หน้าแรก Networking & Wireless Fiber Optic อนาคตที่กำลังใกล้เข้ามาของความเร็วระดับ 200 และ 400 กิกะบิต

อนาคตที่กำลังใกล้เข้ามาของความเร็วระดับ 200 และ 400 กิกะบิต

แบ่งปัน


จากความต้องการที่เพิ่มขึ้นของแบนด์วิธที่สูงกว่านี้เพื่อรองรับบิ๊กดาต้า ได้ผลักดันให้เราต้องทำความเร็วบนเครือข่ายอีเธอร์เน็ตให้เร็วมากขึ้นอย่างไม่เคยมีมาก่อน เริ่มจากระดับ 10 กิกะบิตเมื่อปี 2004 มาจนถึงการเปิดตัวความเร็วระดับ 40 กิกะบิตในปี 2010 ที่ใช้สายไฟเบอร์ 4 เส้นในการส่งสัญญาณ และอีก 4 เส้นในการรับสัญญาณที่ความเร็ว 10 Gbps (40GBASE-SR4) ต่อมามีการใช้ความเร็วสูงถึงระดับ 100 กิกะบิต ที่ใช้สายไฟเบอร์ย่อย 10 เส้นสำหรับส่งข้อมูล และอีก 10 เส้นรับข้อมูลด้วยความเร็ว 10 Gbps ต่อเส้น (100GBASE-SR10)

และเมื่อปี 2014 IEEE ได้ออกมาตรฐานที่สามารถส่งสัญญาณได้สูงถึง 25 Gbps ต่อเส้นใยแก้วนำแสงย่อย จึงนำไปสู่การรับส่งข้อมูลที่ระดับ 100 กิกะบิตบนสายไฟเบอร์เพียงแค่ 8 เส้น (100GBASE-SR4) ซึ่งนับเป็นจุดเริ่มของการก้าวไปสู่ความเร็วที่มากขึ้นกว่านี้ และล่าสุดช่วงปลายปี 2017 ทาง IEEE ก็ได้ประกาศมาตรฐานใหม่ 802.3bs ที่รองรับความเร็วสูงถึง 200 และ 400 กิกะบิตอย่างเป็นทางการ

ดาต้าเซ็นเตอร์ขนาดใหญ่มากหลายแห่งได้หันมาใช้ความเร็วแบบใหม่นี้กันแล้ว และยังไม่พอ ตอนนี้เราเริ่มมองหาความเร็วที่ไต่ขึ้นไปอีกถึงระดับ 800 กิกะบิต โดยดาต้าเซ็นเตอร์ทั้งสำหรับคลาวด์และโคเลเคชั่นต่างพัฒนาอุปกรณ์เพื่ออัพเกรดขึ้นไปให้ได้ ขณะที่องค์กรอีกหลายแห่งอาจเพิ่งเริ่มพิจารณาการใช้เครือข่ายความเร็ว 200 และ 400 กิกะบิตกัน ดังนั้นทาง Fluke จึงมองว่าเป็นโอกาสที่ดีในการศึกษาหลากหลายวิธีที่จะทำให้ได้ความเร็วถึงระดับนี้ และสิ่งที่คาดว่าจะได้ในแง่ของการนำมาใช้ประโยชน์และการทดสอบ

