FEC, Autonegotiation und Link-Training

Ab 25G ist ein Ethernet-Link nicht mehr nur „Licht rein, Licht raus“: Beide Enden müssen sich auf die Vorwärtsfehlerkorrektur einigen, und bei manchen Medien auch auf Autonegotiation und Link-Training. Eine Fehlanpassung erzeugt den häufigsten modernen Fehler — einen Link mit guten optischen Pegeln, der nie hochkommt.

Vorwärtsfehlerkorrektur

FEC fügt Redundanz hinzu, damit der Empfänger Bitfehler korrigieren kann. Höhere Lane-Raten sind darauf angewiesen, weil die unkorrigierte Bitfehlerrate der Optik allein nicht mehr ausreicht.

FEC	Name	Eingesetzt bei	Anmerkungen
keine	—	Optik mit 1G, 10G	unkorrigierter BER muss 10⁻¹² erfüllen
BASE-R / FC-FEC	Fire-Code, Clause 74	10G KR, einige kurze 25G-Links	niedrige Latenz, schwache Korrektur
RS-FEC (528,514)	Reed-Solomon, Clause 91/108	25G SR/LR, 100G SR4/CWDM4/PSM4	die 100G-Familie „KR4/KP4“
RS-FEC (544,514)	Reed-Solomon, Clause 134	gesamtes PAM4 mit 50G und 100G pro Lane	verpflichtend; stärker, mehr Latenz

Faustregeln:

PAM4 = immer FEC. 50G/100G-Lanes (SFP56, QSFP56, QSFP-DD, OSFP) laufen nicht ohne RS(544,514).
25G/100G NRZ = meist FEC. SR und die meisten SMF-PMDs erfordern RS-FEC; einige kurze Reichweiten erlauben „kein FEC“ oder BASE-R nach Vereinbarung.
10G und darunter = kein FEC bei Optik.

Der Host muss auf das vom PMD geforderte FEC konfiguriert werden; das Modul kündigt seine Fähigkeiten im Speicher an, aber angewendet werden sie durch die Switch-Konfiguration.

Autonegotiation

Die IEEE-Autonegotiation nach Clause 73 tauscht Fähigkeiten zu Geschwindigkeit, FEC und Pause auf Kupfer-Backplanes und Direct-Attach-Kabeln aus (z. B. 25GBASE-CR). Bei optischen Links gibt es in der Regel keine Autonegotiation — beide Enden werden statisch konfiguriert, weshalb FEC-Fehlanpassungen bei Optik so häufig vorkommen.

Link-Training

Bei Kupfer-DAC- und Backplane-Links lässt das Link-Training (Clause 72/93/136) jeden Empfänger die Entzerrung des fernen Senders einstellen, bevor Daten fließen. Optische Links überspringen das; PAM4-Optik verlässt sich stattdessen auf den eigenen DSP des Moduls und auf hostseitige Entzerrung, die über die angekündigte Anwendung des Moduls ausgewählt wird (CMIS).

Symptome und Abhilfen

Symptom	Wahrscheinliche Ursache	Abhilfe
Optische Pegel in Ordnung, Link down	FEC-Fehlanpassung zwischen den Enden	beide Ports auf das vom PMD geforderte FEC setzen
Link up, aber hohe Zahl korrigierter FEC-Blöcke	grenzwertige Optik oder verschmutzter Steckverbinder	Pegel → reinigen → tauschen (Link-Flattern)
Link up, unkorrigierbare Fehler, Resets	FEC am Limit — Rx-Leistung oder Dispersion	Reichweitenbudget prüfen; falsches PMD für die Distanz
DAC verbindet nie, Optik am selben Port schon	AN/Training deaktiviert oder nicht unterstütztes Kabel	Clause-73-AN aktivieren oder ein qualifiziertes Kabel verwenden

In CodingBox

Der Identitätsblock, den CodingBox auf dem Bildschirm Check transceiver zeigt, enthält die PMD-/Compliance-Codes, aus denen sich das erforderliche FEC ergibt; bei CMIS-Modulen listen die angekündigten Anwendungen die Host-Schnittstelle (und damit das FEC), die jeder Modus erwartet. Beim Neucodieren eines Moduls sollten diese Codes konsistent mit dem tatsächlichen PMD bleiben, damit der Host das richtige FEC anwendet.

FEC als Diagnosewerkzeug: Pre-FEC-BER-Grenzwerte je Code, VDM-Observablen und Host-Zähler, und wie sie zusammen mit der Rx-Leistung zu lesen sind: VDM- und FEC-Metriken.

Warum PAM4 sowohl FEC als auch einen DSP benötigt, und was sich bei linearen Modulen (LPO) ändert: Modulation & DSP.

FEC- und Autonegotiation-Befehle für jedes NOS im Vergleich: Port-Konfigurationsrezepte.

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