คุณอาจจะเคยได้ยินผู้บริหารพูดเกี่ยวกับ Budget หรืองบประมาณในแง่ของการเงิน ในหน่วยเงินสกุลต่างๆ ย่อมทำให้คุณแปลกใจเวลาได้ยินถึงสิ่งที่เรียกว่า Loss Budget ครั้งแรก ที่เกี่ยวกับเรื่องของสายไฟเบอร์ ซึ่งถือเป็นสิ่งที่มีผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพการทำงานบนเครือข่ายของคุณ เป็นตัวชี้เป็นชี้ตายที่กำหนดว่าจะเกิดดาวน์ไทม์หรือไม่ได้เลยทีเดียว
แล้วคุณทราบหรือไม่ว่า Loss Budget จริงๆ แล้วคืออะไร นิยามอย่างไร และควรจัดการแบบไหนถึงมั่นใจได้ว่าจะไม่เกิดการสูญเสียเกินค่าขีดจำกัดดังกล่าว?
Loss Budget คืออะไร?
เป็นค่าการสูญเสียสัญญาณที่ระบุในหน่วยเดซิเบล (dB) ซึ่งเกิดขึ้นตลอดสายเคเบิลใดๆ เป็นสิ่งที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติบนการส่งสัญญาณทั้งทางไฟฟ้าหรือข้อมูลทุกรูปแบบ ยิ่งสายเคเบิลยาวเท่าไร ก็ยิ่งเกิดการสูญเสียมากเท่านั้น นอกจากนี้ยังรวมถึงการสูญเสียที่เกิดบนจุดเชื่อมต่อต่างๆ ระหว่างเส้นทางส่งสัญญาณ เช่นบริเวณหัวต่อ หรือจุดเชื่อมสายไฟเบอร์ (Splice)
ถ้าพิจารณาที่นิยามตรงตัวแล้วมักค่อนข้างสับสนเวลาพูดถึงการสูญเสียหรือ “Loss” ในคำว่า Loss Budget ซึ่งจริงๆ แล้วชื่อเต็มของพารามิเตอร์นี้คือ “Insertion Loss” และที่สับสนยิ่งไปกว่านั้นก็คือ หลายครั้งที่มีพูดถึง Insertion Loss ในรูปของค่า Attenuation แทน เนื่องจากตามมาตรฐานเดิมนั้นเคยนิยามด้วยคำว่า “Attenuation” หรือการลดทอนสัญญาณ แต่ต่อมาเรามองค่าการสูญเสียที่ยอมรับได้ให้ครอบคลุมถึงการลดความแรงของสัญญาณ “ทุกรูปแบบ” ด้วย จึงทำให้มีการเปลี่ยนนิยามมาเป็นค่าการสูญเสียจากสัญญาณที่วิ่งเข้ามาในสื่อหรือ Insertion Loss แทน
ระบบสายไฟเบอร์แบบต่างๆ ล้วนมีข้อกำหนดด้านค่าการสูญเสียมากที่สุดจากการปล่อยสัญญาณนี้แตกต่างกันไป เพื่อให้มั่นใจว่าไม่ได้เกิดการสูญเสียมากเกินจนทำให้ไม่สามารถส่งสัญญาณไปถึงปลายสายอีกด้านหนึ่งได้ ซึ่งเราควรหาค่าขีดจำกัดการสูญเสียหรือ Loss Budget นี้ตั้งแต่ช่วงแรกของการออกแบบ เพื่อให้มั่นใจได้ว่าระบบสายเคเบิลของคุณจะทำงานอยู่ในมาตรฐานที่เหมาะกับวัตถุประสงค์การใช้งาน
แล้วมีวิธีคำนวณอย่างไร?