หนทางต่างๆ ที่นำไปสู่เป้าหมายเดียวกัน
เมื่อกล่าวถึงความเร็วระดับ 200 และ 400 กิกะบิตกันแล้ว ทาง IEEE ก็จำเป็นต้องพิจารณาทุกวิถีทางที่ทำให้เป็นไปได้ ในทุกรายละเอียดที่ช่วยให้รองรับการใช้งานหลากหลายรูปแบบ ตั้งแต่ลิงค์สั้นๆ ในดาต้าเซ็นเตอร์ ไปจนถึงลิงค์ระยะไกลของผู้ให้บริการที่ติดตั้งภายนอกอาคาร เนื่องจากเรามีการใช้สายไฟเบอร์หลายเส้นแบบคู่ขนาน และหัวต่อแบบ MPO ที่สามารถยิงสัญญาณที่ความเร็ว 25 Gbps ต่อเส้นสำหรับลิงค์ไฟเบอร์มัลติโหมดสั้นๆ ในดาต้าเซ็นเตอร์กันอยู่แล้ว ทำให้ IEEE สามารถประยุกต์มาใช้รองรับความเร็วระดับ 400 กิกะบิตบนสายไฟเบอร์มัลติโหมดโดยใช้สายไฟเบอร์ MPO แบบ 32 เส้นได้ง่ายๆ เช่นกัน (สายไฟเบอร์ 16 เส้นส่งสัญญาณที่ความเร็ว 25 Gbps และอีก 16 เส้นคอยรับสัญญาณที่ความเร็ว 25 Gbps)

ขณะที่รูปแบบการใช้แบบ 400GBASE-SR16 จะทำให้ได้ความเร็ว 400 กิกะบิตบนลิงค์ความยาว 70 เมตรที่เป็นสายไฟเบอร์มัลติโหมดแบบ OM3 และได้ไกลเกิน 100 เมตรบนสายไฟเบอร์มัลติโหมดแบบ OM4 แต่เมื่อพิจารณาถึงค่าใช้จ่ายและจำนวนสายที่ต้องใช้แล้ว การใช้สายมากถึง 32 เส้นย่อมไม่ดึงดูดความต้องการตลาดในวงกว้างเท่าไรนัก โดยเฉพาะกับลิงค์ที่ลากระยะทางไกล ดังนั้นทาง IEEE จำเป็นต้องหาวิธีที่คุ้มค่ากับการลงทุนมากกว่า จึงมาถึงการเพิ่มอัตรารับส่งข้อมูต่อเส้นย่อยขึ้นเป็น 50 Gbps ด้วยการเปลี่ยนรูปแบบการเข้ารหัสสัญญาณจากแบบ Non-Return-to-Zero (NRZ) 2 ระดับง่ายๆ มาเป็นแบบ Pulse Amplitude Modulation 4 ระดับ (PAM4) ซึ่งแม้ PAM4 ต้องอาศัยอุปกรณ์ที่ซับซ้อนมากขึ้น แต่ก็ช่วยให้เพิ่มขีดจำกัดต่อเส้นได้ถึงสองเท่า

นอกจากนี้ยังมีความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่ช่วยให้เรามองเห็นการเพิ่มอัตรารับส่งข้อมูลต่อสายย่อยได้ถึง 100 Gbps อย่างเช่นการยกระดับเทคโนโลยีเข้ารหัสคลื่น (WDM) ที่สั้นขึ้น ทำให้ใส่สัญญาณได้เพิ่มขึ้นบนสายไฟเบอร์เส้นเดี่ยวโดยใช้ความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน จากเทคโนโลยีใหม่ๆ เหล่านี้เอง กลั่นออกมาได้เป็นมาตรฐาน IEEE 802.3bs ที่เป็นการผสานระหว่างเทคโนโลยี NRZ, PAM4, และ WDM เพื่อรองรับรูปแบบการใช้งานระดับ 200 และ 400 กิกะบิต บนลิงค์ความยาวตั้งแต่ 70 เมตรไปจนถึง 10 กิโลเมตรดังต่อไปนี้

