home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Internet Info 1994 March / Internet Info CD-ROM (Walnut Creek) (March 1994).iso / standards / ansi / X3T9 / area17 / fowg0989.txt < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1992-05-12  |  37.7 KB  |  769 lines

  1.  
  2.  
  3.  
  4.  
  5.                                                  September 20, 1989
  6.  
  7.  
  8.            TO:     X3T9.3 Fiber Optic Study Group Members
  9.  
  10.          FROM:     Roger Cummings
  11.  
  12.       SUBJECT:     FIBER CHANNEL WORKING GROUP MINUTES
  13.  
  14.  
  15. Please find attached a draft of the minutes of the ANSI X3T9.3
  16. Fiber Channel Working Group of September 11 and 12, 1989. Note that
  17. there are also seventeen Attachments to the minutes that relate to
  18. presentations at the meeting.
  19.  
  20. Note that this package of minutes and attachments will be directly
  21. mailed only to those persons who have attended at least one of the
  22. two most recent working group meetings. The full package of minutes
  23. and attachments will continue to be included in the regular X3T9.3
  24. mailing that results from the plenary meeting following the working
  25. group (in this case the October mailing). Thus interested parties
  26. that are unable to attend the working group meetings are strongly
  27. advised to subscribe to that mailing.
  28.  
  29. The next Fiber Channel Working Group will be held of the Wednesday
  30. of the October Plenary Week (October 18), which is being hosted by
  31. IBM at the Howard Johnson Hotel and Conference Center in Raleigh,
  32. NC. A meeting notice for the plenary week is attached along with
  33. a schedule of X3T9.3 meetings (both plenaries and working groups)
  34.  
  35. At the October X3T9.3 plenary meeting, a formal vote will be
  36. proposed to accept the recommendation of the September Working
  37. Group that the IBM 8B/10B coding scheme be specified for use in the
  38. Fiber Channel. This vote will require a simple majority of X3T9.3
  39. members to be adopted. However before this vote is proposed it is
  40. intended to propose a Standing Order by which any technical
  41. decision that is adopted by an X3T9.3 plenary and that stands for
  42. more than two months will require a two thirds majority to be
  43. overturned. This order is intended to avoid delaying the completion
  44. of projects by revisiting the same technical issue multiple times.
  45.  
  46. The agenda with regards to the vote on the coding scheme will be
  47. as follows:
  48.  
  49.     a)   On Tuesday morning it is intended to give the proposers
  50.          of all coding schemes that have been presented to the
  51.          Working Group as of the September 1989 meeting an
  52.          opportunity to reprise their arguments if they so desire.
  53.          A time limit of 30 minutes will be enforced per
  54.          presentation.
  55.  
  56.     b)   On Tuesday afternoon, the vote on the coding scheme will
  57.          be called.
  58.  
  59.  
  60.  
  61. Note that if the business of the plenary should conclude with the
  62. coding scheme vote, then the Working Group meeting will commence
  63. on Tuesday afternoon.
  64.  
  65. If there are any corrections required to, or omissions noted from,
  66. the minutes I can be reached as follows:
  67.  
  68.             Phone: (303) 673-6357 (Business)
  69.                    (303) 665-0761 (Home)    
  70.  
  71.    Telex/MCI Mail: (650) 289-5060 
  72.  
  73.               Fax: (303) 673-5891
  74.  
  75.  
  76. Regards
  77.  
  78.  
  79.  
  80.  
  81.  
  82.  
  83.  
  84. Roger Cummings
  85. Senior Engineer
  86. Subsystems Controller Development
  87. MD4271
  88.  
  89. #ncd0/rc
  90.  
  91.      MINUTES OF THE TENTH FIBER OPTIC WORKING GROUP MEETING
  92.  
  93.  
  94.  
  95. The Tenth meeting of the ANSI X3T9.3 Fiber Optic Working Group was
  96. hosted by Terry Anderson of Ancor Communications at the Embassy
  97. Suites Hotel in Bloomington, Minnesota on September 11 and 12,
  98. 1989. 
  99.  
  100. A total of 48 people attended, as follows:
  101.  
