อนาคตของสายไฟเบอร์ เติบโตอย่างผ่องใส

[Jenny937]

เราเคยเอ่ยถึงคุณประโยชน์ต่างๆที่ได้รับจากการใช้สายไฟเบอร์เชื่อมต่อไปถึง Edge มาแล้วทั้งยังด้านความคงทนถาวรและก็การสนับสนุนการทำตึกอัจฉริยะ แม้กระนั้นถึงแม้ว่าการรุกคืบของสายใยแก้วนำแสงในตลาดระบบแลนทั่วๆไปนั้น จะยังแข่งขันกับเจ้าตลาดเดิมอย่างสายทองแดงบิดเกลียวคู่ Category 6 แล้วก็ Category 6A ไม่ได้ด้วยเหตุว่าสายทองแดงยังมีต้นทุนต่ำ คนยังรู้จักกับกระบวนการติดตั้ง และยังเอามารองรับความเร็วการส่งต่อข้อมูลได้มากถึงระดับ 10 กิกะบิต ได้กำลังไฟ Power over Ethernet (PoE) สูงถึง 100 วัตต์ แม้กระนั้นถ้าเกิดออกมาภายนอกตึก นอกระบบแลนกันแล้ว ทั้งยังแบนด์วิธและก็ระยะทางลากสายของสายไฟเบอร์ขาดลอยกว่ามาก จัดว่ามีอนาคตไกลกว่าเยอะแยะ

การเข้ามาครอบครองดาต้าเซ็นเตอร์
สำหรับในดาต้าเซ็นเตอร์ขององค์กรต่างๆนั้น เครื่องเซิร์ฟเวอร์ต่างเริ่มต้องการความเร็วที่สูงกว่าระดับ 10G กันแล้ว โดยสวิตช์ขาอัพลิงค์ต่างอัพขึ้นมากกว่า 40 และก็ 100 กิกะบิต แล้วก็จากที่เคยกล่าวไว้ว่า พวกเรากำลังจะได้มองเห็นพอร์ตสวิตช์ที่ใช้ความเร็วสูงถึง 400 กิ๊กสำหรับดาต้าเซ็นเตอร์ของหน่วยงานขนาดใหญ่ออกมาในตลาดข้างในปี 2022 นี้ โดยดาต้าเซ็นเตอร์แบบไฮเปอร์สเกลหรือทำคลาวด์นั้นได้ขยับมาใช้การเชื่อมต่อแบบ 50 รวมทั้ง 100G พร้อมอัพลิงค์ของสวิตช์ที่ขึ้นมาระดับ 400 กิกะบิตกันก่อนหน้าที่ผ่านมาไปแล้ว พวกเรายังเห็นเทรนด์ที่กำลังพุ่งไปถึงระดับ 800G ของอัพลิงค์บนสวิตช์ด้วย โดยเฉพาะดาต้าเซ็นเตอร์ที่เชื่อมต่อกันด้วยสถาปัตยกรรมแบบ Super-Spine

แม้ฝั่งสายทองแดงจะมีเทคโนโลยีใหม่อย่าง Category 8 ที่ออกมารองรับความเร็ว 25 รวมทั้ง 40 Gbps (25GBASE-T รวมทั้ง 40GBASE-T) สำหรับลิงค์ระหว่างเซิร์ฟเวอร์ที่ลากได้ระยะทาง 30 เมตร แม้กระนั้นข้อเท็จจริงแล้ว ลิงค์ดังที่ได้กล่าวมาแล้วยังไม่ได้รับความนิยมเนื่องจากอีกทั้งเรื่องราคาและการใช้พลังงาน ด้วยเหตุผลดังกล่าว ถ้าไม่ใช้ลิงค์ Point-to-Point ระยะสั้นแบบ SFP หรือ QSFP ที่ต่อสายโดยตรง หรือใช้สาย Active Optical ที่จัดการยากแล้ว ช่องทางเดียวสำหรับระบบสายเคเบิลในดาต้าเซ็นเตอร์มาตรฐานที่ต้องการความเร็วมากยิ่งกว่า 10 กิ๊กก็มีแต่ว่าสายไฟเบอร์ จึงไม่แน่แปลกใจที่ตลาดโลกของสายไฟเบอร์จะคาดการณ์ว่าสามารถโตได้ถึงระดับหมื่นล้านดอลลาร์สหรัฐฯ ภายในปี 2028 คิดเป็นสองเท่าจากมูลค่าเมื่อปี 2020 อ้างอิงจากผลงานวิจัยตลาดที่เชื่อถือได้

