เพื่อตอบโจทย์ดาต้าเซ็นเตอร์สำหรับคลาวด์ขนาดใหญ่หรือไฮเปอร์สเกล รวมทั้งความก้าวหน้าของเทคโนโลยีตัวรับและการส่งสัญญาณ นำไปสู่การพัฒนาความเร็วการส่งต่อข้อมูลยุคใหม่ที่ตอนนี้มีทางเลือกในการเชื่อมต่อสำหรับระบบอีเธอร์เน็ตความเร็วสูงถึง 400G อยู่มากมายไม่ว่าจะเป็นสายไฟเบอร์แบบซิงเกิลหรือมัลติโหมด ไม่เพียงแค่นั้น ผู้เล่นรายใหญ่ในตลาดอย่างกูเกิ้ล, เฟซบุ๊ก, และไมโครซอฟท์ก็แข่งกันสร้างนวัตกรรมเพื่อรองรับความเร็วที่สูงขึ้นไปอีกถึงระดับ 800 กิ๊กและ 1.6 เทอราบิต โดยมีการนิยามวัตถุประสงค์ของมาตรฐานใหม่จากกลุ่มศึกษาความเร็วอีเธอร์เน็ตที่ล้ำกว่า 400G ออกมาจาก IEEE แล้วด้วย
แม้ดาต้าเซ็นเตอร์ขององค์กรส่วนใหญ่ยังไม่ได้ติดตั้งระบบอีเธอร์เน็ตแบบ 400Gb แต่ก็มีบริษัทยักษ์ใหญ่ในวงการหลายเจ้าที่เริ่มใช้ความเร็วแบบ Next-Gen นี้แล้วกับลิงค์ระหว่างสวิตช์ รวมทั้งมีการใช้ความเร็วระดับนี้กับเครือข่ายของผู้ให้บริการเชื่อมต่อข้ามเมืองแบบ Long-Haul ด้วย
นอกจากนี้ เทคโนโลยี 400 กิกะบิตนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับรูปแบบการใช้งานแบบ 4×100 Gbps และ 8X50 Gbps สำหรับลิงค์ระหว่างสวิตช์ไปยังเซิร์ฟเวอร์ จึงคาดได้ว่าอีกไม่นานจะได้เห็นการนำมาใช้ตามองค์กรอย่างแพร่หลาย ซึ่งงานวิจัยของ Dell’Oro Group ได้ทำนายไว้ว่าสวิตช์พอร์ต 400 กิ๊กนี้จะจำหน่ายได้พุ่งสูงขึ้นมากสำหรับผู้ให้บริการคลาวด์ระดับ Tier 2 และ 3 ในปี 2022 และจะตามมาด้วยกลุ่มดาต้าเซ็นเตอร์ขององค์กรขนาดใหญ่ในปี 2023 และ 2024
เป็นข่าวดีว่าระบบสายไฟเบอร์และเทคโนโลยีเชื่อมต่อที่เราใช้กันอยู่เดิมยังสามารถรองรับอีเธอร์เน็ต 400 กิกะบิตหรือมากกว่าได้อยู่ หมายความว่าอุปกรณ์สำหรับทดสอบสายไฟเบอร์ก็ยังรองรับความเร็วใหม่นี้ด้วย แต่ก็มีข้อควรพิจารณาบางอย่างเช่นเดียวกัน ได้แก่
ตัวเลือกต่างๆ ของเทคโนโลยีสัญญาณระดับ 400G
ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีส่งสัญญาณที่เข้าสัญญาณคลื่นด้วยแอมพลิจูด 4 ระดับหรือ PAM4 ที่ทำให้ได้ความเร็วมากถึง 50 และ 100 กิกะบิตต่อวินาทีต่อเส้น รวมทั้งการมัลติเพล็กซ์ที่แบ่งช่องสัญญาณแบบคลื่นสั้น (SWDM) ที่ทำให้ส่งสัญญาณบนหลายความยาวคลื่นในสายไฟเบอร์แบบมัลติโหมดได้ ส่งผลให้ตอนนี้มีทางเลือกมากมายในการใช้สายไฟเบอร์แบบคู่ขนาน (เช่น การใช้สายหลายเส้นแบบมัลติไฟเบอร์) และรูปแบบการใช้งานแบบ WDM สำหรับ 400 กิ๊กตามตารางด้านล่าง
