802.3协议解读 05：116章节 200 Gb/s 和 400 Gb/s 网络介绍 V

摘要：此专栏主要解读 IEEE 802.3 中与光模块有关的章节。本文主要关注协议文档的 116 章关于 200 Gb/s 和 400 Gb/s 的介绍。不仅是对文档的简单翻译，还会剖析协议规定背后的深层含义。为了方便与协议文档内容对应，本文的章节编号与协议文档保持一致。

116.6 FEC Degrade（FEC 降级）

FEC（前向纠错）：是 200G/400G 以太网的关键技术，它通过在数据中加入冗余比特，让接收端能够纠正一定数量的传输错误。FEC 解码器会实时统计纠正了多少错误。
FEC Degrade 的功能：当一条链路还没有完全断掉（不影响业务），但 FEC 纠正错误数量已经上升到某个阈值，说明链路质量在下降（比如光纤老化、连接器脏污、激光器性能漂移）。系统应该检测到这种"亚健康"状态，并发出告警，让运维人员提前干预，避免链路突然中断。

Local Degrade 和 Remote Degrade 的区别：

Local Degrade（本地降级）：在某个传输方向上，本端的 FEC 解码器检测到"错误超阈值"。这个信息只在同一个传输方向上逐级传递，告知下游（靠近 MAC 的一侧）"我这里 FEC 错误多了"。
Remote Degrade（远端降级）：如果接收端检测到 FEC 错误超阈值，它会把告警信息发回给对端，让对端知道"你发来的信号质量差了"。这需要通过反向信号来传递。

为什么需要区分？

因为链路是双向的，某一方向的信号质量下降，只有接收那一端能直接测量到 FEC 错误。为了让发送端也知道"我发送的信号有问题"，需要远端回传告警。

图 116-6 无扩展子层（Extender）时的远端降级信令：
MAC 和 PCS 之间没有中间层，FEC 解码器在 PCS 内。因为 PCS 和 MAC 之间没有额外的 FEC 解码器，所以不需要本地降级级联，只需向远端传递降级信号。
图 116-7 有扩展子层（Extender）时的本地降级信令：
有两个层级可以检测到 FEC 降级事件，一个是 PCS 层，另一个是 PHY 的扩展子层（即 PHY 200GXS 或 PHY 400GXS）。
- 当PCS子层检测到FEC降级事件时：FEC降级信令的传播方向为：PHY的扩展子层 -> DTE的扩展子层，级联传递，对这几层里的FEC功能造成影响。
- 当PHY的扩展子层检测到FEC降级事件时：FEC降级信令的传播方向为：PHY的扩展子层 -> PCS层，级联传递，对这几层里的FEC功能造成影响。
图 116-8 有扩展子层（Extender）时的远端降级信令：
远端降级信令产生步骤分两步：
- 首先，PCS层检测到FEC降级事件（本地产生降级事件或收到远端降级信号），将 FEC 降级信令向上级传递至靠近 MAC 的 DTE 扩展子层（即 DTE 200GXS 或 DTE 400GXS）
- 接着，DTE扩展子层产生远端降级信令，向链路对端方向发送：DTE扩展子层 -> PHY 扩展子层 -> PCS -> PMA -> 链路对端。

协议文档里的这三张图理解起来有些困难。在IEEE的另一份官方资料 $1$ ^[1](#1) 里，有两张图，更容易理解。

没有扩展子层的情况
B端是链路上的接收方，业务数据从A端流向B端。
- 首先，PCS 检测到 FEC 降级条件（DD）。
- 接着，B端的PCS向A端（远端）发送远端降级指令（Remote Degrade，RD）。最后 A 端接收到 RD。
有扩展子层的情况
同样的，B端是链路上的接收方，业务数据从A端流向B端。
- 首先，PCS检测到FEC降级事件，逐级向上传递降级信令，直到最靠近MAC层的DTE XS为止。此路径上传递的是本地降级信令（Local Degrade, LD）。
- 接着，DTE XS层向链路对端发送FEC降级信令，逐级传递，直到对端的DTE XS层。此路径传递的降级信令属于远端降级信令（RD）。
从这两个例子中可以总结出远端降级和本地降级的特点。

远端降级（RD）：
- 业务数据是从A端到B端。RD是从B端到A端。RD的方向与业务数据的方向相反。
- PCS检测到了FEC事件，也必须先传递到最顶层（最靠近MAC层的DTE XS层），由DTE XS产生并向外发送RD。而不是由PCS层直接向外发送FEC降级信令。
- RD的发送目标是链路上的对端（或称"远端"），不是本端的某个层。
本地降级（LD）：
- 业务数据是从A端到B端。LD也是从A端到B端。LD的方向与业务数据的方向相同。
- PCS或PHY XS层检测到降级事件后，只向本端的上级传递，只影响本端内各层的FEC。

状态图优先于文字描述
如果状态图和文字描述有冲突，以状态图为准。1.2 和 21.5 定义了状态图的画法和约定，比如状态用什么形状、转换箭头怎么画、条件怎么写。
共享箭头
如果多个状态在满足不同条件后都跳转到同一个状态（比如都回到 IDLE），可以用一个共享的箭头表示，避免重复画线。退出条件在各自箭头上标注，共享箭头本身不标注条件。

含义

PICS（Protocol implementation conformance statement）是"协议实现一致性声明"的缩写。它是一个标准化的表格，列出某协议中的所有功能项、选项和参数。供应商在声称自己的产品符合 IEEE 802.3 某章节时，需要逐项勾选"支持/不支持/不适用"。
目的

让客户或测试机构清楚地知道产品实现了哪些功能、哪些可选功能未实现。
格式

每个章节（Clause 117 到 124）末尾都有对应的 PICS。对于 200G/400G，这些 PICS 遵循统一的格式（21.6 定义的规则）。

本文解读了 IEEE 802.3 中 FEC 降级机制，区分了本地降级与远端降级，并简要解释了状态图与 PICS 的概念。欢迎有问题的小伙伴在评论区留言讨论。