การพัฒนามาตรฐานสายไฟเบอร์อย่างสม่ำเสมอ
ยุคนี้เรามีทางเลือกของการใช้สายไฟเบอร์มารองรับความเร็วได้ตั้งแต่ 10 ไปจนกระทั่ง 400 กิกะบิต ไม่ว่าจะเป็นสายแบบมัลติโหมดหรือซิงเกิลโหมดในความยาวที่แตกต่าง ซึ่งทาง IEEE ก็กำลังปฏิบัติงานอย่างหนักเพื่อขับเคลื่อนมาตรฐานใหม่เสริมเติม โดยภายหลังจากเปิดตัวการเข้ารหัสแบบ PAM4 ที่รู้เรื่องเร็ว 100 Gbps แล้ว IEEE ก็เตรียมที่จะปลดปล่อยมาตรฐาน 802.3db ออกมาในปี 2022 ด้วย ซึ่งจะรองรับมัดสายไฟเบอร์ 8 เส้นแบบ 400GBASE-SR4 ที่แต่ละเลนใช้อัตราสูงถึง 100 Gbps เป็นหลักการเดียวกันกับการลากมัดสายไฟเบอร์คู่ขนานใน 40GBASE-SR4, 100GBASE-SR4, แล้วก็ 200GBASE-SR4 ที่รองรับระดับ 40, 100, และก็ 200 กิ๊กตามลำดับโดยใช้อัตราส่งแต่ละเลนอยู่ที่ 10, 25, แล้วก็ 50 Gbps

มาตรฐาน 802.3db นี้ จะรวมเอาการใช้ความเร็วระดับ 100 กิ๊กมาดูเพล็กซ์บนสายไฟเบอร์มัลติโหมด รวมทั้งแบบ 200 กิ๊กมาวิ่งบนสองคู่สายโทรศัพท์ของสายไฟเบอร์แบบมัลติโหมดด้วย รวมไปถึงสายระยะสั้น (Short-Reach) ที่ความเร็วระดับ 100, 200, รวมทั้ง 400 กิ๊กที่ระยะ 50 เมตรสำหรับการเชื่อมต่อระหว่างเซิร์ฟเวอร์แบบประหยัด โดยสายแบบระยะสั้นนี้จะใช้ตัวเขียน "VR" แทนการใช้ "SR" (ตัวอย่างเช่น 100GBASE-VR, 200GBASE-VR2, แล้วก็ 400GBASE-VR4) ข่าวดีเป็น รูปแบบของการนำไปใช้งานเหล่านี้ยังรองรับวิธีการทำมองเพล็กซ์แล้วก็เชื่อมต่อแบบ MPO เดิมที่มีอยู่ จึงทำให้ทดสอบได้ง่ายด้วยวัสดุอย่าง 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 เพื่อคิดค้นสเปกระดับการภาพให้ได้รูปแบบการใช้งานที่ความเร็ว 800 กิ๊กบนเลน 100 Gbps รวมกัน 8 เลน โดยมีเป้าหมายที่จะรองรับการใช้งานในดาต้าเซ็นเตอร์ดังต่อไปนี้

• 800 G บนสายไฟเบอร์มัลติโหมด 8 คู่สายโทรศัพท์บนระยะทางอย่างต่ำ 50 แล้วก็ 100 เมตร
• 800 G บนสายไฟเบอร์แบบซิงเกิลโหมด 8 คู่สายให้ได้ระยะทาง 500 เมตร
• 800 G บน 8 ความยาวคลื่นบนสายไฟเบอร์ซิงเกิลโหมดเส้นผู้เดียว ให้ลากได้ไกลถึง 2 กม.