  102.   AMD                               Jim Kubinec
  103.                                     John Pottebaum
  104.                                     Paul Scott
  105.   AMDAHL                            Rich Taborek
  106.   AMP                               Bob Southard
  107.                                     Robert N. Weber
  108.   ANCOR COMMUNICATION               Ron Benton
  109.                                     Bill George
  110.   AT&T MICROELECTRONICS             Phillip Fraley
  111.   BT&D TECHNOLOGIES                 Ray Johnson
  112.   CANSTAR                           Kumar Malavalli
  113.                                     Warren Taylor
  114.   CDC                               Lee Hartung
  115.                                     Wayne Sanderson
  116.   CODENOLL TECHNOLOGY CORP.         Frederick Scholl
  117.   CONVEX COMPUTER CORPORATION       Gary Stager
  118.   CRAY RESEARCH INC.                Marvin Bausman
  119.                                     Dennis Nessith
  120.                                     John Renwick
  121.                                     Wayne Roiger
  122.   DIGITAL EQUIPMENT CORP.           Chris Baldwin
  123.                                     Alan Kirby
  124.                                     Kent Springer
  125.   DONAVAN INTERNATIONAL             Don Pederson
  126.   ENDL                              I Dal Allan
  127.   FORD AEROSPACE                    Gary Waldeck
  128.   FUJITSU AMERICA                   Bob Driscal
  129.   HEWLETT PACKARD LABS.             Chu Yen
  130.   HONEYWELL OPTOELECTRONICS         Bob Biard
  131.   HONEYWELL SSPL                    Thomas Lane
  132.                                     Jerry Quam
  133.   IBM                               Joseph R. Mathis
  134.                                     Ken Meifert
  135.                                     Ron Soderstrom
  136.                                     Horst L Truestedt
  137.   IBM RESEARCH                      Albert Widmer
  138.   KENDALL SQUARE RESEARCH           Ed Gershenson
  139.   LAWRENCE LIVERMORE NATIONAL LABS. Paul Rupert
  140.                                     John Severyn
  141.   LOS ALAMOS NATIONAL LAB           Wally St. John
  142.   NATIONAL SEMICONDUCTOR            Sam Laymoun
  143.   NETWORK SYSTEMS                   Ken Drewlo
  144.   PCO                               Jim Goell
  145.  
  146.   STORAGE TECHNOLOGY CORP.          Roger Cummings
  147.                                     Floyd Paurus
  148.                                     Steve Zanowick
  149.   SUPERCOMPUTER SYSTEMS INC.        Leonard Veil
  150.   US WEST ADVANCED TECHNOLOGIES     Randy Foldvik
  151.  
  152.  
  153. The meeting began with a review of the agenda for the meeting by
  154. Dal Allan of ENDL Consulting, the Chairman of the Working Group.
  155. A copy of Dal's agenda is Attachment 1.
  156.  
  157. Dal also provided a letter from IBM clarifying the situation with
  158. respect to the patents on their 8B/10B code for inclusion in the
  159. minutes. The letter is Attachment 2.
  160.  
  161. Chris Baldwin of Digital Equipment then introduced his colleague
  162. Alan Kirby to give a systems presentation on the subject of the use
  163. of Forward Error Correction. A copy of Alan's slides is Attachment
  164. 3. 
  165.  
  166. Alan began by noting the general purpose nature of the proposed
  167. error correction scheme, and presented graphs showing the effect
  168. on different types of link errors. Jim Kubinec of Advanced Micro
  169. Devices asked if any packet size was implied in the graphs, and was
  170. told that they were completely independent of that parameter. Wayne
  171. Roiger of Cray Research asked if a triple bit error became a
  172. possibility in longer packets, and Alan agreed that a CRC might
  173. still be required at the Packet Level because of that and other
  174. mechanisms. Bob Biard of Honeywell noted that if the noise
  175. characteristics of the mesfets used in the transceivers were
  176. gaussian then multiple bit errors would be expected. Alan replied
  177. that he believed that the dominant channel errors seen were single
  178. bit types, but that switches could create additional error types.
  179. He then stated that with the proposed scheme the data link layer
  180. protocol need not handle double bit errors as they occur so
  181. infrequently that the link could be reset to recover from them.
  182. Alan also referenced an auto-synchronization feature, and Paul
  183. Rupert of Lawrence Livermore National Labs asked how this was done.
  184. The answer was that the mechanism involves shifting successive
  185. words until the correction code indicates a legal word, and this
  186. caused some concern amongst those envisaging a switched topology.
  187.  
  188. Alan noted that the scheme allows the use of the frequency of
  189. corrected errors as a measure of link quality. He also noted that
  190. the throughput degradation example did not take into account
  191. network routing uncertainty. Dal Allan asked for a quantification
  192. of the improvement due to forward error correction, and a previous
  193. graph was used to indicate between four and eight orders of
  194. magnitude. Wayne Sanderson of Control Data asked if the forward
  195. error correction scheme being proposed was associated with any
  196. particular code, and was told that the Dec patents cover more than
  197. its use with the 8B/10B code as proposed. Jim Goell of PCO
  198. suggested that the decision as to the inclusion of forward error
  199. correction should be based on an examination of the underlying
  200. physical mechanisms i.e. mode partition noise, reflection noise
  201. etc. He noted that mode partition noise varies with the fourth
  202. power of the data rate (see later), so the extra overhead of the
  203. error correction code bits could drive the link into a noise floor.
  204. It was agreed that a key question to be answered in the definition
  205. process is the limitation placed on the bit error rate (BER) by
  206. noise floor phenomena.
  207.  