• 400GBASE-SR16 จะใช้การส่งสัญญาณแบบ NRZ บนสายไฟเบอร์คู่ขนาน 16 เส้นที่แต่ละเส้นวิ่ง 25 Gbps เพื่อให้ได้ความเร็วรวม 400 กิกะบิตบนลิงค์ไฟเบอร์มัลติโหมดได้ไกลถึง 100 เมตร
• 200GBASE-DR4 และ 400GBASE-DR4 จะใช้การส่งสัญญาณแบบ PAM4 บนสายไฟเบอร์คู่ขนาน 4 เส้นที่แต่ละเส้นวิ่ง 50 และ 100 Gbps ตามลำดับ เพื่อให้ได้ความเร็วรวม 200 และ 400 กิกะบิตบนลิงค์ไฟเบอร์ซิงเกิลโหมดโหมดได้ไกลถึง 500 เมตร
• 200GBASE-FR4 และ 400GBASE-FR8 จะใช้การส่งสัญญาณแบบ PAM4 บนสายไฟเบอร์คู่ขนาน 4 และ 8 เส้นแบบ WDM ที่แต่ละเส้นวิ่ง 50 Gbps เพื่อให้ได้ความเร็วรวม 200 และ 400 กิกะบิตบนลิงค์ไฟเบอร์ซิงเกิลโหมดโหมดได้ไกลถึง 2 กิโลเมตร
• 200GBASE-LR4 และ 400GBASE-LR8 จะใช้การส่งสัญญาณแบบ PAM4 บนสายไฟเบอร์คู่ขนาน 4 และ 8 เส้นแบบ WDM ตามลำดับ ที่แต่ละเส้นวิ่ง 50 Gbps เพื่อให้ได้ความเร็วรวม 200 และ 400 กิกะบิตบนลิงค์ไฟเบอร์ซิงเกิลโหมดโหมดได้ไกลถึง 10 กิโลเมตร

สายมัลติโหมดจะยังรองรับได้ถึงขนาดไหน?
สำหรับลิงค์สั้นๆ ในดาต้าเซ็นเตอร์นั้น การใช้ลิงค์แบบ 400GBASE-SR16 ย่อมให้คุณสมบัติในการรับส่งสัญญาณแสงเหมือนกับลิงค์ 100GBASE-SR4 แบบเดิม (และให้สเปกค่าการสูญเสียสัญญาณภายในสายเหมือนกันด้วย) ทำให้สามารถรองรับมาตรฐานก่อนหน้าได้ รวมทั้งสามารถตั้งค่าพอร์ต 400 กิกะบิตได้เหมือนกับการใช้พอร์ต 100 กิกะบิต 4 พอร์ต แต่ทว่าหัวต่อ MPO แบบสายไฟเบอร์ 32 เส้น รวมทั้งการใช้สายย่อยมากขนาดนี้ทำให้หลายคนในวงการไม่ค่อยอยากนำมาใช้งานจริงเท่าไร

แต่ก่อนที่คุณจะตัดสินว่านี่คือทางตันของสายไฟเบอร์แบบมัลติโหมดแล้วนั้น อย่าลืมว่ายังมีมาตรฐาน IEEE 802.3cm ที่ใช้สายมัลติโหมดยิงความเร็วได้ถึง 400 Gbps ที่อยู่ระหว่างการพัฒนา รวมทั้งมีลิงค์แบบ 400GBASE-SR8 ที่ใช้สายไฟเบอร์ย่อยทั้งหมด 16 เส้น โดยส่งสัญญาณบนสาย 8 เส้น ส่วนอีก 8 เส้นคอยรับสัญญาณที่ความเร็ว 50 Gbps ต่อเส้น เพื่อให้ได้ความเร็วรวมที่ 400 กิกะบิตบนสายมัลติโหมดที่ลากได้ไกลถึง 100 เมตร รวมทั้งยังมีทางเลือกในการใช้วิธีเข้าสัญญาณแบบ SWDM ที่ทำให้ใช้ความยาวคลื่นสองแบบบนสายไฟเบอร์มัลติโหมดแบบย่านความถี่กว้าง (เช่น OM5) เพื่อลดจำนวนสายไฟเบอร์ย่อยที่ต้องใช้ลงมาเหลือแค่ 8 เส้น (4 เส้นสำหรับส่งสัญญาณ และอีก 4 เส้นสำหรับรับสัญญาณที่ความเร็ว 50 Gbps บนสองความยาวคลื่น) ด้วย

