เราเคยพูดถึงประโยชน์ของการใช้สายไฟเบอร์เชื่อมต่อไปถึง Edge มาแล้วทั้งด้านความยั่งยืนและการส่งเสริมการทำอาคารอัจฉริยะ แต่ถึงแม้การรุกคืบของสายใยแก้วนำแสงในตลาดระบบแลนทั่วไปนั้น จะยังแข่งกับเจ้าตลาดเดิมอย่างสายทองแดงบิดเกลียวคู่ Category 6 และ Category 6A ไม่ได้เนื่องจากสายทองแดงยังมีต้นทุนต่ำ คนยังคุ้นเคยกับวิธีการติดตั้ง รวมทั้งยังนำมารองรับความเร็วการส่งต่อข้อมูลได้มากถึงระดับ 10 กิกะบิต ได้กำลังไฟ Power over Ethernet (PoE) มากถึง 100 วัตต์ แต่ถ้าออกมาภายนอกอาคาร นอกระบบแลนกันแล้ว ทั้งแบนด์วิธและระยะทางลากสายของสายไฟเบอร์กินขาดกว่ามาก ถือว่ามีอนาคตไกลกว่าเยอะ
การเข้ามายึดครองดาต้าเซ็นเตอร์
สำหรับในดาต้าเซ็นเตอร์ขององค์กรต่างๆ นั้น เครื่องเซิร์ฟเวอร์ต่างเริ่มต้องการความเร็วที่สูงกว่าระดับ 10G กันแล้ว โดยสวิตช์ขาอัพลิงค์ต่างอัพขึ้นมากกว่า 40 และ 100 กิกะบิต และจากที่เคยกล่าวไว้ว่า เรากำลังจะได้เห็นพอร์ตสวิตช์ที่ใช้ความเร็วมากถึง 400 กิ๊กสำหรับดาต้าเซ็นเตอร์ขององค์กรขนาดใหญ่ออกมาในตลาดภายในปี 2022 นี้ โดยดาต้าเซ็นเตอร์แบบไฮเปอร์สเกลหรือทำคลาวด์นั้นได้ขยับมาใช้การเชื่อมต่อแบบ 50 และ 100G พร้อมอัพลิงค์ของสวิตช์ที่ขึ้นมาระดับ 400 กิกะบิตกันก่อนหน้านี้ไปแล้ว เรายังเห็นเทรนด์ที่กำลังพุ่งไปถึงระดับ 800G ของอัพลิงค์บนสวิตช์ด้วย โดยเฉพาะดาต้าเซ็นเตอร์ที่เชื่อมต่อกันด้วยสถาปัตยกรรมแบบ Super-Spine
แม้ฝั่งสายทองแดงจะมีเทคโนโลยีใหม่อย่าง Category 8 ที่ออกมารองรับความเร็ว 25 และ 40 Gbps (25GBASE-T และ 40GBASE-T) สำหรับลิงค์ระหว่างเซิร์ฟเวอร์ที่ลากได้ระยะทาง 30 เมตร แต่ความเป็นจริงแล้ว ลิงค์ดังกล่าวยังไม่ได้รับความนิยมเนื่องจากทั้งเรื่องราคาและการใช้พลังงาน ดังนั้น ถ้าไม่ใช้ลิงค์ Point-to-Point ระยะสั้นแบบ SFP หรือ QSFP ที่ต่อสายโดยตรง หรือใช้สาย Active Optical ที่จัดการยากแล้ว ทางเลือกเดียวสำหรับระบบสายเคเบิลในดาต้าเซ็นเตอร์มาตรฐานที่ต้องการความเร็วมากกว่า 10 กิ๊กก็มีแต่สายไฟเบอร์ จึงไม่แน่แปลกใจที่ตลาดโลกของสายไฟเบอร์จะคาดการณ์ว่าสามารถโตได้ถึงระดับหมื่นล้านดอลลาร์สหรัฐฯ ภายในปี 2028 คิดเป็นสองเท่าจากมูลค่าเมื่อปี 2020 อ้างอิงจากผลการวิจัยตลาดที่เชื่อถือได้
