อนาคตของสายไฟเบอร์ เติบโตอย่างผ่องใส

[Hanako5]

พวกเราเคยเอ่ยถึงประโยชน์ต่างๆที่ได้รับจากการใช้สายไฟเบอร์เชื่อมต่อไปถึง Edge มาแล้วทั้งยังด้านความทนทานและการสนับสนุนการทำอาคารอัจฉริยะ แม้กระนั้นแม้ว่าการรุกคืบของใยแก้วนำแสงในตลาดระบบแลนทั่วไปนั้น จะยังแข่งกับเจ้าตลาดเดิมอย่างสายทองแดงบิดเกลียวคู่ Category 6 แล้วก็ Category 6A มิได้เหตุเพราะสายทองแดงยังมีต้นทุนต่ำ คนยังเคยชินกับแนวทางการติดตั้ง แล้วก็ยังนำมารองรับความเร็วการส่งต่อข้อมูลได้มากถึงระดับ 10 กิกะบิต ได้กำลังไฟ Power over Ethernet (PoE) สูงถึง 100 วัตต์ แต่ว่าถ้าเกิดออกมาภายนอกอาคาร นอกระบบแลนกันแล้ว ทั้งยังแบนด์วิธรวมทั้งระยะทางลากสายของสายไฟเบอร์กินขาดกว่ามาก ถือว่ามีอนาคตไกลกว่ามาก

การเข้ามายึดครองดาต้าเซ็นเตอร์
สำหรับในดาต้าเซ็นเตอร์ของหน่วยงานต่างๆนั้น เครื่องเซิร์ฟเวอร์ต่างเริ่มปรารถนาความเร็วที่สูงกว่าระดับ 10G กันแล้ว โดยสวิตช์ขาอัพลิงค์ต่างอัพมากยิ่งกว่าเดิมกว่า 40 และก็ 100 กิกะบิต และจากที่เคยกล่าวไว้ว่า เรากำลังจะได้เห็นพอร์ตสวิตช์ที่ใช้ความเร็วมากถึง 400 กิ๊กสำหรับดาต้าเซ็นเตอร์ของหน่วยงานขนาดใหญ่ออกมาในตลาดภายในปี 2022 นี้ โดยดาต้าเซ็นเตอร์แบบไฮเปอร์สเกลหรือทำคลาวด์นั้นได้ขยับมาใช้การเชื่อมต่อแบบ 50 และ 100G พร้อมอัพลิงค์ของสวิตช์ที่ขึ้นมาระดับ 400 กิกะบิตกันก่อนหน้าที่ผ่านมาไปแล้ว พวกเรายังมองเห็นเทรนด์ที่กำลังพุ่งไปถึงระดับ 800G ของอัพลิงค์บนสวิตช์ด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่งดาต้าเซ็นเตอร์ที่เชื่อมต่อกันด้วยสถาปัตยกรรมแบบ Super-Spine

ถึงแม้ฝั่งสายทองแดงจะมีเทคโนโลยีใหม่อย่าง Category 8 ที่ออกมารองรับความเร็ว 25 และก็ 40 Gbps (25GBASE-T และก็ 40GBASE-T) สำหรับลิงค์ระหว่างเซิร์ฟเวอร์ที่ลากได้ระยะทาง 30 เมตร แม้กระนั้นข้อเท็จจริงแล้ว ลิงค์ดังกล่าวมาแล้วข้างต้นยังไม่ได้รับความนิยมเนื่องจากทั้งยังเรื่องราคาแล้วก็การใช้พลังงาน ฉะนั้น ถ้าเกิดไม่ใช้ลิงค์ Point-to-Point ระยะสั้นแบบ SFP หรือ QSFP ที่ต่อสายโดยตรง หรือใช้สาย Active Optical ที่จัดแจงยากแล้ว ทางเลือกเดียวสำหรับระบบสายเคเบิลในดาต้าเซ็นเตอร์มาตรฐานที่ปรารถนาความเร็วมากยิ่งกว่า 10 กิ๊กก็มีแม้กระนั้นสายไฟเบอร์ ก็เลยไม่แน่สนเท่ห์ใจที่ตลาดโลกของสายไฟเบอร์จะคาดเดาว่าสามารถโตได้ถึงระดับหมื่นล้านดอลลาร์สหรัฐอเมริกา ภายในปี 2028 คิดเป็นสองเท่าจากค่าเมื่อปี 2020 อ้างอิงจากผลวิจัยตลาดเชื่อใจได้

