SFPのオートネゴシエーション：モジュールは通信速度を選択するのか？

通常は、いいえ――それだけではそうではありません。. ねんりょうプールオートネゴシエーション これは、すべてのモジュールに組み込まれている普遍的な機能というわけではありません。動作速度は、ホストポートの SerDes また、PCSモード、モジュールの実際の設計、リンクプロトコル、相手側、場合によってはモジュール内部のPHYなども影響します。モジュールが正しく装着され、検出されていても、期待した速度でリンクが確立できないことがあります。.

最も安全なルールは単純です。ケージに「SFP」と表示されているかどうかだけを尋ねてはいけません。, SFP+ または SFP28. 対象のホストがどの電気モードに対応しているか、対象のモジュールがどのアプリケーションに対応しているか、通信速度がどのように選択されるか、遠端側で何が使用されているか、そして最終的に両端がどの動作速度を報告しているかを確認してください。.

SFPのオートネゴシエーション：簡潔な答え

状況	スピードは自動的に決まるものなのでしょうか？	実際に結果を左右するのは何でしょうか？
固定波長型光SFPまたはSFP+	通常は「いいえ」	ホストモード、モジュールの適用、および対応する光ピア
1000BASE-X 光リンク	第37条に基づくインバンド自動ネゴシエーションを使用する場合がある	両エンドポイントの「条項37」の設定および公表されている機能
マルチレート光モジュール	モジュールとホストが互換性のある選択メソッドを実装している場合に限る	対応アプリケーション、RateSelect／ソフトウェア制御、およびホストの設定
RJ45 銅製 SFP/SFP+	通常は銅側でネゴシエーションが行われますが、ホスト側が別になっている場合もあります	内蔵PHY、ホストインターフェースモード、レートマッチング、および銅線接続の相手側
2.5G PON ONUスティック	機種によって異なります。シェルや「2.5G」という表示から推測してはいけません。	スティックホストモード、ホストPHY/SerDes、ファームウェア、コーディング、PONの状態およびポート設定

“したがって、「オートネゴシエーションが有効になっている」という記述は不完全です。知っておく必要があるのは、 ここで 有効になっている場合：ホストとモジュール間のインターフェース、光イーサネットリンク、RJ45銅線インターフェース、またはアクティブモジュール内部。.

SFPのオートネゴシエーションが単一の概念ではない理由

SFPファミリーの接続には、いくつかの層があります。各層は、それぞれ異なる課題に対応しています。.

レイヤー	この質問が扱う内容	それが証明していないこと
ケージおよびコネクタ	そのモジュールは物理的に収まりますか？	ホストがモジュールの通信速度に対応していること
ホスト MAC/PCS/SerDes	このポートは、どのような電気インターフェースモードを送信および受信できますか？	そのモジュールまたはピアが、選択されたモードに対応していること
モジュール電子回路	このモジュールは固定レート型ですか、レートを選択可能なタイプですか、それともレート適応が可能なPHYを基盤としているものですか？	完成したモジュールにおいて、仕様書に記載されているすべてのシリコン機能が有効になっていること
メディア側のプロトコル	2つのエンドポイントは、どのようにして接続を確立し、機能情報を交換するのでしょうか？	ホームチームが同じペースで走っているということ
運用リンク	現在、どのレート、デュプレックス、ポーズ、およびFEC状態が有効になっていますか？	そのアプリケーションのスループットは、回線速度に等しい

Linuxカーネルのphylinkに関する公式ドキュメントには、この分離について説明されています。ホストは、PHY制御モード、固定モード、またはインバンドモードで動作することができます。インバンド信号伝送は、1000BASE-XやSGMIIなどのインターフェースで使用されますが、その他の構成では、MACが明示的に指定された設定を使用することが想定されています。このモードはホストとファームウェアによって決定されるものであり、物理層（メタルケージ）から推測できる特性ではありません。.

身体的な適性は、あくまで最初の関門に過ぎない

SFP、SFP+、およびSFP28は、密接に関連するコンパクトなプラグイン型モジュールのファミリーに属しています。モジュールはケージに差し込むことができ、高速データパスが互換性がない場合でも、その管理メモリを読み取ることができる場合があります。.