  208. Alan was followed by Chu Yen of Hewlett-Packard, who described a
  209. silicon bipolar chipset that is used in a proprietary point to
  210. point fiber optic link. A copy of Chu's slides is Attachment 4.
  211.  
  212. The link described by Chu that did not encode data but provided for
  213. control of the long term dc offset. This was done by the use of a
  214. 16B/20B or N/N+4 code in which the first two bits in the group
  215. provide a master transition to establish frame sync and the next
  216. two bits determine the frame type. The link algorithm operates by
  217. maintaining an accumulation of dc offset in the encoder, and
  218. inverting the entire 16 bit data word when appropriate to minimize
  219. the offset. This inversion is indicated by the group type bits that
  220. precede the data word. Chu provided a diagram of the baseline
  221. wander using this scheme and stated that the worst case is +/- 0.8%
  222. versus the peak value over 100,000 coded bits.
  223.  
  224. Chu noted that in the first implementation of the chip set an
  225. external discrete VCO had been used, but a recent revision has
  226. integrated the VCO as well. He described the partitioning of the
  227. transmitter functions into an Encoder chip and a 4:1 Mux chip, and
  228. stated that the major reason for this was to allow the Encoder chip
  229. to use a standard CMOS process while the 4:1 Mux chip required a
  230. 10 GHz process that was new to HP at the time. 
  231.  
  232. Chu then moved on the consider the problems of clock recovery. He
  233. noted that in the traditional method the extraction chain loses
  234. phase significance, and that a adjustable delay line is normally
  235. used to restore phase significance with the data. He noted that
  236. this technique is not well suited to a low cost system and
  237. therefore presented an alternative in which a phase splitter is
  238. used in concert with a 20:1 divider which filters out everything
  239. but the master transition. He noted that a key part of this
  240. technique is that the two D-type latches that operate at the link
  241. rate are on the same substrate and thus track over temperature and
  242. voltage variations. He presented a phase jitter histogram of the
  243. recovered clock for the implementation that used the onchip VCO,
  244. and noted that an equivalent histogram for the discrete version
  245. would show a sigma of 3.5 ps. He showed a diagram of the Ring
  246. Oscillator VCO, which is based around a special block in which the
  247. output follows one input or the other depending upon the value of
  248. its control voltage. He then closed by summarizing the components
  249. of the chipset, and giving active device counts of 2500 for the
  250. encoder, 2000 for the decoder, 350 for the mux and 950 for the
  251. phase-locked loop. He noted that using today's technology he would
  252. expect to be able to build a single chip transmitter/receiver that
  253. dissipated less than 2.5 Watts.
  254.  
  255. Jim Kubinec then presented some classical theory with regards to
  256. the effect of dc shifts, and also a comparison of the probabilistic
  257. effects of single errors on the IBM 8B/10B code and the 4B/5B code
  258. used in the TAXI chip. A copy of Jim's slides is Attachment 5 (note
  259. that the X axis of the graph on page 1 represents the signal to
  260. noise ratio in dB). Reading from the graph, Jim noted that for a
  261. BER of 10E-10, a code with a 20 % dc shift requires an extra 2 dB
  262. of s/n ratio as compared to a balanced code. With regards to the
  263. comparison, Jim noted that the 4B/5B code has a proven history in
  264. the 200 Megabit range, and with commendable frankness stated that
  265. it has a number of disadvantages for use in the Gigabit range.
  266.  
  267. Albert Widmer of IBM responded to the comparison by noting that
  268. running disparity causes errors to be detected within two bytes of
  269. their occurrence and that the "comma" characters are used as a
  270. means of fast synchronization but that other, more complex, means
  271. are available if use the comma means an unacceptable error
  272. mechanism. Alan Kirby asked Albert if running disparity was always
  273. detected within the same frame as the error, and was told that a
  274. framing character is required at the end of the frame to limit the
  275. disparity to that frame. Albert then continued by noting that good
  276. dc balance means that low frequency noise can be filtered out very
  277. well, and stated the opinion that maximal use should be taken of
  278. the features obtained by dedicating the 25% of the link bandwidth
  279. to the code overhead.
  280.  
  281. Alan Kirby then reprised the presentation made by Chris Baldwin at
  282. the July Working Group meeting, which proposed the use of forward
  283. error correction along with an 8B/10B code that differs from IBM's.
  284. A copy of the presentation is Attachment 6. Jim Kubinec asked if
  285. the error correction portion of the code is independent of the
  286. encoded data portion, and was told that the dc balance is from both
  287. portions and therefore a coding scheme with good dc balance and
  288. run length properties is still required. Bob Biard asked if the
  289. reason for doubling the correction bits was to maintain dc balance,
  290. and when Alan answered in the affirmative Chu Yen asked why this
  291. was necessary if the encoding of the data itself had dc balance,
  292. and was told that otherwise a single bit link error would cause
  293. multiple bit decoded errors. In answer to a question by Wayne
  294. Sanderson of Control Data, Alan noted that Dec patents cover more
  295. uses than just with an 8B/10B code. Both Paul Rupert and Albert
  296. Widmer noted that this scheme has an efficiency of 67% (or 8B/12B).
  297. Jim Goell again questioned the assumptions underlying the
  298. justification of the forward error correction, and was told that
  299. assuming a power limited system with Gaussian noise (and therefore
  300. single bit errors) the delta to the link rate balanced the
  301. correction capability.