ค่า Loss Budget ของคุณเป็นค่าที่พิจารณารวมจากทุกอองค์ประกอบของช่องทางส่งสัญญาณ ไม่ว่าจะเป็นตัวสายไฟเบอร์ หัวต่อ จุดเชื่อมสาย ตัวแยกสัญญาณ และตัวเชื่อมสาย นอกจากนี้ยังต้องดูถึงอุปกรณ์ที่ทำงานอยู่ตามสเปกของผู้ผลิตอุปกรณ์นั้นๆ ที่มักขึ้นกับความแตกต่างระหว่างตัวส่งและรับสัญญาณด้วย เช่นเดียวกับการพิจารณาไปถึงพลังงานที่สูญเสียไปตามเวลาที่อาจเกิดขึ้นจากอายุการใช้งานของตัวส่งสัญญาณ เป็นต้น
เนื่องจากค่าการสูญเสียจากการส่งสัญญาณนั้นแปรผันตามความยาวโดยตรง (ซึ่งเป็นตัวอธิบายได้ว่าทำไมถึงมีมาตรฐานขีดจำกัดอิงตามระยะทางในแต่ละรูปแบบการใช้งาน) คุณจำเป็นต้องระบุความยาวของสายเคเบิลไม่ว่าแบบไหนก็ตามเวลากล่าวถึงค่าขีดจำกัดนี้ด้วย สายเคเบิลที่สั้นกว่า ค่าการสูญเสียก็ย่อมน้อยกว่า ยกตัวอย่างเช่น ค่าการสูญเสียโดยทั่วไปของสายไฟเบอร์มัลติโหมดแบบ OM4 จะอยู่ที่ประมาณ 3dB ต่อกิโลเมตรสำหรับการส่งสัญญาณแสงที่ความยาวคลื่น 850nm ซึ่งแปลงค่าได้เป็น 0.003dB ต่อเมตร ดังนั้น ถ้าสายเคเบิลของคุณยาว 50 เมตร ค่าการสูญเสียก็ควรอยู่ที่ประมาณ 0.15dB ขณะที่ที่ความยาว 100 เมตร ค่าการสูญเสียก็ไม่ควรเกิน 0.3dB
คุณยังจำเป็นต้องรวมค่าการสูญเสียของการเชื่อมต่อทุกตำแหน่งบนระบบสายเคเบิลด้วย โดยผู้ผลิตทั้งหลายจะให้สเปกของหัวต่อมาให้ ระลึกไว้ว่าค่าเหล่านี้อ้างอิงมาจากการทดสอบของโรงงานผู้ผลิตเองที่มักเชื่อมต่อกับหัวต่ออ้างอิงคุณภาพสูง ดังนั้นเราก็ควรต่อหัวต่อของเราเข้ากับหัวต่อที่มีคุณภาพระดับเดียวกันด้วย และแม้มาตรฐาน TIA จะกำหนดค่าการสูญเสียจากการใส่สัญญาณในสายสำหรับหัวต่อมากที่สุดอยู่ที่ 0.75dB นั้น แต่หัวต่อจากผู้ผลิตส่วนใหญ่ก็มักทำให้ค่าการสูญเสียของการส่งสัญญาณดังกล่าวจำกัดอยู่ที่ประมาณ 0.2 – 0.5dB
แม้แต่จุดการเชื่อมสายไฟเบอร์หรือ Splice ทุกจุดก็ยังต้องนำมาใช้คำนวณในฐานะส่วนหนึ่งของค่าขีดจำกัดการสูญเสีย อย่าง Splice แบบมัลติโหมดอาจทำการสูญเสียให้น้อยได้ถึง 0.1dB แต่มาตรฐาน TIA ก็เปิดให้สูญเสียได้สูงสุดที่ 0.3dB ค่าตรงนี้มีประโยชน์อย่างมากเวลาใช้คำนวณค่าบัดเจ็ตการสูญเสียรวมเนื่องจากคุณภาพของการสไปลซ์สายมักแตกต่างตามความเชี่ยวชาญและฝีมือของช่างเทคนิค
เราจะรู้ได้อย่างไรว่าไม่ได้มีการสูญเสียเกินขีดจำกัด?
อย่างแรกเลย เราต้องรู้ค่าการสูญเสียจากการส่งสัญญาณที่มากที่สุดที่รับไหวสำหรับรูปแบบการใช้งานที่ต้องการ ซึ่งควรพิจารณารวมไปถึงการใช้งานในอนาคตที่เป็นไปได้ ที่อาจนำมาใช้ร่วมกับระบบสายเคเบิลปัจจุบันด้วย รูปแบบการใช้งานที่ต้องการแบนด์วิธสูงก็ย่อมมีความเข้มงวดด้านค่าการสูญเสียตามไปด้วย ตัวอย่างเช่น ในการใช้งานแบบมัลติโหมด 10 Gb/s (10GBASE-SR) จะต้องการขีดจำกัดของการสูญเสียสัญญาณในการส่งไม่เกิน 2.9dB บนสายมัลติโหมด OM4 ความยาว 400 เมตร หรือในการใช้งานแบบมัลติโหมดที่ 40 Gb/s (40GBASE-SR4) ก็จะต้องมีการสูญเสียรวมมากที่สุดในการส่งสัญญาณไม่เกิน .5dB บนสาย OM4 ความยาวแค่ 150 เมตร จากมาตรฐานที่เข้มงวดมากเหล่านี้ ย่อมทำให้การควบคุมค่าการสูญเสียรวมให้อยู่ภายใต้ขีดจำกัดมีความสำคัญมากขึ้นไปอีก