เทคโนโลยีด้านพลังงานแสงสว่างก็ล้ำหน้าไม่แพ้กัน
นอกเหนือจากการปรับปรุงมาตรฐานสายเคเบิลแบบไฟเบอร์ของทาง IEEE แล้ว ยังมีการพัฒนาด้วยกันตามข้อตกลงหลายสำนักหรือ MSA ที่ก่อตั้งขึ้นเพื่อตอบโจทย์ในสิ่งที่ต้องการความสามารถโครงข่ายที่ทยานขึ้นไม่หยุดยั้ง เป็นการรวมตัวกันของเหล่าผู้แทนจำหน่ายอีกทั้งวัสดุอุปกรณ์ หัวเชื่อมต่อ รวมทั้งชิปต่างๆรวมทั้งเจ้าของดาต้าเซ็นเตอร์รายใหญ่อย่าง Facebook, Google, และก็ Microsoft ซึ่งต่างมานะสนับสนุนให้ระบบใยแก้วนำแสงรองรับความเร็วที่ 800 กิ๊กหรือมากกว่าให้ได้ ตั้งแต่การกำหนดสเปกตัวแปลงสัญญาณและก็สายใยแก้วที่สามารถช่วยกดเงินลงทุน การกินไฟ และเวลาถ่วงได้มากที่สุดโดยการทำระยะการลากสายได้ไกลมากที่สุด โดยมีอยู่สองวิถีทางหลักที่จะรองรับความสามารถระดับ 800 G ขึ้นไปได้ อันอาทิเช่น เทคโนโลยีโมดูลตัวแปลงแบบถอดเข้าออกได้ แล้วก็ใยแก้วแบบ Co-Packaged Optics

Pluggable Optical Transceiver Module นั้นอยู่มานานแล้วในตลาด อีกทั้งในรูปของ SFP และก็ QSFP ที่ล่าสุดออกสตาร์ทปลั๊กทรานซีฟเวอร์ใหม่ QSFP-DD และ OSFP สำหรับ 400 G กันแล้ว แม้ทั้งคู่ฟอร์มแฟกเตอร์นี้ออกจะเหมือนกันมากมาย แม้กระนั้น 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 ในเวลาที่กลุ่ม MSA ที่ดูด้าน Octal Small Form Factor Pluggable (OSFP) ได้ปลดปล่อยเวอร์ชันใหม่ของทรานซีฟเวอร์ OSFP สำหรับ 800 กิ๊กออกมาด้วย และในเวลาเดียวกันนั้น ทาง MSA ด้าน 800G Pluggable ที่ประกอบด้วยผู้แทนจำหน่ายอย่าง CommScope, US Conec, Sumitomo แล้วก็เจ้าอื่นๆก็ได้ปรับปรุงสเปกของอินเทอร์เฟซใยแก้วนำแสงใหม่ที่ไม่สังกัดโมมองลทรานซีฟเวอร์ จัดว่ากลุ่ม MSA ทั้งปวงนี้กำลังดำเนินงานอย่างมากเพื่อสร้างสเปกใหม่สำหรับการใช้โมดูลตัวแปลงสัญญาณแบบแทงเข้าออกได้ ให้ได้เรื่องเร็วระดับ 800 กิ๊กหรือสูงขึ้นมากยิ่งกว่า โดยพบเจอกับความท้ามากที่สุดในการกดการกินไฟลงมาให้อยู่ในระดับที่นำไปใช้งานได้จริง