  302.  
  303. Wally St. John of Los Alamos National Labs. then shared some
  304. experience gained with Toplinc while he was at Integrated
  305. Photonics. He said that the majority of errors that had been seen
  306. in the field where multiple bit errors related to disturbances in
  307. the link environment e.g. power noise, soldering irons switching
  308. on and off etc. Wayne Sanderson suggested that these errors would
  309. be more prevalent in an open system where the environment is not
  310. a well controlled as in a closed system such as today's IPI and
  311. SCSI. John Severyn of Lawrence Livermore Labs. stated that he had
  312. reviewed the list of references contained in the presentation, and
  313. that there is some justification for the preponderance of single
  314. bit errors. Dal Allan noted that Jim Morris of AT&T had said that
  315. forward error correction would simplify the specification of a
  316. laser transmitter. Dal also asked if there was any knowledge of why
  317. the IEEE 802.6 committee had recently decided on a non error
  318. correcting protocol for its Metropolitan Area Network after a
  319. lengthy debate, but no answers were forthcoming.
  320.  
  321. Bob Biard of Honeywell Optoelectronics then made a presentation on
  322. the characteristics of fiber optic receivers. A copy of Bob's
  323. slides is Attachment 7. Bob began by noting that fiber signals are
  324. inherently unipolar in that photons are not sucked back into the
  325. transmitter when it is turned off! He then moved on to describe the
  326. receiver noise sources and their characteristics, and then
  327. described the effect of the noise and the format of the data on the
  328. receiver performance. He noted that both effects are seen as phase
  329. jitter at the comparator output with intersymbol interference
  330. resulting from the coupling capacitor and the receiver bandwidth
  331. limitations, and random jitter resulting from the noise. Bob stated
  332. that for much of the last ten years his philosophy has been to
  333. require perfect short-term dc balance to allow optimal receiver
  334. performance, but that he was now somewhat relaxing that requirement
  335. and he demonstrated the effect of a deviation of 10% (25 bits in
  336. 250). He then gave a set of typical timing parameters for 1 Gigabit
  337. link, and followed this with examples of the frequency, impulse and
  338. step responses for such a system. Chris Baldwin asked if this
  339. presentation assumed constant transmitter jitter and was told that
  340. it did because of the focus on receiver sensitivity and that a
  341. similar analysis would be required at the transmitter (which would
  342. have data dependent jitter but not intersymbol interference because
  343. it is directly coupled). Chris also asked if there was a penalty
  344. at the receiver for increasing bit rates, and was told that
  345. everything can scale but that if the transmitter technology does
  346. not scale then a broadband receiver becomes necessary and in that
  347. case sensitivity drops off quickly.
  348.  
  349. Paul Rupert then volunteered the information that he had received
  350. a quote from NEC for 1 Gigabit laser diode in the $100 range, and
  351. had been told that for the next step to 1.6 Gb the additional cost
  352. was 50-75%. This information was disputed by several attenders, and
  353. Bob Biard cautioned about comparing telco and shorthaul components
  354. and prices.
  355.  
  356. John Severyn then lead up to the matrix comparing the different
  357. coding schemes by reviewing the basic reasons for encoding, and the
  358. operation of Hamming codes. A copy of John's slides is Attachment
  359. 8. John had calculated the number of error correction bits for data
  360. sizes out to 32752 bits, but it was pointed out that although the
  361. code is very efficient at these large data sizes the requirement
  362. to store the large data block for correction makes for a high
  363. latency and high cost implementation. John agreed with this, but
  364. stated that he had included such as scheme in the comparison matrix
  365. to act as a reference point only.
  366.  
  367. Some minor changes were then made to the comparison matrix by the
  368. meeting, and these changes are reflected in the Attachment.
  369. Discussion of the matrix was then postponed until the next day.
  370. John noted in closing that the licensing is still and issue with
  371. several of the schemes, and in response to a question Dal Allan
  372. stated that the license fee typically covers maintenance costs only
  373. with an up-front $2K required to receive the relevant
  374. documentation.
  375.  
  376. Dal Allan then expressed some concern that bits, baud etc. were
  377. still being confused, and produced the following matrix to aid in
  378. clarification:
  379.  
  380. DATA     DATA       4B/5B&8B/10B    ECC+polarity        FEC+8B/10B
  381. MB/s     Mb/s          MBaud           MBaud              MBaud
  382.  
  383.  25       200            250            =<250               300
  384.  
  385. 100       800           1000           =<1000              1267
  386.  