มีข้อสังเกตว่า รูปแบบการใช้งานแบบ 100GBASE-SR4 และ 400GBASE-SR16 นั้นใช้เทคโนโลยีส่งสัญญาณแบบ Non-Return-to-Zero (NRZ) แบบเดิมที่ 25 GB/s ต่อเส้น ดังนั้น ด้วยการมาของ PAM4 และการที่ต้องใช้หัวต่อ MPO 32 เส้นที่มีราคาแพง ทำให้ขาดแคลนตัวรับสัญญาณที่รองรับได้ในตลาด เหล่าผู้เชี่ยวชาญจึงมองไม่เห็นว่ารูปแบบการใช้งานนี้จะถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายได้จริง ส่วนกรณีของรูปแบบการใช้งาน SWDM 400GBASE-SR4.2 ที่ส่งสัญญาณที่ความเร็ว 50 Gb/s บนสองความยาวคลื่นบนสายไฟเบอร์แต่ละเส้นนั้นเป็นการนำเทคโนโลยีสายไฟเบอร์คู่ขนานและ SWDM มาผสานเข้าด้วยกัน
มีอีกประเด็นที่สำคัญเกี่ยวกับเทคโนโลยี PAM4 ที่ส่งสัญญาณ 100 GB/s ต่อเลนย่อยคือ ปัจจุบันทาง IEEE กำลังพัฒนามาตรฐาน 802.3db ที่รวมเอารูปแบบการใช้งาน 400GBASE-SR4 ที่ใช้สายไฟเบอร์มัลติโหมดแบบคู่ขนาด 4 เลน 8 เส้นไฟเบอร์อยู่ ซึ่งคาดว่าจะได้ปล่อยออกมาทางการช่วงกลางปี 2022 การที่มาตรฐานใหม่นี้รองรับการเชื่อมต่อแบบ MPO-8/MPO-12 ที่ใช้ใน 40/100GBASE-SR4 อยู่ตอนนี้ ทำให้ย้ายขึ้นไปใช้ความเร็วระดับ 400 กิ๊กได้ง่ายขึ้น และมีแนวโน้มที่จะได้รับความนิยมกว่าแบบ 400GBASE-SR8 ด้วย
เคล็ดลับและข้อควรพิจารณาในการทดสอบอีเธอร์เน็ต 400G
ขณะที่ดาต้าเซ็นเตอร์คลาวด์ขนาดใหญ่ที่ต้องการความยาวลิงค์ที่ไกลขึ้น และ/หรือต้องการใช้ประโยชน์จากการเชื่อมต่อดูเพล็กซ์ที่มีอยู่เดิมจะหันมาติดตั้ง 400GBASE-FR4 แบบ WDM ที่ลากได้ไกลมากถึง 2 กิโลเมตร แต่รูปแบบการใช้งานอย่าง 400GBASE-SR4 และ 400GBASE-DR4 ก็ดูเหมือนจะได้รับโอกาสในการนำมาใช้ในดาต้าเซ็นเตอร์มากกว่าเนื่องจากไม่ได้จำเป็นที่ต้องลากยาวไกลกว่า 500 เมตรอยู่แล้ว นอกจากนี้ เทคโนโลยีทรานซีฟเวอร์ WDM ที่ซับซ้อนกว่านั้นย่อมแพงกว่าทรานซีฟเวอร์สายไฟเบอร์แบบคู่ขนานทั่วไป โชคดีที่การใช้งานแบบ 400GBASE-SR4 และ DR4 ที่ใช้สายไฟเบอร์ 8 เส้นนั้นใช้หัวต่อมัลติไฟเบอร์แบบ Push-On (แบบ MPO) ที่มีการใช้อยู่แล้วในระบบสายไฟเบอร์อย่าง 40GBASE-SR และ 100GBASE-SR ทำให้สามารถทดสอบระบบ MPO ด้วยเครื่องทดสอบที่มีอยู่อย่าง Fluke Networks’ MultiFiber™ Pro Optical Power Meter ได้ ด้วยอินเทอร์เฟซ MPO ทำให้เครื่อง MultiFiber Pro วัดค่าการสูญเสียสัญญาณในสาย และตรวจขั้วสายบนไฟเบอร์ทั้ง 8 เส้นได้ โดยไม่ต้องใช้สายแยกกระจาย (Fan-out) ต่างหาก แต่เมื่อพูดถึงระดับ 400 กิ๊ก ก็มีอีกหลายประเด็นที่ควรพิจารณา