การพัฒนามาตรฐานสายไฟเบอร์อย่างต่อเนื่อง
สมัยนี้เรามีทางเลือกของการใช้สายไฟเบอร์มารองรับความเร็วได้ตั้งแต่ 10 ไปจนถึง 400 กิกะบิต ไม่ว่าจะเป็นสายแบบมัลติโหมดหรือซิงเกิลโหมดในความยาวที่แตกต่างกัน ซึ่งทาง IEEE ก็กำลังทำงานอย่างหนักเพื่อขับเคลื่อนมาตรฐานใหม่เพิ่มเติม โดยหลังจากเปิดตัวการเข้ารหัสแบบ PAM4 ที่ได้ความเร็ว 100 Gbps แล้ว IEEE ก็เตรียมที่จะปล่อยมาตรฐาน 802.3db ออกมาในปี 2022 ด้วย ซึ่งจะรองรับมัดสายไฟเบอร์ 8 เส้นแบบ 400GBASE-SR4 ที่แต่ละเลนใช้อัตราสูงถึง 100 Gbps เป็นหลักการเดียวกันกับการลากมัดสายไฟเบอร์คู่ขนานใน 40GBASE-SR4, 100GBASE-SR4, และ 200GBASE-SR4 ที่รองรับระดับ 40, 100, และ 200 กิ๊กตามลำดับโดยใช้อัตราส่งแต่ละเลนอยู่ที่ 10, 25, และ 50 Gbps
มาตรฐาน 802.3db นี้ จะรวมเอาการใช้ความเร็วระดับ 100 กิ๊กมาดูเพล็กซ์บนสายไฟเบอร์มัลติโหมด และแบบ 200 กิ๊กมาวิ่งบนสองคู่สายของสายไฟเบอร์แบบมัลติโหมดด้วย รวมไปถึงสายระยะสั้น (Short-Reach) ที่ความเร็วระดับ 100, 200, และ 400 กิ๊กที่ระยะ 50 เมตรสำหรับการเชื่อมต่อระหว่างเซิร์ฟเวอร์แบบประหยัด โดยสายแบบระยะสั้นนี้จะใช้ตัวอักษร “VR” แทนการใช้ “SR” (ตัวอย่างเช่น 100GBASE-VR, 200GBASE-VR2, และ 400GBASE-VR4) ข่าวดีคือ รูปแบบการใช้งานเหล่านี้ยังรองรับการทำดูเพล็กซ์และเชื่อมต่อแบบ MPO เดิมที่มีอยู่ จึงทำให้ทดสอบได้ง่ายด้วยเครื่องมืออย่าง Fluke Networks CertiFiber® Pro Optical Loss Test Set และ MultiFiber™ Pro Optical Power Meter
ในขณะเดียวกัน คณะทำงานด้านอีเธอร์เน็ต IEEE 802.3 ที่ความเร็วเกินกว่า 400 Gb/s ก็กำลังซุ่มพัฒนากลไกของ 400 Gbps เพื่อคิดค้นสเปกระดับการภาพให้ได้รูปแบบการใช้งานที่ความเร็ว 800 กิ๊กบนเลน 100 Gbps รวมกัน 8 เลน โดยมีเป้าหมายที่จะรองรับการใช้งานในดาต้าเซ็นเตอร์ดังต่อไปนี้
• 800 G บนสายไฟเบอร์มัลติโหมด 8 คู่สายบนระยะทางอย่างน้อย 50 และ 100 เมตร
• 800 G บนสายไฟเบอร์แบบซิงเกิลโหมด 8 คู่สายให้ได้ระยะทาง 500 เมตร
• 800 G บน 8 ความยาวคลื่นบนสายไฟเบอร์ซิงเกิลโหมดเส้นเดี่ยว ให้ลากได้ไกลถึง 2 กิโลเมตร
เทคโนโลยีด้านพลังงานแสงก็ก้าวหน้าไม่แพ้กัน