  387. 125      1000           1250           =<1250              1500
  388.  
  389.  
  390.  
  391. The monday afternoon session began with Horst Truestedt of IBM
  392. introducing his colleague Joe Mathis. A copy of Joe's presentation
  393. is Attachment 9. Joe provided a comprehensive description of a link
  394. level protocol which is capable of supporting the IPI, SCSI and HSC
  395. higher level protocols across a number of topologies such as
  396. switched, broadcast hub and string types. The protocol is based
  397. upon the concept of multiple clients and servers exchanging
  398. transactions consisting of multiple frames across two separate
  399. simplex links (one in each direction). The frame consists of 
  400. specific Start and End Of Frame indications surrounding a fixed
  401. format 16 byte Link Header, a data field and a fixed format Link
  402. Trailer. The Link Header includes source and destination addresses,
  403. type identification (IPI,SCSI etc), frame control, a transaction
  404. identifier and a sequence number. These fields allow link control,
  405. recovery, and connection management to be performed in a generic
  406. manner regardless of the higher level protocol being used. The Link
  407. Trailer is associated with error control and status.
  408.  
  409. Wally St. John asked if the protocol handles frames being delivered
  410. out of sequence, and was told that it was not in the mindset of the
  411. presentation but that it would be a trivial extension. Dal Allan
  412. suggested that the requirement was that such an out of sequence
  413. condition be detected, but that the reaction to that occurrence
  414. could be vendor specific. Alan Kirby asked if clients and servers
  415. shared a transaction number space, and was told that the
  416. transaction number is qualified by the source and destination
  417. addresses.
  418.  
  419. Joe noted that if 8B/10B code were used, then the Start of Frame
  420. field would likely be two characters long and consist of a comma
  421. followed by an identifier. He also thought that the frame control
  422. field would include a quality of service indication similar to that
  423. defined by the HSC Data Link Layer protocol.
  424.  
  425. John Renwick of Cray noted the complex switched network topology,
  426. and asked if this included routing over cross-country networks. Joe
  427. replied that the protocol should work in that case, but that
  428. additional considerations would also be involved.
  429.  
  430. Wayne Sanderson suggested that a single frame size be defined and
  431. this lead to a short discussion on the optimal value of that
  432. length. It was thought that with the declining per bit cost of
  433. memory a frame size of 2 Kbytes may be workable. Dal Allan strongly
  434. felt that two frame sizes should be defined - one for data and a
  435. much shorter one to contain commands and status and avoid them
  436. having to be padded. Alan Kirby noted that the number of buffers
  437. in a system could limit the system performance, but it was
  438. generally felt that enough could be provided to avoid this
  439. situation. Paul Rupert noted that the number of buffers required
  440. will be different for each topology.
  441.  
  442. Joe then concluded an excellent presentation by describing how flow
  443. control would be handled by the protocol and how transfers would
  444. be acknowledged.
  445.  
  446. The next presentation was given by Frederick Scholl of Codenoll
  447. Technology on the subject of plastic fiber systems and components.
  448. An article which covers much of the same ground as the presentation
  449. is Attachment 10.
  450.  
  451. Frederick began by stating that today all plastic fiber systems are
  452. under 100 meters in length, and that many use a passive star
  453. coupler that is relatively easy to implement in this technology
  454. because of the large core size and the small cladding size. He
  455. described a 1986 installation for Southwestern Bell in which a 44
  456. storey building was wired completely with fiber optics - both for
  457. the vertical backbone and the horizontal wiring through to the
  458. workstations. Although this installation used all glass fiber he
  459. saw plastic fiber today as a viable alternative for the horizontal
  460. wiring due to its much lower cost than glass fiber (for 500 micron
  461. fiber the factor is 50%) and its superior noise immunity to
  462. traditional twisted-pairs. He projected a cost for a plastic fiber
  463. interconnect of $315, and compared this to a cost today of $155 for
  464. an Ethernet transceiver. He gave the optical bandwidth of today's
  465. plastic fiber of 60 MHz at a distance of 100 meters, and stated
  466. that today plastic fiber is at a similar state of development to
  467. that of glass fiber in the early 1970s in that experimental results
  468. are better than the theory. The theoretical limit for plastic fiber
  469. is apparently an attenuation of 3-10 dB/Km.
  470.  
  471. Frederick then moved on to consider plastic fiber connectors, and
  472. he circulated several samples for illustration. The connectors were
  473. said to cost one tenth of glass fiber connectors, to have an
  474. insertion loss of 1-2 dB, and to be easy to install using epoxy.
  475.  
