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ネットワークマスタプロ MT1040Aを使ったFECテストの重要性と手法

アンリツ、ネットワークマスタプロMT1040A、FEC

400Gネットワークの安定運用には、FEC訂正マージン測定が必須です。定量的かつ視覚的にFEC解析できるテスタMT1040Aを使って、400GイーサネットのFECテストの重要性と手法について説明します。

目次

  1. 400Gイーサネット動向
  2. 400GイーサネットとPAM4
  3. 400Gイーサネットで使用されるFEC
  4. 400Gイーサネット通信におけるエラーの影響
  5. 400Gイーサネット通信におけるエラー測定
  6. MT1040AのFECシンボルエラー測定
  7. MT1040A 自動試験ツールを使用したFEC測定

400Gイーサネット動向

ネットワーク/データセンタの高速化・大容量化に対応するため400Gイーサネットの規格化が進んでいます。データセンタ向けのSR4、SRm.n規格に続きネットワーク向けのFR4、LR4規格も固まり、幅広い用途で400Gイーサネットの導入が見込まれています。
これらの400Gイーサネット規格では100Gイーサネット以下で使用されてきたNRZ技術に代わりPAM4技術が規定されました。これにより波長多重数、消費電力を抑制しつつ高速化と低コスト化を実現しています。

規格 名称 インタフェース種類 公開
802.3bs 400Gb/s Ethernet 400GBASE-DR4, FR8, LR8 2020/12/17
802.3cm 400Gb/s over Multimode Fiber 400GBASE-SR8, SRm.n
(m:ファイバ数、n:波長数)
2020/12/19
802.3cn 400GB/s over greater than 10km of SMF 400GBASE-ER8 2020/6/20
802.3cu 400Gb/s over SMF at 100Gb/s per Wavelength 400GBASE-FR4, LR4 2020/12/20

400GイーサネットとPAM4

400Gイーサネットで用いられる50Gbaud PAM4では、100Gイーサネットで用いられる25G NRZに比べて周波数2倍の信号に2ビットの情報を乗せて4倍のビットレートを実現しています。ビットあたりの振幅が小さいためSNRが悪化し100Gイーサネットまでのようにエラーフリーを実現することが困難です。このためビットエラーを自律的に訂正できるFECを導入することでエラーフリーを実現しています。

アンリツ、ネットワークマスタプロMT1040A、400GイーサネットとPAM4

400Gイーサネットで使用されるFEC

400Gイーサネットでは、RS-FEC(Reed Solomon-Forward Error Correction)によるビットエラー訂正が常時行われます。パリティビットが付与される代わりに、自律的なビットエラー訂正が可能になります。
FECはコードワード(CW)と呼ばれる単位で実行され、RS(x, y, a, b)という形式で能力を表します。

x:1CW中のシンボル数(メッセージシンボル数+パリティシンボル数)
y:1CW中の メッセージシンボル数
a:1CW中にエラー訂正可能な最大シンボル数
b:1シンボルあたりのビット数

400GイーサネットではRS(544, 514, 15, 10)を使用します。
ビットエラーが均等に入るような場合を想定すると、2.7E-02(=15/544)までのエラー訂正能力を有することになります。

アンリツ、ネットワークマスタプロMT1040A、400Gイーサネットで使用されるFEC

400Gイーサネット通信におけるエラーの影響

多くのエラーが発生するネットワークを検出し安定的なネットワーク運用を行うため、IEEE802.3ではHigh SERアラームを定義しています。このアラームが発生するとアライメント再同期が発生するため400Gイーサネットリンク外れが発生します。High SERアラームは8,192コードワード中に5,560以上のシンボルエラー検出(1.2E-03 = 5,560/8,192)で規定され、2.7E-02 のシンボルエラーを訂正できる400GイーサネットのFEC訂正限界以下で発生します。このためHigh SERアラーム発生限界近くで運用していてもエラーフリーで運用できるため回線・機器異常が見過ごされる可能性があります。

またバースト的なエラー発生もFECにより訂正されるため、機器の脆弱性や劣化のサインも見過ごされる可能性があります。

このため、エラー増大や機器故障のサインに気が付かず運用を続け、最悪の場合突発的なリンクダウンなどネットワークに致命的な影響を与える恐れがあります。

アンリツ、ネットワークマスタプロMT1040A、400Gイーサネット通信におけるエラーの影響

400Gイーサネット通信におけるエラー測定

安定した400Gイーサネット通信を行うためには、100Gイーサネットまでで主流であったレイヤ2でのBER試験だけでなく、FEC訂正前のエラーの状態を定量的に測定することが重要です。
これにはCWあたりのFEC訂正されたシンボルエラーの発生数や発生分布を測定することが有効です。

アンリツ、ネットワークマスタプロMT1040A、400Gイーサネット通信におけるエラー測定

MT1040AのFECシンボルエラー測定

MT1040Aはイーサネットフレームによる通信を行いながらFECシンボルエラーを視覚的かつ定量的に測定できます。さらに2種類の閾値設定や、任意のインターバルで結果を連続して保存でき、これにより安定性評価や他のイベントとの相関解析ができます。

アンリツ、ネットワークマスタプロMT1040A、MT1040AのFECシンボルエラー測定

MT1040A 自動試験ツールを使用したFEC測定

MT1040Aの対話型自動試験ツールSEEK(Scenario Edit Environment Kit)を用い、簡単に光モジュールの性能を検証できます。現地調整作業時の動作確認や、トラブル発生時の初期切り分けをMT1040A一台でカバーできます。

  • わかりやすい対話型シーケンスにより現場作業を柔軟にサポート
  • BER試験や光モジュール内部のワーニング/アラーム判定に加え、FEC性能評価に重要なシンボルエラー試験に対応
  • 実行・結果・レポート出力まで自動実行
アンリツ、ネットワークマスタプロMT1040A、MT1040A 自動試験ツールを使用したFEC測定

専用ソフトウェアMX100003Aにより、本シナリオの記述を閲覧、編集可能です。
このソフトウェアはMX100003Aダウンロードページよりダウンロードできます。

ネットワークマスタ プロ(400Gテスタ) MT1040Aについて詳しくはこちら
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