นอกจากการพัฒนามาตรฐานสายเคเบิลแบบไฟเบอร์ของทาง IEEE แล้ว ยังมีการพัฒนาร่วมกันตามข้อตกลงหลายสำนักหรือ MSA ที่ก่อตั้งขึ้นเพื่อตอบโจทย์ความต้องการประสิทธิภาพเครือข่ายที่ทยานขึ้นไม่หยุดยั้ง เป็นการรวมตัวกันของเหล่าผู้จำหน่ายทั้งอุปกรณ์ หัวเชื่อมต่อ และชิปต่างๆ รวมทั้งเจ้าของดาต้าเซ็นเตอร์รายใหญ่อย่าง Facebook, Google, และ Microsoft ซึ่งต่างพยายามผลักดันให้ระบบใยแก้วนำแสงรองรับความเร็วที่ 800 กิ๊กหรือมากกว่าให้ได้ ตั้งแต่การกำหนดสเปกตัวแปลงสัญญาณและสายใยแก้วที่จะช่วยกดต้นทุน การกินไฟ และเวลาหน่วงได้มากที่สุดโดยทำระยะการลากสายได้ไกลมากที่สุด โดยมีอยู่สองหนทางหลักที่จะรองรับความสามารถระดับ 800 G ขึ้นไปได้ อันได้แก่ เทคโนโลยีโมดูลตัวแปลงแบบถอดเข้าออกได้ และใยแก้วแบบ Co-Packaged Optics
Pluggable Optical Transceiver Module นั้นอยู่มานานแล้วในตลาด ทั้งในรูปของ SFP และ QSFP ที่ล่าสุดออกตัวปลั๊กทรานซีฟเวอร์ใหม่ QSFP-DD และ OSFP สำหรับ 400 G กันแล้ว แม้ทั้งสองฟอร์มแฟกเตอร์นี้ค่อนข้างเหมือนกันมาก แต่ OSFP จะทำกำลังส่งได้สูงกว่า ส่วน QSFP-DD สามารถเข้ากันได้กับ QSFP รุ่นก่อนๆ ที่เคยใช้กับ 40 และ 100 กิ๊ก โดยทาง MSA ของส่วน QSFP-DD นี้ได้พัฒนายกระดับอัตรา 100 Gbps ต่อเลนของโมดูลตัวแปลง QSFP-DD มาเป็น QSFP-DD800 สำหรับ 800 กิ๊ก ขณะที่กลุ่ม MSA ที่ดูด้าน Octal Small Form Factor Pluggable (OSFP) ได้ปล่อยเวอร์ชันใหม่ของทรานซีฟเวอร์ OSFP สำหรับ 800 กิ๊กออกมาด้วย และในเวลาเดียวกันนั้น ทาง MSA ด้าน 800G Pluggable ที่ประกอบด้วยผู้จำหน่ายอย่าง CommScope, US Conec, Sumitomo และเจ้าอื่นๆ ก็ได้พัฒนาสเปกของอินเทอร์เฟซใยแก้วนำแสงใหม่ที่ไม่ขึ้นกับโมดูลทรานซีฟเวอร์ ถือว่ากลุ่ม MSA ทั้งหมดนี้กำลังทำงานอย่างหนักเพื่อสร้างสเปกใหม่ในการใช้โมดูลตัวแปลงสัญญาณแบบเสียบเข้าออกได้ ให้ได้ความเร็วระดับ 800 กิ๊กหรือสูงกว่า โดยเผชิญกับความท้าทายมากที่สุดในการกดการกินไฟลงมาให้อยู่ในระดับที่นำไปใช้งานได้จริง