การพัฒนามาตรฐานสายไฟเบอร์อย่างต่อเนื่อง
ยุคนี้เรามีทางเลือกของการใช้สายไฟเบอร์มารองรับความเร็วได้ตั้งแต่ 10 ไปจนกระทั่ง 400 กิกะบิต ไม่ว่าจะเป็นสายแบบมัลติโหมดหรือซิงเกิลโหมดในความยาวที่แตกต่างกัน ซึ่งทาง IEEE ก็กำลังดำเนินการอย่างหนักเพื่อเคลื่อนมาตรฐานใหม่เพิ่ม โดยภายหลังเปิดตัวการเข้ารหัสแบบ PAM4 ที่ได้เรื่องเร็ว 100 Gbps แล้ว IEEE ก็จัดแจงที่จะปล่อยมาตรฐาน 802.3db ออกมาในปี 2022 ด้วย ซึ่งจะรองรับผูกสายไฟเบอร์ 8 เส้นแบบ 400GBASE-SR4 ที่แต่ละเลนใช้อัตรามากถึง 100 Gbps เป็นหลักการเดียวกันกับการฉุดมัดสายไฟเบอร์คู่ขนานใน 40GBASE-SR4, 100GBASE-SR4, รวมทั้ง 200GBASE-SR4 ที่รองรับระดับ 40, 100, แล้วก็ 200 กิ๊กเป็นลำดับโดยใช้อัตราส่งแต่ละเลนอยู่ที่ 10, 25, และก็ 50 Gbps

มาตรฐาน 802.3db นี้ จะรวมเอาการใช้ความเร็วระดับ 100 กิ๊กมาดูเพล็กซ์บนสายไฟเบอร์มัลติโหมด รวมทั้งแบบ 200 กิ๊กมาวิ่งบนสองคู่สายของสายไฟเบอร์แบบมัลติโหมดด้วย รวมถึงสายระยะสั้น (Short-Reach) ที่ความเร็วระดับ 100, 200, และก็ 400 กิ๊กที่ระยะ 50 เมตรสำหรับเพื่อการเชื่อมต่อระหว่างเซิร์ฟเวอร์แบบประหยัด โดยสายแบบระยะสั้นนี้จะใช้ตัวอักษร "VR" แทนการใช้ "SR" (อย่างเช่น 100GBASE-VR, 200GBASE-VR2, และ 400GBASE-VR4) ข่าวดีคือ ลักษณะของการนำไปใช้งานพวกนี้ยังรองรับวิธีการทำมองเพล็กซ์และเชื่อมต่อแบบ MPO เดิมที่มีอยู่ จึงทำให้ทดลองได้ง่ายด้วยวัสดุอย่าง Fluke Networks CertiFiber® Pro Optical Loss Test Set และ MultiFiber™ Pro Optical Power Meter

ในขณะเดียวกัน คณะทำงานด้านอีคุณร์เน็ต IEEE 802.3 ที่ความเร็วเกินกว่า 400 Gb/s ก็กำลังซุ่มพัฒนากลไกของ 400 Gbps เพื่อสร้างสรรค์สเปกระดับการภาพให้ได้รูปแบบการใช้แรงงานที่ความเร็ว 800 กิ๊กบนเลน 100 Gbps รวมกัน 8 เลน โดยมีเป้าหมายที่จะรองรับการใช้งานในดาต้าเซ็นเตอร์ดังต่อไปนี้

• 800 G บนสายไฟเบอร์มัลติโหมด 8 คู่สายโทรศัพท์บนระยะทางอย่างต่ำ 50 และก็ 100 เมตร
• 800 G บนสายไฟเบอร์แบบซิงเกิลโหมด 8 คู่สายโทรศัพท์ให้ได้ระยะทาง 500 เมตร
• 800 G บน 8 ความยาวคลื่นบนสายไฟเบอร์ซิงเกิลโหมดเส้นคนเดียว ให้ลากได้ไกลถึง 2 กิโลเมตร