  476. He noted that the frequency of operation of most plastic fiber
  477. systems is 660 nm (red), and that most visible sources have at 50-
  478. 100 ns too slow a risetime for use in Ethernet-type systems. He
  479. described the recent development of an Indium Gallium Phosphide
  480. led which has a 5 ns risetime. Using this, he gave some estimates
  481. for an Ethernet-type system that used an active repeater and 150
  482. meter links. He noted that fiber with an attenuation of 50 dB/Km
  483. would be necessary to build a similar system with a passive star,
  484. and that is beyond the state of the art today. It was also noted
  485. that a red laser would allow an FDDI-type system to be built with
  486. 100 meter links. Chris Baldwin asked Frederick if the detector for
  487. use with a 1000 micron fiber was not bound to be slow because of
  488. its size, and he replied that this is overcome by using a low cost
  489. molded lens for focusing.
  490.  
  491. Frederick closed by identifying the trends for the future as better
  492. 660 nm sources, fiber with attenuations in the 50 dB/Km range, and
  493. smaller and cheaper connectors. Roger Cummings of Storagetek asked
  494. what the major markets are for plastic fiber today, and was told
  495. that the digital audio market in Japan in the major driving force
  496. behind developments, and that the major vendors are all Japanese.
  497. Gary Waldeck of Ford Aerospace asked if there were any plans for
  498. operation at 1300 nm, and was told that there is no good reason for
  499. such a development because the fiber has much lower attenuation at
  500. lower frequencies.
  501.  
  502. Dal Allan then introduced a proposal that the Fiber Channel effort
  503. concentrate on the definition of a single mode system on the
  504. grounds that the existing FDDI Multimode PMD be specified as a
  505. lower cost alternative. He produced some correspondence from Kevin
  506. Able of Corning indicating that the worst case FDDI fiber can
  507. achieve 234 MBaud at 1 Km. Thus it is viable for a Fiber Channel
  508. that operates at 250 MBaud over perhaps 900 meters. Dal's proposal
  509. is Attachment 11, and the information from Kevin Able is Attachment
  510. 12.
  511.  
  512. Ron Soderstrom of IBM questioned why a shortwave laser was included
  513. in Dal's proposal, and Dal agreed that either a laser multimode or
  514. a led multimode solution would probably be defined but not both of
  515. them.
  516.  
  517. Dal Allan also distributed a definition of the fields in the burst
  518. header that had been defined at the March Working Group meeting in
  519. San Raphael, CA. This was done in response to an action item from
  520. the August Working Group. A copy of the definition is Attachment
  521. 13.
  522.  
  523. The first day of the meeting then closed with a review of available
  524. multimode and single mode connector types by Bob Weber of AMP. A
  525. copy of Bob's presentation is Attachment 14. In response to a
  526. question regarding keying, Bob noted that the ST and SC connectors
  527. have a one-way key and that FDDI has 4 way keying. Wally St. John
  528. commented that keying for security may not be appropriate as at the
  529. transmit end the connectors do not have to be completely and
  530. properly mated for transmission to be possible. Bob stated that
  531. AMP offers 2.5 mm ferrules in ceramic, stainless steel and plastic,
  532. and noted that the FSMA connector cannot accommodate a positive
  533. contact finish as it requires a gap between the fibers.
  534.  
  535. Ron Soderstrom stated that the SC connector is defined for single
  536. mode usage in Japan, and that it has become the standard for Nippon
  537. Telephone and Telegraph.
  538.  
  539. Bob also reviewed plastic fiber connectors, and stated that AMP
  540. sees the major usage of plastic fiber for sensor connections in
  541. copiers (apparently the mini-DNP connector was developed especially
  542. for this purpose for Ricoh).
  543.  
  544. Roger Cummings then distributed two one-page documents that had
  545. been generated in response to action items from the August plenary
  546. meeting. The first concerns instructions for accessing the SCSI
  547. Bulletin Board maintained by NCR. The second gives instructions for
  548. exchanging mail between Internet and the Compuserve electronic mail
  549. system. These documents are Attachments 15 and 16 respectively.
  550. Tuesday morning began with a presentation by Kumar Malavalli of
  551. Canstar on their active hub topology. A copy of Kumar's
  552. presentation is Attachment 17. He began by describing the topology
  553. as consisting of dual rooted trees (one for upstream data and one
  554. for downstream data) formed by a central hub and perhaps a set of
  555. sub-hubs. He noted that in a normal system there is only a single
  556. path between a source and a destination, but he showed that it was
  557. also possible to create a redundant configuration with two separate
  558. paths. He described the hubs as consisting of a selection side and
  559. a broadcast side, and stated that the link between the two sides
  560. is fiber in a sub-hub and electrical in the central hub. Roger
  561. Cummings asked if the protocol was different in a sub-hub and a
  562. central hub and was told that the only difference is the setting
  563. of a dip switch and that the protocol is not data rate or packet
  564. length dependent. Ron Soderstrom asked if the broadcast side of the
  565. hub could be implemented by a single optical transmitter with a
  566. passive splitter, and Kumar replied that it could be done but that
  567. a link distance of much less than todays 2 Km would result. Paul
  568. Rupert asked if both multimode and single mode versions were
  569. available, and was told that only a multimode version was available
  570. today but that a single mode version was in development.