検出結果から、ホストがモジュール存在インターフェースまたは管理インターフェースの少なくとも一部を認識できることが証明されます。ただし、以下については証明されません：

互換性のあるホストSerDes転送速度；;
正しいPCSまたはエンコーディング；;
サポート対象のモジュールアプリケーション；;
FECまたはネゴシエーション設定との整合；;
互換性のある波長、PMD、またはリンクパートナー；;
最終的な動作速度、あるいは実用上のスループット。.

これが、「モジュール存在」メッセージと「リンクアップ」メッセージが、異なるチェックポイントとなる理由です。.

スピード交渉は実際にはどこで行われるのか？

1. 1000BASE-X リンク上で

IEEE 802.3 第37条では、1000BASE-Xのオートネゴシエーションが定義されています。これは、インバンド情報を用いて、デュプレックスやポーズ動作などのリンク機能を調整するものです。これは、1Gの光モジュールを10Gの光モジュールに変えたり、1Gから25Gまでのすべての伝送速度を検索したりする一般的なメカニズムではありません。.

両端点とも、互換性のある1000BASE-X動作が依然として必要です。IEEEが公表した第37条の解釈では、一方の端点が手動で設定され、もう一方の端点が手動設定されていない場合、その結果として生じる設定が予測不能になる可能性があるとの注意が示されています。一方の端点が設定を強制する場合は、相手側がその変更を自動的に検知すると想定するのではなく、相手側のドキュメントの指示に従って設定を行ってください。.

2. ホストと通常の光モジュールとの間

多くの光トランシーバーは、特定のイーサネット用途やラインレートに合わせて設計されています。このモジュールは、ホストからの電気信号を光信号に変換し、その逆の変換も行いますが、必ずしもホストとネゴシエーションを行うマルチスピードのイーサネットPHYを搭載しているわけではありません。.

一般的な10G専用SFP+モジュールは、単に低速対応のスロットに収まるという理由だけで、1Gにフォールバックするとは期待すべきではありません。逆に、1G SFPモジュールが一部のSFP+スロットで動作するのは、そのホストポートが1G SerDes/PCSモードに対応しており、かつそのモジュールを受け入れる場合に限られます。.

同じ理由で、25G SFP28ケージに10G SFP+を挿入しても、25Gで動作するわけではありません。ホストが10Gモードを明示的にサポートしている場合は、10Gで動作する可能性があります。LuLeeyによる 25G SFP28ポートでの10G SFP+ そこで、その点について詳しく説明しています。.

3. マルチレート・モジュールの内部

一部のモジュールは、複数のレートまたはアプリケーションに対応しています。ホストは、ハードウェアピン、管理レジスタ、または文書化されたアプリケーション選択方法を通じてモードを選択できます。.

SNIA SFF-8079 では、互換性のある SFP モジュールにおけるオプションの RateSelect および ApplicationSelect の動作が定義されています。RateSelect はもともと、受信帯域幅に関連付けられることが多い 2 状態の制御でしたが、この仕様書では、複数のアプリケーションに対応した拡張選択機能についても説明されています。これは、選択可能な設計が存在することを示しています。それは ではない すべてのSFPをマルチレートにし、これはリモート側の相手とのイーサネットリンクのオートネゴシエーションとは異なります。.

完成したモジュールのデータシートには、必要な用途を明示的に記載し、その選定方法を説明しなければならない。「マルチレート」といった曖昧な表記だけでは不十分である。.

4. RJ45 SFP/SFP+の銅側

RJ45トランシーバーには、イーサネットPHYが内蔵されている場合があります。これにより、2つのリンクが形成されます：

ホームチーム： このモジュールは、電気的なSerDesインターフェースを介してスイッチまたはNICに接続されます。.
銅側： このモジュールは、ツイストペアケーブルを介して遠隔地のRJ45デバイスに接続されます。.

完成したモジュールと相手側が1G、2.5G、5G、または10Gの通信速度に対応している場合、銅線側はこれらの速度を自動ネゴシエーションする可能性があります。ホスト側は、モジュールのアーキテクチャやホストによっては、10Gのままとなる場合もあれば、他の対応モードに切り替わる場合もあり、あるいは通信に失敗する場合もあります。.

たとえば、レート適応モジュールは、銅線側が2.5Gをネゴシエートしている間も、ホスト側のリンクを10Gに維持することがあります。その結果、エンドツーエンドのスループットは2.5Gの銅線リンクとプロトコルのオーバーヘッドによって制限されているにもかかわらず、オペレーティングシステムはホストインターフェース上で10Gと報告することができます。LuLeeyの 10G SFP+ から 2.5G RJ45 への変換ガイドこの二面性のある行動について解説しています。.

