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فارسی VDM- und FEC-Kennzahlen: PAM4-Links
Bei 50G pro Lane und darüber reicht die optische Leistung nicht mehr als Gesundheitsindikator: Eine PAM4-Strecke mit perfekter Rx-Leistung kann einen verschmutzten Steckverbinder von unkorrigierbaren Fehlern entfernt sein, und das erste Anzeichen ist kein dBm, sondern eine Bitfehlerrate. Zwei Quellen liefern diese Zahl. Im Modul meldet CMIS VDM (Versatile Diagnostics Monitoring) die Pre-FEC-BER, das SNR und den Laserzustand pro Lane; auf dem Host zählt der FEC-Decoder korrigierte und unkorrigierte Codewörter. Zusammen zeigen sie, wie weit eine Strecke vom Ausfall entfernt ist, während sie noch verlustfrei Verkehr trägt.
Warum FEC die Diagnose verändert hat
Jeder 25G+-Ethernet-PMD auf PAM4 (und die meisten 25G-NRZ-PMDs) setzt Reed-Solomon-FEC voraus. Der Optik ist eine Rohfehlerrate von 10⁻⁵–10⁻⁴ erlaubt, weil FEC sie auf 10⁻¹² oder besser repariert. Die Folge: Eine sich verschlechternde Strecke zeigt dem MAC überhaupt keine Fehler, bis die FEC-Grenze überschritten wird, dann fällt sie abrupt aus. Die Pre-FEC-BER ist der einzige stetige Indikator für die Reserve.
| FEC | Code | Korrigiert pro Codewort | Pre-FEC-BER-Grenze für 10⁻¹²-Ausgang (ca.) | Verwendet von |
|---|---|---|---|---|
| BASE-R („FC-FEC“, Clause 74) | Fire-Code (2112, 2080) | 11-Bit-Bursts | ≈ 10⁻⁷ … 10⁻⁸, Gewinn ~2 dB | 10G/25G NRZ, CA-25G-S |
| RS-FEC KR4 (Clause 91/108) | RS(528, 514) über GF(2¹⁰) | 7 Symbole | ≈ 5 × 10⁻⁵ | 25GBASE-CR/SR/LR, 100GBASE-SR4/CWDM4/CR4 |
| RS-FEC KP4 (Clause 119/134) | RS(544, 514) | 15 Symbole | ≈ 2,4 × 10⁻⁴ | alle 50G-PAM4-Lanes: 50G/100G/200G/400G/800G |
| Verkettet / oFEC (kohärent) | innere + äußere Codes | — | ≈ 10⁻² … 2 × 10⁻² | 400ZR (CFEC), OpenZR+ (oFEC) |
Konfigurationskonflikte: FEC & Autonegotiation.
VDM — was das Modul meldet
VDM liegt in den CMIS-Seiten 20h–2Fh (gebankt je 8 Lanes) und wird auf Seite 01h angekündigt. Jede Observable hat einen Deskriptor (Typ, Lane), einen aktuellen Sample-Wert, vier Schwellwerte und Flags — genau wie die klassischen Monitore.
| Seiten | Inhalt |
|---|---|
| 20h–23h | Deskriptoren: welche Observable, welche Lane, welcher Schwellwertsatz |
| 24h–27h | Samples (je 2 Byte) |
| 28h–2Bh | Schwellwerte: oberer/unterer Alarm, obere/untere Warnung |
| 2Ch–2Fh | Flags und Masken |
Observable-Typen (CMIS 4.0/5.x)
| ID | Observable | Einheit/Format | Was es aussagt |
|---|---|---|---|
| 1 | Laseralter | % (U16) | Schätzung des Herstellers zur verbrauchten Lebensdauer |
| 2 | TEC-Strom | % des Max. (S16) | Kühlerlast — Temperatur und Versorgungsspannung |
| 3 | Laser-Frequenzfehler | MHz (S16) | DWDM/ZR: Abstand vom Raster |
| 4 | Lasertemperatur | °C (S16, 1/256) | gekühlte Laser |
| 5 / 6 | eSNR, Medien-/Host-Eingang | dB (U16, 1/256) | elektrisches SNR nach Entzerrung — die PAM4-„Augenhöhe“; > 18–20 dB komfortabel, < 15 dB grenzwertig (herstellerabhängig) |
| 7 / 8 | PAM4-Pegelübergangsparameter, Medien/Host | dB | Linearität der vier Pegel |
| 9 / 10 | Pre-FEC-BER-Minimum, Medien/Host | F16 | bester Wert im Intervall |
| 11 / 12 | Pre-FEC-BER-Maximum | F16 | schlechtester Wert im Intervall — die Zahl, auf die man alarmiert |
| 13 / 14 | Pre-FEC-BER-Mittelwert | F16 | — |
| 15 / 16 | Pre-FEC-BER aktuell | F16 | letztes Sample |
| 17–24 | FERC (Frame Error Ratio Count) min/max/avg/aktuell, Medien/Host | F16 | unkorrigierbare Frames nach FEC — sollte 0 sein |
| 128+ | kohärenter Satz (CMIS 5.x): Modulator-Bias, CD, DGD, SOPMD, OSNR, eSNR, Q-Faktor, Rx-Gesamt-/Signalleistung, Trägerfrequenzversatz … | verschieden | 400ZR/ZR+-Module |
F16 ist das 16-Bit-Ratio-Format von CMIS: ein 5-Bit-Exponent und eine 11-Bit-Mantisse, Wert = Mantisse × 10^(Exponent − 24). Eine Pre-FEC-BER von 1,5 × 10⁻⁶ wird als Mantisse 1500 mit Exponent 15 gespeichert. Medienseite = die optische Leitung; Host-Seite = die elektrische Schnittstelle zum Switch-ASIC — eine schlechte BER auf der Host-Seite deutet auf den Steckverbinder oder die Platine hin, nicht auf die Faser.