  571.  
  572. In reply to a question, Kumar noted that retiming is performed at
  573. each node at the output of the arbitration logic. He stated that
  574. the delay through each hub is approximately 400 nanoseconds, and
  575. thus the hub incorporates a small FIFO.
  576.  
  577. Kumar then moved on to consider protocol variations, including a
  578. red and blue frame scheme designed to give a deterministic upper
  579. bound to the delay through a multiple hub topology. He also
  580. described a multi-path topology which can tolerate link, sub-hub
  581. and central hub failures. Paul Rupert asked how it was determined
  582. that a hub had failed, and Kumar replied that each node detected
  583. the failure separately by monitoring the broadcast side for its own
  584. message, valid data or an idle pattern.
  585.  
  586. Paul Rupert asked for some price information, and Kumar gave
  587. figures of $4K for an 8 port hub with optics, and $10K for each
  588. node interface. He agreed however, that these figures probably owed
  589. more to marketing strategies than costs. Paul Rupert gave costs for
  590. a 50 Mbit switch of $3.5K per adapter and $500 per channel, and
  591. suggested that there may not be a large cost delta between a
  592. broadcast hub system and a circuit switch. Ken Drewlo of Network
  593. Systems suggested that if a true low cost system is required then
  594. one could be built using a time-slot token protocol and a passive
  595. star. This lead to a discussion on the subject of the required
  596. bandwidth, and John Renwick caused some amusement when he suggested
  597. that the bandwidth requirements start to decrease as soon a the
  598. fiber is put in the ground.
  599.  
  600. As a prelude to the vote on coding schemes, Gary Waldeck attempted
  601. to quantify some of the link parameters, and this lead to an
  602. extended discussion. On the subject of dc balance there was a
  603. considerable difference of opinion, with some people believing an
  604. balance was necessary within 10 bits, and others having no problem
  605. with an offset of 25% over up to 50 bits. The Bit Error Rate also
  606. caused some controversy with some people strongly expressing the
  607. opinion that allocating a permanent 15% of the link bandwidth to
  608. a code capable of correcting single bit errors was a bad tradeoff
  609. given that even a large number of retries per day would occupy much
  610. less bandwidth. Others noted the presence of noise floors that
  611. limit the practical BER that can be achieved, and suggested that
  612. the use of a forward correction code would allow the use of lower
  613. cost components with greater tolerances. It was calculated that at
  614. 1 Gigabit the retransmission of one frame per day is equivalent to
  615. a Bit Error rate of 10E-14. Dal Allan objected to this as in his
  616. experience high bandwidth links are not in continuous use, and thus
  617. he requested that a loading factor be included. Wayne Sanderson was
  618. of the opinion that an error rate should be developed for the
  619. entire Fiber Channel system and not just the low level link. John
  620. Renwick volunteered the information Cray's HSX channels typically
  621. experience 1% usage and no errors are normally seen in transfers
  622. of the order of 100 Megabytes. This was also the experience of a
  623. number of the attenders with the Toplinc system, which has a raw
  624. BER of 10E-12 and uses 3 fibers for a total of 450 Megabaud.
  625.  
  626. As regards transition density requirements, there was also a
  627. spectrum of opinion. Albert Widmer was adamant that it is not
  628. possible to build a monolithic phase-locked loop (PLL) without
  629. external components even in gallium arsenide to handle a run length
  630. of greater than 10 bits. An Anadigics part was mentioned to refute
  631. this, but this turned out to be a multi-chip hybrid. It was also
  632. mentioned that Bell Labs has a cmos monolithic PLL, but this was
  633. thought to operate at only 200 MHz. A poll of the attenders was
  634. taken, and with only two exceptions the ability to build a
  635. monolithic PLL was thought to be very important.
  636.  
  637. Gary Waldeck closed by asking a significant question, which was
  638. that is there sufficient experience with fiber for long term
  639. failure mechanisms to be known. No clear answer was given, but the
  640. feeling that the experience is sufficient was noted.
  641.  
  642. Jim Goell then presented some data on noise in fiber optic systems
  643. that he had gleaned by conversations with John Renwick and an
  644. authoritative source at Bellcore. The first subject was thermal
  645. noise, and for a plot of BER versus power the slope is 3 orders of
  646. magnitude per dB. Therefore a slight increase in margin renders
  647. thermal noise insignificant. The second subject was mode partition
  648. noise. Jim drew a plot of power to achieve a 10E-9 BER versus
  649. length (and dispersion) for both a forward error correcting and a
  650. non-correcting system. Over short distances the power penalty for
  651. no correction is 1.5 dB, but as the distance increases the mode
  652. partition noise becomes significant. Jim had stated earlier that
  653. the mode partition noise increased by the fourth power of the data
  654. rate, but he had learned that this is incorrect with the correct
  655. relationship being log (1-eExE2). The effect of this is that a non
  656. -FEC system "hits a wall" beyond which operation is not possible.