ระบบแบบ Co-Packaged Optics เป็นการนำใยแก้วนำแสงมาใกล้กับตัวสวิตช์ภายในมากเพิ่มขึ้น จึงลดการใช้ไฟฟ้าได้เป็นอันมากมีความอุตสาหะของอีกกรุ๊ปอย่าง Optical Internetworking Forum (OIF) ที่ได้เลือกคนละวิถีทางอย่างแนวทางการทำ Co-Packaged Optics. เพื่อให้ได้ความเร็วเกิน 800 กิ๊กโดยลดการกินไฟฟ้า โดยแทนที่จะฝังแหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์ไว้ที่ฝั่งโมมองลตัวแปลงหรือทรานซีฟเวอร์ที่จะต้องรอเปลี่ยนสัญญาณแสงสว่างกลายเป็นสัญญาณไฟฟ้าเข้าเอนจิ้นของสวิตช์ (อย่างตัวชิปวงจร ASIC) บนลิงค์ Serializer/Deserializer (SerDes) นั้น การเปลี่ยนมาใช้แบบ Co-Packaged Optics จะรวมแหล่งเกิดแสงสว่างมาอยู่ด้านในส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ประมวลผลด้วยเลย ซึ่งจะเชื่อมต่อได้อีกทั้งอินเทอร์เฟซแบบ Pluggable เดิมหรือต่อ Pigtail เข้าถาวรก็ได้ ทำให้การแปลงสัญญาณไฟฟ้าทำเป็นใกล้กับส่วนกลไกของสวิตช์ ซึ่งช่วยลดการใช้ไฟฟ้าได้มาก

ผลสรุป
เวลาที่มาตรฐานหมดทั้งตัวสายแล้วก็แหล่งเกิดแสง (Optics) กำลังพัฒนาอย่างไม่หยุดยั้ง โดยที่หน่วยงานด้านมาตรฐานและก็กรุ๊ป MSA ต่างๆในตอนนี้ก็ก้าวล้ำไปมองดูการใช้อัตราส่งข้อมูล 200 Gbps ต่อเลนผ่านเทคโนโลยีเข้ารหัสสัญญาณแบบ PAM4 กันแล้ว ที่ท้าเป็นอย่างมากอีกทั้งในทางของการเอาชนะเรื่องเสียงรบกวนและก็ข้อกำหนดระยะการฉุดสาย อย่างไรก็ตาม ถ้าหากทำอัตราส่ง 200 Gbps ต่อเลนต่อเส้นย่อยได้ก็จะนับว่าพลิกโฉมวงการสายไฟเบอร์ครั้งใหญ่ เหตุเพราะลดปริมาณเลนสายย่อยได้ลงถึงครึ่งนึง ไม่ว่าจะได้แก่การใช้เพียงแค่สายไฟเบอร์คนเดียวที่รองยอมรับได้ถึง 200 กิ๊ก หรือแค่สองเลนสำหรับ 400 กิ๊ก, 4 เลนสำหรับ 800 กิ๊ก, หรือแม้แต่ถึงระดับ 1.6 เทอราบิตบน 8 เลนได้เลยทีเดียว

และก็ระหว่างที่คนกำลังลุ้นว่าค่ายไหนระหว่าง Pluggable Transceiver Module แล้วก็ Co-Package Optics จะชนะในการส่งต่อข้อมูลระดับ 800 กิ๊กหรือมากกว่า หรือการพัฒนาอัตราส่ง 200 Gbps ต่อเลนจะสำเร็จหรือเปล่านั้น คุณก็อุ่นใจได้ว่าเรา Fluke Networks ยังคงมีชุดเครื่องมือทดลองสายไฟเบอร์เปรียบเทียบมาตรฐานในเชื้อสาย Versiv™ พร้อมรองรับให้อยู่ตลอด เพราะเหตุว่าเราได้เข้าไปมีส่วนร่วมสำหรับในการตรึกตรองมาตรฐานอุตสาหกรรมอยู่ตลอด รวมทั้งรอสังเกตความเจริญรุ่งเรืองด้านเทคโนโลยีเพื่อมั่นอกมั่นใจได้ว่า เมื่อมีมาตรฐานรูปแบบการนำไปใช้งานใหม่ออกมานั้น เราจะเพิ่มค่าลิมิตล่าสุดลงในซอฟต์แวร์ Versiv ได้ รวมถึงเพิ่มโมดูลทดสอบที่ถอดเปลี่ยนได้หากต้อง ซึ่งถือเป็นเสน่ห์รวมทั้งความคุ้มค่าของดีไซน์แบบโมดูลของเครื่อง Versiv

อ่านต่อที่นี่