FEC-Zähler auf der Host-Seite
Der Switch oder die NIC zählt, pro Port und oft pro Lane:
| Zähler | Gesund | Beobachten | Ausfallend |
|---|---|---|---|
| Korrigierte Codewörter | wächst langsam (Pre-FEC-BER 10⁻⁸ … 10⁻⁶) | schnelles Wachstum (10⁻⁵ bei KP4) | nahe der Grenze |
| Unkorrigierbare Codewörter | 0 | jede Erhöhung | stetige Erhöhungen = Frame-Verlust |
| Symbolfehler pro Lane | ausgeglichen über die Lanes | eine Lane dominiert | Faser/Steckverbinder/Laser dieser Lane |
| Pre-FEC-BER (abgeleitet) | < 10⁻⁷ | 10⁻⁶ … 10⁻⁵ | > 10⁻⁴ (KP4) |
Wo man sie liest: show interfaces … fec / phy detail bei den meisten NOS (Optik verifizieren), ethtool -S (fec_corrected_blocks, fec_uncorrectable_blocks) und ethtool --show-fec unter Linux, show interfaces counters fec bei SONiC. Zähler sind kumulativ — zurücksetzen und die Rate beobachten.
Beide zusammen lesen
| Rx-Leistung | Pre-FEC-BER / eSNR | Unkorrigierbar | Diagnose |
|---|---|---|---|
| im Fenster | < 10⁻⁷, eSNR hoch | 0 | gesund mit Reserve |
| im Fenster | 10⁻⁵, eSNR sinkt auf einer Lane | 0 | diese Lane verschlechtert sich: verschmutzte MPO-Faser, alternder VCSEL, grenzwertiger Steckverbinder — beheben, bevor sie ausfällt (Diagnose je Lane) |
| niedrig | hoch | einige | Budgetproblem — Rx-Leistung & Leistungsbudget |
| im Fenster, beide Enden | hoch auf der Host-Seite | einige | elektrisch: Kontakt von Käfig/Steckverbinder, Platine, DAC-Qualität, falsche Entzerrungseinstellungen |
| im Fenster | hoch auf der Medien-Seite, alle Lanes | einige | Dispersion, falsche Reichweitenklasse, Wellenlänge neben dem Mux, Polarität teilweise falsch |
| in Ordnung | 0 Fehler, Link flattert | 0 | kein Signalproblem — FEC/AN-Konflikt, thermisch, Software |
Schwellwerte und Alarmierung
VDM-Schwellwerte werden vom Hersteller gesetzt; die typische obere Warnung für die Pre-FEC-BER liegt bei etwa einem Zehntel der FEC-Grenze (2 × 10⁻⁵ bei KP4). Für die Alarmierung Raten und Trends verwenden: eine Pre-FEC-BER, die in einer Woche um eine Dekade steigt, ist unabhängig von den Schwellwerten ein Arbeitsauftrag (Überwachung). Unkorrigierbare Fehler nach FEC sind immer ein Vorfall.
Wo VDM fehlt
SFF-8472- und SFF-8636-Module haben kein VDM: 10G/25G/100G-NRZ-Strecken verlassen sich auf die FEC-Zähler des Hosts und auf die Rx-Leistung. Manche SFF-8636-Module legen herstellerspezifisches SNR oder BER in den Seiten 20h–21h oder in Herstellerbytes offen — lesbar nur mit dem Tool des Herstellers. Bei NRZ ohne FEC (10G LR, 1G) sind CRC-/Eingangsfehlerzähler an der Schnittstelle die einzige Sicht auf Bitebene.
In CodingBox
Bei CMIS-Modulen liest CodingBox die VDM-Deskriptoren und -Samples und zeigt sie pro Lane neben den klassischen Monitoren im DDM, wobei F16-Verhältnisse in normale Zahlen dekodiert werden. Die FEC-Zähler des Hosts liegen außerhalb des Moduls und außerhalb des Programmiergeräts — sie stammen vom Switch.