จากสัดส่วนสัญญาณข้อมูลต่อสัญญาณรบกวนที่สูงกว่าในการส่งสัญญาณแบบ PAM4 ทำให้มีความกังวลมากกว่าเดิมเกี่ยวกับการสะท้อนสัญญาณจากรอบข้างที่อาจกระทบกับประสิทธิภาพได้ ดังนั้นจึงมีการนำหัวต่อแบบ APC (Angled Physical Contact) ที่ปกติมักใช้กับสายไฟเบอร์ซิงเกิลโหมดมาใช้กับมัลติโหมดในการติดตั้งระดับความเร็ว 400 กิกะบิตนี้ด้วยเพื่อช่วยจำกัดการสะท้อนสัญญาณแทนที่จะใช้หน้าตัดสายไฟเบอร์แบบ UPC (Ultra-Physical Contact) ที่นิยมกันทั่วไป โดยหน้าตัดของหัวต่อแบบ APC จะทำมุม 8 องศาเพื่อให้แสงที่สะท้อนออกมาถูกดูดซับที่ผิวด้านในฉนวน ดังนั้นการที่จะทดสอบหัวต่อ APC ก็ต้องแน่ใจได้ว่าเครื่องทดสอบสามารถรองรับจุดนี้ได้ สำหรับมัลติโหมดแล้วอาจต้องใช้สายทดสอบอ้างอิงไฮบริดจ์แบบ UPC-to-APC ด้วย รวมทั้งอาจต้องใช้ปลายหัวโพรบแบบ APC ในการตรวจสอบหัวต่อเหล่านี้เนื่องจากโพรบแบบ UPC อาจไปเจาะแต่แกนและหน้าตัดสาย ซึ่งเครื่อง Fluke Networks FiberInspector Ultra มาพร้อมกับหัวตรวจทั้งแบบ UPC และ APC สำหรับการตรวจสอบสายไฟเบอร์ทั้งซิงเกิลและ MPO
ค่าการสะท้อนแสงก็เป็นอีกหนึ่งประเด็นที่ต้องพิจาณาในรูปแบบการใช้งานระยะใกล้แบบซิงเกิลโหมด 400GBASE-DR4 เพราะตัวรับสัญญาณราคาถูกที่ใช้กับลิงค์สายซิงเกิ้ลโหมดระยะใกล้ทั่วไปไม่สามารถทนต่อการสะท้อนคลื่นแสงได้ ทาง IEEE เองก็มีกำหนดลิมิตค่าการสูญเสียที่อิงตามจำนวนและการสะท้อนแสงในการเชื่อมต่อด้วย ที่คุณสามารถศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับการสะท้อนคลื่นในสายซิงเกิ้ลโหมดระยะใกล้ได้จากบล็อกก่อนหน้าของ Fluke มีข้อสังเกตว่า แม้จะมีเครื่อง Optical Loss Test Set (OLTS) แบบพิเศษที่วัดค่าการสะท้อนแสงได้ แต่ส่วนใหญ่เป็นการวัดค่าการสูญเสียไปกลับที่ได้เป็นตัวเลขบวก ขณะที่เครื่อง OTDR จะตรวจวัดค่าการสะท้อนแสงที่ให้ค่าเป็นลบตรงตามมาตรฐาน IEEE ซึ่งค่าการสะท้อนแสงนี้เป็นตัวเลขที่ควรกังวลมากกว่าเดิมในการใช้งานแบบ 400 กิ๊ก ทำให้การทดสอบด้วยเครื่องทั้ง OLTS และ OTDR เป็นประโยชน์มากขึ้นด้วย
ที่มา : https://www.flukenetworks.com/blog/cabling-chronicles/400g-ethernet-ready