แต่ถึงแม้ความก้าวหน้าเหล่านี้จะทำให้หลายคนสามารถใช้ประโยชน์จากระบบสายไฟเบอร์มัลติโหมดที่มีอยู่เดิมได้อยู่ รวมไปถึงอัพเกรดขึ้นมาใช้สายมัลติโหมดย่านความถี่กว้างแบบ OM5 สำหรับส่วนอื่น แต่ทางเลือกในการใช้ลิงค์ซิงเกิลโหมดในระยะทางสั้นอย่าง 200GBASE-DR4 และ 400GBASE-DR4 ที่ให้ความเร็วระดับ 200 และ 400 กิกะบิตบนสายไฟเบอร์แบบซิงเกิลโหมดก็ให้ความคุ้มค่าได้พอๆ กับลิงค์มัลติโหมดเช่นกัน ซึ่งในดาต้าเซ็นเตอร์ขนาดใหญ่ โดยเฉพาะระดับไฮเปอร์สเกล หรือระบบคลาวด์และโคโลเคชั่นแล้ว การใช้ลิงค์มัลติโหมดที่ยิงได้ไกลแค่ 100 เมตรอาจไม่เพียงพอ จากเดิมที่ดาต้าเซ็นเตอร์ขนาดใหญ่มีพื้นที่แค่ 250,000 ตารางฟุตนั้น ปัจจุบันได้ขยายพื้นที่เพิ่มจนถึงระดับ 2 ล้านตารางฟุตที่ใหญ่กว่ากันแล้ว ทำให้ระบบในดาต้าเซ็นเตอร์ขนาดใหญ่เหล่านี้มักเลือกที่จะใช้ลิงค์ซิงเกิ้ลโหมดระยะทางสั้นมากกว่าทั้งในแง่ของต้นทุนและระยะทางที่ลากได้

การทดสอบไม่ได้แตกต่างจากเดิม
เมื่อมองถึงวิธีการตรวจลิงค์ใยแก้วนำแสงเทียบมาตรฐานแล้ว การตรวจเทียบมาตรฐานแบบ Tier 1 จะวัดการสูญเสียสัญญาณภายในสายตลอดทั้งลิงค์ ซึ่งเราเองตอนนี้ก็ควรทราบถึงความแตกต่างของเกณฑ์เพดานค่าการสูญเสียสัญญาณมาตรฐานที่แตกต่างกันบนลิงค์ไฟเบอร์แต่ละรูปแบบ ที่ทำให้มีการสูญเสียไม่สูงมากเกินจนเป็นอุปสรรคไม่ให้ยิงสัญญาณไปถึงปลายทางได้อย่างสมบูรณ์

ขณะที่เราก้าวขึ้นมาจากระดับ 40 และ กิกะบิตไปสู่ 200 และ 400 กิกะบิตนั้น เราก็ยังดูแค่ค่าการสูญเสียสัญญาณเป็นสำคัญ ดังนั้นจึงแทบไม่มีอะไรแตกต่างในแง่ของการทดสอบ คุณยังทำเพียงแค่เลือกรูปแบบสายไฟเบอร์และค่าลิมิตของการสูญเสียสัญญาณ (หรือตั้งค่าใหม่ตามต้องการเอง) แล้วกดทดสอบ ซึ่งถ้าคุณใช้ชุดทดสอบค่าการสูญเสียบนสายไฟเบอร์ CertiFiber® Pro และเครื่องวัดกำลังสัญญาณ MultiFiber™ Pro ของ Fluke Networks แล้ว ก็จะสามารถทดสอบได้ง่ายทั้งลิงค์แบบดูเพล็กซ์และแบบสายไฟเบอร์ 8 เส้น (ศึกษาเพิ่มเติมได้จากบล็อก https://www.flukenetworks.com/blog/cabling-chronicles/all-fiber-roads-divisible-2-and-8 )