ลองมาพิจารณาตัวอย่างต่อไปนี้: สำหรับที่ค่าการสูญเสียบนสายไฟเบอร์ 3.0dB ต่อกิโลเมตรนั้น ทำให้ค่าการสูญเสียบนสายไฟเบอร์ OM4 ความยาว 150 เมตรย่อมเท่ากับ 0.45dB ซึ่งถ้านำมาใช้งานแบบ 10GBASE-SR แล้วก็จะเหลือบัดเจ็ดหรือค่าการสูญเสียที่สามารถเกิดเพิ่มได้อีกจากทั้งหัวต่อ จุดเชื่อมสาย หรือองค์ประกอบอื่นๆ มากที่สุดอยู่ที่ 2.45dB (มาจากขีดจำกัดมาตรฐาน 2.9dB ลบด้วย 0.45dB) แต่ถ้าเอามาใช้งานแบบ 40GBASE-SR4 แล้ว ก็จะเหลือบัดเจ็ตให้เพียง 1.05dB (1.5dB – 0.45dB) เท่านั้น
กลับมาที่กรณีใช้งานแบบ 10GBASE-SR ถ้าเราใส่หัวต่อที่มีสเปกค่าการสูญเสียที่ 0.3dB จำนวน 4 ตัวในลิงค์เดียวกันนี้ ก็จะทำให้ค่าบัดเจ็ตทั้งหมดที่เกิดขึ้นเป็น 1.65dB (มาจาก 0.45dB + 1.2dB) ซึ่งถือว่ามีบัดเจ็ตเหลือพอสมควรให้ใส่องค์ประกอบเพิ่มได้อีกประมาณ 1.25dB แต่ถ้าในกรณีนำมาใช้แบบ 40GBASE-SR4 แล้ว ค่าการสูญเสียทั้งจากสายและหัวต่อทั้งหมดรวม 1.65dB ย่อมเกินขีดจำกัดการสูญเสียที่มีได้หรือเกิดบัดเจ็ตไป 0.15dB ดังนั้นในกรณีหลังนี้ คุณอาจจะต้องพิจารณาที่จะลดจำนวนหัวต่อบนลิงค์ หรือเลือกหัวต่อที่มีค่าการสูญเสียน้อยลงกว่าเดิม เช่น 0.2dB ต่อจุด เป็นต้น
นอกจากนี้ ค่า Loss Budget ที่กำหนดก็ควรมีช่องว่างไว้เผื่อเหลือเผื่อขาด จึงควรพยายามประหยัดการใช้โควต้าการสูญเสียเพื่อให้ยังมีที่ว่างเหลือสักหน่อย โดยเฉพาะถ้ามีการเชื่อมต่อหรือเชื่อมสายหน้างานด้วย เพราะอาจจะเกิดการสูญเสียจากตัวแปนมากมายไม่ว่าจะเป็นช่องอากาศ หรือการจัดเรียงตำแหน่งสายไฟเบอร์ตอนเชื่อมไม่ดีเท่าที่ควร รวมทั้งยังควรเผื่อบัดเจ็ตไว้สำหรับเวลาปรับแก้การเชื่อมต่อ การบำรุงรักษา หรือการเสื่อมคุณภาพของจุดเชื่อมสายบนลิงค์ด้วย ที่สำคัญอย่าลืมนำหัวต่อตรงปลายสายทั้งสองข้างมารวมอยู่ใน Loss Budget ซึ่งเวลาทดสอบลิงค์นั้น การใช้สายทดสอบอ้างอิงมาเชื่อมต่อกับหัวต่อลิงค์หลักเหล่านี้ก็จะทำให้คิดรวมค่าการสูญเสียพวกนี้ได้
มาตรฐานในการใช้งานสายไฟเบอร์แต่ละแบบยังมีการกำหนดขีดจำกัดระยะทางของสายไฟเบอร์แต่ละประเภทไว้ด้วย ดังนั้น ไม่เพียงแค่เราจะต้องทำให้ค่าการสูญเสียรวมทั้งหมดยังอยู่ภายใต้ขีดจำกัดเท่านั้น แต่ยังต้องควบคุมให้ระยะทางของสายอยู่ภายใต้มาตรฐานด้วย โดยสามารถศึกษารายละเอียดเพิ่มเติมได้จาก https://live-fluke-networks.pantheonsite.io/knowledge-base/copper-testing/om1-om2-om3-om4-om5-and-os1-os2-fiber
ไม่ว่าคุณจะวางแผนคำนวณค่า Loss Budget ไว้รอบคอบหรือดีแค่ไหน แต่วิธีเดียวที่จะพิสูจน์ได้ว่าเรายังรักษาค่าการสูญเสียรวมไม่เกินบัดเจ็ตได้หรือเปล่าก็คือการทดสอบหาค่าการสูญเสียรวมในการส่งสัญญาณตลอดลิงค์หลังจากติดตั้งเสร็จเรียบร้อย ด้วยการทดสอบแบบ Tier 1 ที่ใช้ชุดทดสอบค่าการสูญเสียบนสายไฟเบอร์อย่าง Fluke Networks’ CertiFiber® Pro และแนวทางการปฏิบัติที่ดีที่สุดในการยกระดับการควบคุม Loss Budget ก็คือการคอยเทียบค่าที่คำนวณได้ระหว่างขั้นตอนการออกแบบกับผลการทดสอบจริงอยู่เสมอ
ที่มา : Fluke
