影響します。その結果、受信側はすべてのビットを正確に解決できず、データ伝送にエラーが発生します。レシーバのフィルタ帯域幅を広げて、より高速な信号を可能にし、ノイズエネルギーを通過させる必要があるため、この問題はより高速で悪化します。幸いなことに、FECはこの問題の補償に役立ちます。ただし、この手法では、すべてのネットワーク条件ですべてのエラーを修正できるわけではありません。適切に設定すれば、ネットワークオペレータはより低コストの光ファイバを使用しながら、目標とするBERを維持しながら、より高い伝送レートで運用できます。

Catalyst 9000シリーズスイッチでは、次の2種類のFECがサポートされています。

• FC-FEC 
• RS-FEC

FC-FECの設定値はcl74です。 RS-FECには、リンクの速度に応じて2つの設定値があります。

• 25 GBまたは50 GB:cl108
• 100 GB:cl91

FEC値をネゴシエートする方法とFECが必要とされる状況

ケーブル長が2 mを超える場合は、25 GB以上の速度でFECが必要です。符号化と復号化を実行するFECブロックは、多くの場合、スイッチ/ルータのASICにあります。また、100G光ファイバの場合は、モジュール自体に内蔵されています。

FECはデフォルトでautoモードで有効になっていますが、ホストソフトウェアでサポートできる特定のアプリケーションプロトコルに対して他のFEC句を使用することもできます。特定のアプリケーションに応じて、これらを有効にすることができます。

トポロジ

トポロジ 1

設定と検証

設定：

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

検証：

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

FECが設定されていない場合は、FECがautoに設定されているか、またはインターフェイスのステータスをチェックできます。

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--

リンクの両側でのFECのミスマッチにより、その他すべてが正常に見える場合でも、デバイス間の接続が切断される可能性があります。

例：

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

良好な信号を受信した場合でも、FECの設定が一致しないため、両側でポートがダウンしていることがわかります。この場合、FEC設定を一致させる必要があります。一致させるには、両方で「auto」を選択するか、「cl74」を選択します。 リンクの問題のトラブルシューティングを行う際は、次の手順を実行します。

1. トランシーバとデバイスの互換性。
2. 同一リンク内のトランシーバ間の互換性
3. トランシーバと使用中のファイバケーブルの互換性。
4. サイト間ネゴシエーション
4.1.速度
4.2.FEC

異なるデバイスを接続する場合は、FECが優先されます。ほとんどの問題は、サードパーティの機器やホストデバイスに接続すると検出されます。UCSやNexusデバイスにも接続できます。FECをデフォルトモードのままにしておくと、両方のデバイスで使用するFEC設定をネゴシエートする必要があり、これが問題になる可能性があります。FEC設定は手動で設定するのが最善ですが、リンクの両側で一致している必要があります。

トランシーバで使用が許可されているFEC設定については、『TMGMatrix』を参照してください。

次に、トランシーバPIDまたはデバイスでフィルタリングできます。

トランシーバのCUEカードをクリック：

CUEカードは、FEC設定を含め、トランシーバで知る必要があるすべてのデータを表示します。

関連情報

• FEC要約テーブル
• FECを混在させないでください
• FECとCisco OpticsでのFECの実装について