เทคโนโลยีด้านพลังงานแสงก็เจริญไม่แพ้กัน
นอกจากการพัฒนามาตรฐานสายเคเบิลแบบเส้นใยของทาง IEEE แล้ว ยังมีการปรับปรุงร่วมกันตามข้อตกลงหลายสำนักหรือ MSA ที่จัดตั้งขึ้นเพื่อตอบโจทย์ในสิ่งที่ต้องการความสามารถโครงข่ายที่ทยานขึ้นไม่หยุดยั้ง เป็นการรวมตัวกันของเหล่าผู้แทนจำหน่ายทั้งยังเครื่องใช้ไม้สอย หัวเชื่อมต่อ และก็ชิปต่างๆและเจ้าของดาต้าเซ็นเตอร์รายใหญ่อย่าง Facebook, Google, และ Microsoft ซึ่งต่างพยายามสนับสนุนให้ระบบใยแก้วนำแสงรองรับความเร็วที่ 800 กิ๊กหรือมากยิ่งกว่าให้ได้ ตั้งแต่การกำหนดสเปกตัวแปลงสัญญาณและสายสัมพันธ์แก้วที่สามารถจะช่วยกดต้นทุน การกินไฟ และก็เวลาหน่วงได้มากที่สุดโดยทำระยะการฉุดสายได้ไกลมากที่สุด โดยมีอยู่สองแนวทางหลักที่จะรองรับความรู้ความเข้าใจระดับ 800 G ขึ้นไปได้ อันยกตัวอย่างเช่น เทคโนโลยีโมดูลตัวแปลงแบบถอดเข้าออกได้ และใยแก้วแบบ Co-Packaged Optics

Pluggable Optical Transceiver Module นั้นอยู่มานานแล้วในตลาด ทั้งยังในรูปของ SFP รวมทั้ง QSFP ที่ปัจจุบันออกสตาร์ทปลั๊กไฟทรานซีฟเวอร์ใหม่ QSFP-DD และก็ OSFP สำหรับ 400 G กันแล้ว ถึงแม้ทั้งสองฟอร์มแฟกเตอร์นี้ค่อนข้างแบบเดียวกันมาก แต่ OSFP จะทำกำลังส่งได้สูงขึ้นยิ่งกว่า ส่วน QSFP-DD สามารถเข้ากันได้กับ QSFP รุ่นก่อนๆที่เคยใช้กับ 40 และ 100 กิ๊ก โดยทาง MSA ของส่วน QSFP-DD นี้ได้ปรับปรุงยกฐานะอัตรา 100 Gbps ต่อเลนของโมดูลตัวแปลง QSFP-DD มาเป็น QSFP-DD800 สำหรับ 800 กิ๊ก ช่วงเวลาที่กลุ่ม MSA ที่ดูด้าน Octal Small Form Factor Pluggable (OSFP) ได้ปลดปล่อยเวอร์ชันใหม่ของทรานซีฟเวอร์ OSFP สำหรับ 800 กิ๊กออกมาด้วย และก็ในขณะเดียวกันนั้น ทาง MSA ด้าน 800G Pluggable ที่มีผู้แทนจำหน่ายอย่าง CommScope, US Conec, Sumitomo และเจ้าอื่นๆก็ได้พัฒนาสเปกของอินเทอร์เฟซใยแก้วนำแสงใหม่ที่ไม่ขึ้นกับโมดูลทรานซีฟเวอร์ จัดว่ากลุ่ม MSA ทั้งหมดทั้งปวงนี้กำลังดำเนินการอย่างหนักเพื่อสร้างสเปกใหม่สำหรับการใช้โมมองลตัวแปลงสัญญาณแบบทิ่มเข้าออกได้ ให้ได้เรื่องเร็วระดับ 800 กิ๊กหรือสูงยิ่งกว่า โดยพบเจอกับความท้าเยอะที่สุดสำหรับเพื่อการกดการกินไฟลงมาให้อยู่ในระดับที่ใช้ประโยชน์งานได้จริง