ระบบแบบ Co-Packaged Optics เป็นการนำสายใยแก้วนำแสงมาใกล้กับตัวสวิตช์ภายในมากขึ้น จึงลดการใช้ไฟฟ้าได้เป็นอย่างมากมีความพยายามของอีกกลุ่มอย่าง Optical Internetworking Forum (OIF) ที่ได้เลือกคนละแนวทางอย่างการทำ Co-Packaged Optics เพื่อให้ได้ความเร็วเกิน 800 กิ๊กโดยลดการกินไฟฟ้า โดยแทนที่จะฝังแหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์ไว้ที่ฝั่งโมดูลตัวแปลงหรือทรานซีฟเวอร์ที่ต้องคอยเปลี่ยนสัญญาณแสงกลับเป็นสัญญาณไฟฟ้าเข้าเอนจิ้นของสวิตช์ (อย่างตัวชิปวงจร ASIC) บนลิงค์ Serializer/Deserializer (SerDes) นั้น การเปลี่ยนมาใช้แบบ Co-Packaged Optics จะรวมแหล่งกำเนิดแสงมาอยู่ภายในส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ประมวลผลด้วยเลย ซึ่งจะเชื่อมต่อได้ทั้งอินเทอร์เฟซแบบ Pluggable เดิมหรือต่อ Pigtail เข้าถาวรก็ได้ ทำให้การแปลงสัญญาณไฟฟ้าทำได้ใกล้กับส่วนกลไกของสวิตช์ ซึ่งช่วยลดการใช้กระแสไฟฟ้าได้มาก
บทสรุป
ขณะที่มาตรฐานทั้งตัวสายและแหล่งกำเนิดแสง (Optics) กำลังพัฒนาอย่างไม่หยุดยั้ง โดยที่หน่วยงานด้านมาตรฐานและกลุ่ม MSA ต่างๆ ตอนนี้ก็ก้าวล้ำไปมองการใช้อัตราส่งข้อมูล 200 Gbps ต่อเลนผ่านเทคโนโลยีเข้ารหัสสัญญาณแบบ PAM4 กันแล้ว ที่ท้าทายอย่างมากทั้งในแง่ของการเอาชนะเรื่องสัญญาณรบกวนและข้อจำกัดระยะการลากสาย อย่างไรก็ดี ถ้าทำอัตราส่ง 200 Gbps ต่อเลนต่อเส้นย่อยได้ก็จะถือว่าพลิกโฉมวงการสายไฟเบอร์ครั้งใหญ่ เนื่องจากลดจำนวนเลนสายย่อยได้ลงถึงครึ่งนึง ไม่ว่าจะเป็นการใช้แค่สายไฟเบอร์เดี่ยวที่รองรับได้ถึง 200 กิ๊ก หรือแค่สองเลนสำหรับ 400 กิ๊ก, 4 เลนสำหรับ 800 กิ๊ก, หรือแม้แต่ถึงระดับ 1.6 เทอราบิตบน 8 เลนได้เลยทีเดียว
และระหว่างที่คนกำลังลุ้นว่าค่ายไหนระหว่าง Pluggable Transceiver Module และ Co-Package Optics จะชนะสำหรับการส่งต่อข้อมูลระดับ 800 กิ๊กหรือมากกว่า หรือการพัฒนาอัตราส่ง 200 Gbps ต่อเลนจะสำเร็จหรือไม่นั้น คุณก็อุ่นใจได้ว่าเรา Fluke Networks ยังคงมีชุดอุปกรณ์ทดสอบสายไฟเบอร์เทียบมาตรฐานในตระกูล Versiv™ พร้อมรองรับให้อยู่เสมอ เนื่องจากเราได้เข้าไปมีส่วนร่วมในการพิจารณามาตรฐานอุตสาหกรรมอยู่เสมอ และคอยจับตามองความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีเพื่อให้มั่นใจได้ว่า เมื่อมีมาตรฐานรูปแบบการใช้งานใหม่ออกมานั้น เราจะเพิ่มค่าลิมิตล่าสุดลงในซอฟต์แวร์ Versiv ได้ รวมทั้งเพิ่มโมดูลทดสอบที่ถอดเปลี่ยนได้ถ้าจำเป็น ซึ่งถือเป็นเสน่ห์และความคุ้มค่าของดีไซน์แบบโมดูลของเครื่อง Versiv
//////////////////