すべてを当然のこととして考えないでください銅製 SFP+ モジュールはそういう仕組みになっています。ホストにSerDesレートの変更を求めるものもあれば、銅線レートのうち一部のレートしかサポートしていないものもあり、また、コーディング、電力、あるいは熱的な制限のためにモジュールを拒否するホストもあります。.

一般的なSFPの速度に関するシナリオ

組み合わせ	考えられる結果	確認すべき事項
1G SFPポートに10G専用SFP+を挿入	通常はリンクなし	1Gホストは、10G電気モードを作成することはできません。
1Gポートに搭載された1G/10G対応の明示型光モジュール	1Gでリンクする可能性があります	モジュールの1Gアプリケーション、選定方法、ホストによる受け入れ、および1Gピア
10G SFP+ポートへの1G SFPの接続	多くの場合可能だが、決して普遍的ではない	Exact Portの1Gモード、ファームウェア、コーディング、およびピア
25G SFP28ポートでの10G SFP+	10Gで接続される可能性があります	Exactポートの10Gモード、設定、モジュール対応、および10Gピア
10GホストにおけるマルチレートRJ45 SFP+	銅の単価引き下げについて交渉する可能性がある	内蔵PHY、レートマッチング、フロー制御、電源およびホストサポート
波長は同じだが、速度が異なる2つの光学系	通常はリンクなし	波長と同様に、イーサネットのPMDやラインレートの適合性も重要です。

これらはあくまで判断の指針であり、互換性を保証するものではありません。同一の製品ファミリー内でも、ハードウェアのリビジョン、ポートグループ、ファームウェア、ドライバ、およびモジュールのコーディングによって、結果が異なる場合があります。.

1G/10Gに焦点を当てた具体例については、LuLeeyの 1G SFPポートでの10G SFP+モジュールの使用ガイド.

特例：2.5G PON ONUスティック

PON ONUスティックは、一般的なイーサネット用光モジュールとは異なります。その光側ではPONプロトコルを採用しており、OLTへの登録が必要ですが、ホスト側ではルーター、スイッチ、NIC、またはメディアコンバータに対して特定の電気インターフェースを提供します。.

「2.5G」、「SFP」、「SFP+」という表記だけで互換性を判断しないでください。以下のすべてを確認してください：

ONU Stickの正確なモデル名およびハードウェアリビジョン。.
Stickのホストモードを設定しました。.
ホストチップセット、PHY、および対応するSerDesモード。.
ホストのファームウェア、オペレーティングシステム、およびドライバ。.
ポートの速度とインターフェースの設定。.
モジュールのコーディングとホスト側の受け入れ。.
PON規格、OLT間の相互運用性、登録およびサービス設定。.
実際のホスト・リンク速度と測定されたスループット。.

2.5G PON ONUスティックは、スティックとホストの両方が互換性のある1Gホストモードに対応している場合にのみ、1Gまたは10G SFP+ポートで1Gとして動作する可能性があります。一部のSFP+ポートでは、適切なチップセットやPHY、ファームウェアやドライバ、ポート設定、モジュールのコーディング、およびStickのホストモードが揃っていれば、2.5Gに対応できる場合があります。いずれの結果も、ケージ名からは予測できません。.

イーサネット側のリンクが確立した後も、PONの登録とインターネットサービスは別々のテストとして扱われます。.

SFPリンクの速度変更が可能かどうかを確認する方法

ステップ1：正確な身元情報を記録する

スイッチ、ルーター、NIC、またはメディアコンバータのモデル、ハードウェアリビジョン、ポート番号、ファームウェア、およびドライバを書き留めてください。モジュールのベンダー、完全な部品番号、ハードウェアリビジョン、およびコーディングを記録してください。「10Gスイッチ」および「“マルチレートSFP”」は十分に正確ではありません。.

手順 2：ホストポートでサポートされているモードを列挙する

そのポートに関する最新の手順書またはインターフェースステータスの出力を参照してください。シャーシに記載されている最大転送速度だけでなく、サポートされている転送速度やインターフェースモードを確認してください。.

