Problemen oplossen met FEC op Catalyst 9000-Switches

Inleiding

In dit document worden de basisprincipes beschreven van Forwarding Error Correction (FEC) en hoe u de functie op de Catalyst 9000-reeks switches kunt valideren.

Voorwaarden

Vereisten

Cisco raadt kennis van de volgende onderwerpen aan: 

• optische transceivers
• Catalyst 9000-serie Switches

Achtergrondinformatie

Wat is FEC?

FEC is een techniek die wordt gebruikt om een bepaald aantal fouten in een bitstream te detecteren en te corrigeren door redundante bits en foutcontrolecode toe te voegen aan het berichtenblok voordat het wordt verzonden. De toevoeging bevat voldoende informatie over de gegevens om de FEC-decoder aan het einde van de ontvanger in staat te stellen het oorspronkelijke bericht te reconstrueren. De FEC-decoder kan de ontvangen bits foutief identificeren en corrigeren. Vervolgens worden de redundante bits verwijderd voordat het bericht naar de bovenste lagen van het netwerk wordt verzonden. Omdat de FEC-decoder alleen de redundante bits gebruikt om fouten te detecteren en te corrigeren, vraagt deze niet om hertransmissie van het hele foutieve frame, waardoor bandbreedte wordt bespaard die anders zou worden gebruikt voor hertransmissie.

FEC biedt een manier voor netwerken om de gegevenssnelheid te verhogen met behoud van een acceptabele bitfoutenfrequentie (BER). Er zijn trade-offs, omdat de verbetering het resultaat is van het toevoegen van overhead in de vorm van foutcorrigerende pariteitsbits, die een deel van de beschikbare bandbreedte verbruiken. In het algemeen geldt dat hoe hoger de coderingswinst, hoe groter het aantal pariteitsbits, waardoor de grootte van de codewoorden toeneemt. FEC-decoders moeten het volledige codewoord ontvangen voordat ze erop handelen. Sterkere FEC-algoritmen bieden hogere coderingswinsten, maar ze vereisen grotere codewoorden en grotere codewoorden verhogen de latentie.

Waarom hebben glasvezelnetwerken FEC nodig?

De groeiende populariteit van cloud computing, streaming video en sociale netwerken heeft het internetverkeer enorm verhoogd. Om aan de sterk stijgende vraag naar bandbreedte te voldoen, heeft de optische netwerkindustrie de datasnelheden naar 100 Gbps en verder geduwd. Optische transmissie is kwetsbaar voor verschillende bronnen van signaaldegradatie, waaronder chromatische dispersie, modale dispersie, polarisatiemodus, dispersie en ruis.

In de echte wereld wordt het vermogen van een optische ontvanger om informatie op te lossen beïnvloed door de aanwezigheid van ruis. Als gevolg hiervan kan een ontvanger niet alle bits nauwkeurig oplossen, waardoor fouten in de gegevensoverdracht worden geïntroduceerd. Dit probleem wordt verergerd bij hogere snelheden omdat de bandbreedtes van het ontvangerfilter moeten worden verbreed om snellere signalen mogelijk te maken en ruisenergie door te laten. Gelukkig kan FEC helpen dit probleem te compenseren. Hoewel de techniek niet alle fouten onder alle netwerkomstandigheden kan corrigeren. Wanneer het correct is geconfigureerd, kan het netwerkoperators helpen om hogere transmissiesnelheden te gebruiken terwijl de beoogde BER's worden gehandhaafd terwijl minder dure optica worden gebruikt.

Switches uit de Catalyst 9000-reeks ondersteunen 2 soorten FEC's:

• FC-FEC 
• RS-FEC

De configuratiewaarde voor FC-FEC is cl74. RS-FEC heeft twee configuratiewaarden, afhankelijk van de snelheid van de koppeling:

• 25 GB of 50 GB: cl108
• 100 GB: cl91

Hoe te onderhandelen over FEC-waarde en wanneer FEC vereist is?

FEC is vereist bij een snelheid van 25 GB of hoger wanneer de kabellengte langer is dan 2 meter. Het FEC-blok dat de codering en decodering uitvoert, bevindt zich vaak in de ASIC van de switch / router. In andere gevallen zit het in 100G-optiek, in de module zelf.

FEC is standaard ingeschakeld in de automatische modus; er kunnen echter andere FEC-clausules zijn voor specifieke toepassingsprotocollen die door de hostsoftware kunnen worden ondersteund. U kunt beslissen om deze in te schakelen, afhankelijk van de specifieke toepassing.

Topologie

Topologie 1

Configuratie en verificatie

Configuratie:

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

Verificatie:

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

De afwezigheid van FEC-configuratie geeft aan dat FEC is ingesteld op auto of u kunt de status van de interface controleren:

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--

De mismatch van FEC aan beide zijden van de link kan de verbinding tussen apparaten verbreken, zelfs als al het andere er goed uitziet.

Voorbeeld:

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

U kunt zelfs met een goed ontvangstsignaal zien dat de poort aan beide zijden is uitgeschakeld omdat de FEC-configuratie niet overeenkomt. In dit geval moet u overeenkomen met de FEC-configuratie, waarbij u "auto" in beide of "cl74" kiest. Ga als volgt te werk bij het oplossen van koppelingsproblemen:

1. Compatibiliteit van de transceiver met het apparaat.
2. Compatibiliteit tussen transceiver in dezelfde koppeling.
3. Compatibiliteit tussen de zendontvanger en de in gebruik zijnde vezelkabel.
4. Onderhandelingen tussen locaties.
4.1. Snelheid.
4.2. FEC.

FEC heeft voorrang bij het aansluiten van apparaten die anders zijn. De meeste problemen worden ontdekt wanneer u verbinding maakt met apparatuur van derden of hostapparaten, dit kunnen ook UCS- of Nexus-apparaten zijn. Als FEC in de standaardmodus blijft staan, moeten beide apparaten onderhandelen over de FEC-instelling die moet worden gebruikt en dat kan een probleem zijn. Het is het beste om de FEC-instellingen handmatig in te stellen, maar deze moeten overeenkomen tussen beide zijden van de link.

Om te zien welke FEC-instellingen op de transceiver mogen worden gebruikt, raadpleegt u de TMGMatrix.

Vervolgens kunt u filteren op de transceiver PID of apparaat:

Klik op de CUE-kaart van de transceiver:

De CUE-kaart toont alle gegevens die u op de transceiver moet weten, inclusief de FEC-instelling:

Gerelateerde informatie

• FEC-overzichtstabel
• Meng uw FEC's niet
• FEC en de implementatie ervan in Cisco Optics