100G CWDM4や100G SR4、25G DACなどでも使われるRS-FEC。高速な変調方式に伴う不安定な伝送特性を補う素晴らしい技術ですが遅延が増えてしまいます。遅延の影響がどれほどアプリケーションのパフォーマンスに依存するかはアプリケーション次第なのですが、HPCなどの高密度クラスターでの演算処理能力を要求する場合には特に遅延の影響が大きいと言われます。

FECにもさまざまな方式があり、RS-FECは比較的遅延が少ない方式で。理論上の最低遅延は87ns。遅延が多いことで有名な10G-Tで採用されているLDPCは理論値が2.5usec。実際のイーサネットスイッチ間の接続でFECの設定変更によって実測される遅延の違いを調べてみました。

VeEX単体loopback試験

port2をL3 loopback modeに設定してのport1からRFC2544 latency試験、IPv4パケットフレーム。

  68 bytes 1518bytes
100G DAC(30AWG) 1.0m loopback 10% 1.96μs 2.11μs
100G DAC 1.0m loopback RS-FEC 10% 3.28μs 3.42μs
100G DAC 2.0m loopback 1.97μs 2.11μs
100G DAC 3.0m loopback 1.97μs 2.12μs
100G AOC 5.0m loopback 10%
2.00μs 
2.12μs
100G AOC 5.0m loopback BASE-R FEC 10%    
100G AOC 5.0m loopback RS-FEC 10% 3.33μs 3.45μs
100G AOC x 2 + L2 SW 3.13μs 3.85μs
100G AOC x 2 + 100G DAC 3.0m(RS-FEC) + L2 SW x 2 5.08μs 11.86μs
100G AOC x 2 + 100G CWDM4(no FEC) + L2 SW x 2  5.90μs 10.98μs
100G AOC x 2 + 100G CWDM4(RS-FEC)  + L2 SW x 2 6.24μs 11.33μs
100G AOC x 2 + 100G CWDM4(BASE-R)  + L2 SW x 2 6.92μs 12.11μs
100G AOC x 2 + 25G AOC(no FEC) + L2 SW x 2 4.73μs 19.02μs
100G AOC x 2 + 25G AOC(RS-FEC) + L2 SW x 2    
100G AOC x 2 + 25G AOC(BASE-R) + L2 SW x 2 4.94μs 19.18μs
10G AOC 5.0m loopback 1%
1.48μs 2.64μs
10G-T(Cu) 0.5m loopback 1% 4.40μs 5.45μs
100G AOC x 2 + 10G AOC + L2 SW x 2 8.40μs 20.46μs
100G AOC x 2 + 10G T + L2 SW x 2 11.29μs 23.49μs
RS FEC = RS(528, 514)
BASE-R = FC FEC
AS7712はQSFP28 breakout時にRS-FEC設定できず
FECなしのDAC 2m,3m 1518bytesはframe loss多数。
100% dutyでは正しい値が得られない可能性もあるので再測定の予定(2022/03/11)
VeEXのFEC処理はかなり遅い

接続図

VeEX RTX-1200/6200--(100G AOC 3.0m)--Edgecore AS7712(AOS)-----+
               |                                    100G CWDM4 FEC(OFF/RS/BASE-R)
               +----(100G AOC 5.0m)--Edgecore AS7326(SONiC)---+

Loopback構成なので双方向遅延(RTT)

100G RS-FECの片方向遅延は(6.24-5.90)/2 = 170ns

100G BASE-Rの方が遅延が大きいのはおかしい、再測定が必要。

25G BASE-Rの片方向遅延は(4.94-4.73)/2 = 105ns

10G-T LDPCの片方向遅延は(11.29 - 8.40)/2 = 1.45μs

使用機器

   
BERT測定器 VeEX RXT1200/6200(2.000.12)
イーサネットスイッチA EdgeCore AS7712(AOS)
イーサネットスイッチB EdgeCore AS7326(SONiC)

 

100G DAC no FECのframe loss(VeEX RFC2544 test mode)

  68bytes 1518bytes
100G DAC1.0m 0.0% 0.0%
100G DAC 2.0m 0.6%  
100G DAC 3.0m 8.503% 56.209%
100G AOC 5.0m 0.0% 0.0%

 

  BERin block time latency
RS(528,514) 3.92E-05 51.2ns ~87ns
       

ethernet alliance 10GBASE-T: 10 Gigabit Ethernet over Twisted-pair Copper

http://www.ethernetalliance.org/wp-content/uploads/2011/10/static_page_files_127_10GBASE_T2.pdf


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