ระบบแบบ Co-Packaged Optics เป็นการนำใยแก้วนำแสงมาใกล้กับตัวสวิตช์ภายในมากยิ่งขึ้น ก็เลยลดการใช้ไฟฟ้าได้เป็นอย่างมากมีความมานะบากบั่นของอีกกรุ๊ปอย่าง Optical Internetworking Forum (OIF) ที่ได้เลือกคนละหนทางอย่างกระบวนการทำ Co-Packaged Optics. เพื่อให้ได้เรื่องเร็วเกิน 800 กิ๊กโดยลดการกินไฟฟ้า โดยแทนที่จะฝังบ่อเกิดเลเซอร์ไว้ที่ฝั่งโมดูลตัวแปลงหรือทรานซีฟเวอร์ที่จำเป็นต้องรอเปลี่ยนสัญญาณแสงสว่างกลับกลายสัญญาณไฟฟ้าเข้าเอนจิ้นของสวิตช์ (อย่างตัวชิปวงจร ASIC) บนลิงค์ Serializer/Deserializer (SerDes) นั้น การเปลี่ยนมาใช้แบบ Co-Packaged Optics จะรวมแหล่งเกิดแสงสว่างมาอยู่ข้างในส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ประเมินผลด้วยเลย ซึ่งจะเชื่อมต่อได้ทั้งอินเทอร์เฟซแบบ Pluggable เดิมหรือต่อ Pigtail เข้าถาวรก็ได้ ทำให้การแปลงสัญญาณไฟฟ้าทำเป็นใกล้กับส่วนกลไกของสวิตช์ ซึ่งช่วยลดการใช้ไฟฟ้าได้มาก

ข้อสรุป
ช่วงเวลาที่มาตรฐานหมดทั้งตัวสายแล้วก็แหล่งกำเนิดแสง (Optics) กำลังปรับปรุงอย่างไม่หยุดยั้ง โดยที่หน่วยงานด้านมาตรฐานรวมทั้งกลุ่ม MSA ต่างๆปัจจุบันนี้ก็ก้าวล้ำไปมองการใช้อัตราส่งข้อมูล 200 Gbps ต่อเลนผ่านเทคโนโลยีเข้ารหัสสัญญาณแบบ PAM4 กันแล้ว ที่ท้าทายอย่างมากทั้งยังในทางของการเอาชนะเรื่องสัญญาณรบกวนรวมทั้งความจำกัดระยะการดึงสาย อย่างไรก็แล้วแต่ ถ้าหากทำอัตราส่ง 200 Gbps ต่อเลนต่อเส้นย่อยได้ก็จะนับว่าพลิกโฉมแวดวงสายไฟเบอร์ครั้งใหญ่ เนื่องจากว่าลดปริมาณเลนสายย่อยได้ลงถึงครึ่งนึง ไม่ว่าจะได้แก่การใช้แค่สายไฟเบอร์ผู้เดียวที่รองรับได้ถึง 200 กิ๊ก หรือเพียงแค่สองเลนสำหรับ 400 กิ๊ก, 4 เลนสำหรับ 800 กิ๊ก, หรือแม้แต่ถึงระดับ 1.6 เทอราบิตบน 8 เลนได้อย่างยิ่งจริงๆ

แล้วก็ระหว่างที่คนกำลังลุ้นว่าค่ายไหนระหว่าง Pluggable Transceiver Module และ Co-Package Optics จะชนะในการส่งต่อข้อมูลระดับ 800 กิ๊กหรือมากยิ่งกว่า หรือการพัฒนาอัตราส่ง 200 Gbps ต่อเลนจะเสร็จไหมนั้น คุณก็อุ่นใจได้ว่าพวกเรา Fluke Networks ยังคงมีชุดเครื่องไม้เครื่องมือทดลองสายไฟเบอร์เปรียบเทียบมาตรฐานในเชื้อสาย Versiv™ พร้อมรองรับให้อยู่เสมอ เหตุเพราะพวกเราได้เข้าไปมีส่วนร่วมสำหรับการใคร่ครวญมาตรฐานอุตสาหกรรมอยู่ตลอด และก็รอจับตาดูความรุ่งโรจน์ทางเทคโนโลยีเพื่อให้มั่นอกมั่นใจได้ว่า เมื่อมีมาตรฐานรูปแบบของการนำไปใช้งานใหม่ออกมานั้น เราจะเพิ่มค่าลิมิตล่าสุดลงในโปรแกรมคอมพิวเตอร์ Versiv ได้ แล้วก็เพิ่มโมดูลทดลองที่ถอดเปลี่ยนได้ถ้าจำเป็นจะต้อง ซึ่งนับว่าเป็นเสน่ห์และความคุ้มราคาของดีไซน์แบบโมมองลของเครื่อง Versiv

อ่านต่อที่นี่