  657.  
  658. Jim then when on to quantify the effect of mode partition noise in
  659. a "real" system. He defined the following parameters:
  660.  
  661.          fb of approximately 1.25 GBaud
  662.          L  of 1270 - 1355 nm
  663.          K of 0.6 (laser mode partition noise rate)
  664.          delta lambda of 4 nm (a low cost laser)
  665.          telecom grade fiber
  666.  
  667. In such a system the "wall", which is taken as the 1dB penalty
  668. point, was said to be around 5 Km. Chris Baldwin immediately
  669. objected to this analysis on the grounds that the theory is
  670. optimistic, and that operation over 5-10 Km will put serious
  671. constraints on the laser parameters if forward error correction is
  672. not used.
  673.  
  674. Jim Goell also volunteered to produce a graph of speed versus
  675. distance for lasers of the type being considered for the Fiber
  676. Channel.
  677.  
  678. The decision on a coding scheme was then approached in two stages.
  679. First the "Clear Channel with Forward Error Correction" was
  680. evaluated against the IBM 8B/10B code. The following comparison
  681. was produced:
  682.  
  683. FEATURE                 CLEAR W/CORRECT          IBM 8B/10B
  684.  
  685. Overhead                     20%                      20%
  686. Special Characters       additional                  free
  687. DC Balance               controlled                    0
  688. Run Length                   >10                     <10
  689. Coding Violations             no                     yes 
  690.  
  691. A vote was then taken of the attenders on the basis of one vote
  692. per company. The result was:
  693.  
  694.          Clear Channel with Correction            5 votes
  695.          IBM 8B/10B                              10 votes
  696.  
  697. The second stage involved a comparison between the IBM 8B/10B code
  698. and the "8B/10B Code with Forward Error Correction" proposed by
  699. Dec. The following comparison was produced:
  700.  
  701. FEATURE            IBM 8B/10B               DEC 8B/10B W/CORRECT
  702.  
  703. BER                  10E-12                      10E-17
  704. BER                  10E-9                       10E-14
  705. Restrictions         Tight                       Loose
  706. Distance               OK                         More
  707. Median link length    500m                        500m
  708.  
  709. Another vote was then taken of the attenders on the basis of one
  710. vote per company. The result was:
  711.  
  712.          DEC 8B/10B with Correction               5 votes
  713.          IBM 8B/10B                              11 votes
  714.  
  715.  
  716. As a result of these two votes, a recommendation will be made to
  717. the October Plenary meeting that the IBM 8B/10B coding scheme be
  718. adopted as part of the Fiber Channel definition.
  719.  
  720. Dal Allan closed the meeting by thanking Ancor for hosting the
  721. meeting and providing the excellent meeting facilities. He also
  722. thanked John Severyn for an excellent job of producing the
  723. comparison matrix of the coding schemes.
  724.  
  725. ACTION ITEMS
  726.  
  727.  
  728.     1)   John Severyn of Lawrence Livermore Labs. to produce a
  729.          matrix comparing the features of the FDDI 4B/5B, IBM
  730.          8B/10B, and Naked coding schemes. CLOSED
  731.  
  732.     3)   Paul Scott to produce a definition of Bit Error Rate.
  733.  
  734.     7)   Henry Brandt of IBM to respond to the comparison of the
  735.          error handling characteristics of the 4B/5B and 8B/10B
  736.          codes. CLOSED (by Albert Widmer at the September meeting)
  737.  
  738.     8)   Kevin Able of Corning to define the parameters for the
  739.          media of both the Multimode classes (both 50 and 62.5) and
  740.          the Single Mode class.
  741.  
  742.     9)   Chuck Brill of AMP to define the parameters for the media-
  743.          end connectors of the Coaxial, Multimode and Single Mode
  744.          classes. CLOSED by Bob Weber's presentation.
  745.  
  746.     10)  Bob Carter to define the parameters for the patch panels
  747.          of both the Multimode classes and the Single Mode class.
  748.  
  749.     11)  Paul Scott to define the parameters for the media and
  750.          transceivers of the Coaxial class.
  751.  
  752.     12)  Schelto Van Doorn of Siemens to define the parameters for
  753.          the transceivers for the Multimode LED class.
  754.  
  755.     13)  Ron Soderstrom of IBM to define the parameters for the
  756.          transceivers for the Multimode Laser class.
  757.  
  758.     14)  Jim Goell to define the parameters for the transceivers
  759.          for the Single Mode class.  CLOSED
  760.  
  761.     15)  Gary Labelle of Avantek to try to get a representative of
  762.          Hewlett-Packard experienced in their plastic fiber system
  763.          to take responsibility for defining the components for the
  764.          Plastic Class. CLOSED
  765.  
  766.     16)  Jim Goell to produce a graph of speed versus distance for
  767.          lasers of the type being considered for the Fiber Channel.
  768.  
  769.