以下の質問を分けてください：

MAC/PCS/SerDesはどの速度で動作しますか？
モードは自動、モジュール由来、それとも手動選択のいずれですか？
一部のレートは、特定のポートグループやソフトウェアリリースでのみ利用可能なのでしょうか？
そのポートでは、特定のFECやネゴシエーション設定が必要ですか？

必要なSerDesモードがない場合は、処理を中止してください。モジュールの再エンコードや、ドキュメントに記載されていないコマンドを強制的に実行しても、欠落しているハードウェアモードを追加することはできません。.

ステップ3：モジュールの適用表を確認する

正確なイーサネットPMDまたはその他のアプリケーション、公称信号伝送速度、ファイバーまたはケーブルの種類、波長、伝送距離、および電力要件を確認してください。複数の伝送速度がサポートされている場合は、文書化された選定方法を確認してください。.

EEPROMの読み出し結果を、そのモジュールがホストが表示可能なすべてのレートをサポートしていることの証拠と解釈してはなりません。.

ステップ4：ホスト側とメディア側を分離する

単純な光トランシーバーの場合、ホスト側と光回線の伝送速度は通常、そのモジュールが対応するアプリケーションと一致します。アクティブ型銅線モジュール、メディアコンバータ、またはONUスティックの場合、両側で異なるプロトコルや伝送速度が使用されることがあります。.

必要に応じて経路を描いてください：

ホスト（MAC/PCS/SerDes）→ モジュールのホストインターフェース → モジュールのPHY/ロジック → 光ファイバーまたは銅線リンク → ピア

観測可能なすべての境界において、設定値および実測値を明記してください。.

ステップ 5：ピアを照合する

リモートエンドポイントの伝送速度、PMD、ネゴシエーション設定、およびFECを確認してください。光モジュールについては、ファイバーの種類、コネクタの研磨状態、デュプレックスの極性またはBiDiの波長ペア、送信電力、受信感度、および過負荷限界も一致させる必要があります。.

同じLCコネクタおよび波長であっても、異なる回線速度や物理層の用途に対応できるわけではありません。.

手順 6：文書化された設定のみを適用する

現在の設定をバックアップし、変数を1つずつ変更してください。プラットフォームで1Gまたは10Gモードの手動設定が必要な場合は、相手側でも同じ互換性のある動作モードを設定してください。オートネゴシエーション、速度、FECを同時に切り替えないでください。そうすると、結果の診断が困難になります。.

ステップ7：動作結果を確認する

リンクが表示されたら、以下を記録してください：

モジュールの存在と受容；;
設定速度と実際の速度；;
オートネゴシエーションの状態および、利用可能な場合はアドバタイズモード；;
デュプレックス、ポーズ、およびFECの状態；;
光アラームまたは銅線PHYの状態；;
エラー、ドロップ、一時停止、およびリンクフラップのカウンタ。.

“「10Gに対応している」ことは、「10Gで動作している」こととは異なります。同様に、レート適応型銅線モジュールでホスト側のステータスが10Gであっても、エンドツーエンドの経路が10Gであることを証明するものではありません。.

ステップ 8：トラフィックとスループットのテスト

正規の双方向トラフィックテストを実行し、その結果を最も低速なアクティブなリンクと比較してください。フレーミング、プロトコルのオーバーヘッド、およびシステムの制限により、有効なペイロードスループットは公称回線速度よりも低くなります。テスト中はカウンタの増減を確認してください。「Link Up」の状態だけでは、正常な接続が確立されているとは限りません。.

症状別トラブルシューティング

観察されるもの	次に確認すべき最も重要な点	まだ結論を出さないでください
モジュールが見つかりません	シート、ケージ接点、ポート電源、在席検知、およびドライバー	そのオートネゴシエーションは失敗しました
モジュールIDは読み取れるが、拒否された	コーディング、ホストポリシー、ファームウェア、電源、温度、ポートモード	そのモジュールが電気的に互換性があること
モジュールは承認されましたが、リンクが利用できません	ホストモード、ピアレート／PMD、ネゴシエーション、FEC、およびメディア	繊維そのものに欠陥があるということ
リンクが10Gではなく1Gで確立される	両端でサポート／広告されているモードと、モジュールの実際のモード	そのケージに欠陥があるということ
ホストは10Gと報告しているが、RJ45側は2.5Gと報告している	そのモジュールが意図的にレート適応を行っているかどうか	その経路がエンドツーエンドで10Gbpsの通信容量を確保できること
リンクは確立されているが、スループットが低い	実測レート、エラー、ドロップ、ポーズフレーム、CPU、およびテスト方法	そのモジュールが正しくネゴシエーションを行わなかった