อนาคตของสายไฟเบอร์ เติบโตอย่างผ่องใส

[fairya]

พวกเราเคยกล่าวถึงคุณประโยชน์ของการใช้สายไฟเบอร์เชื่อมต่อไปถึง Edge มาแล้วทั้งด้านความทนทานแล้วก็การผลักดันและสนับสนุนการทำอาคารอัจฉริยะ แต่ว่าถึงแม้การรุกคืบของใยแก้วนำแสงในตลาดระบบแลนทั่วๆไปนั้น จะยังแข่งขันกับเจ้าตลาดเดิมอย่างสายทองแดงบิดเกลียวคู่ Category 6 และก็ Category 6A มิได้ด้วยเหตุว่าสายทองแดงยังมีต้นทุนต่ำ คนยังเคยชินกับวิธีการจัดตั้ง และยังนำมารองรับความเร็วการส่งต่อข้อมูลได้มากถึงระดับ 10 กิกะบิต ได้กำลังไฟ Power over Ethernet (PoE) มากถึง 100 วัตต์ แต่ถ้าหากออกมาข้างนอกอาคาร นอกระบบแลนกันแล้ว ทั้งยังแบนด์วิธและระยะทางลากสายของสายไฟเบอร์กินขาดกว่ามากมาย จัดว่ามีอนาคตไกลกว่าเยอะแยะ

การเข้ามายึดครองดาต้าเซ็นเตอร์
สำหรับในดาต้าเซ็นเตอร์ขององค์กรต่างๆนั้น เครื่องเซิร์ฟเวอร์ต่างเริ่มอยากได้ความเร็วที่สูงกว่าระดับ 10G กันแล้ว โดยสวิตช์ขาอัพลิงค์ต่างอัพขึ้นมากกว่า 40 รวมทั้ง 100 กิกะบิต แล้วก็จากที่เคยกล่าวไว้ว่า พวกเรากำลังจะได้เห็นพอร์ตสวิตช์ที่ใช้ความเร็วมากถึง 400 กิ๊กสำหรับดาต้าเซ็นเตอร์ของหน่วยงานขนาดใหญ่ออกมาในตลาดด้านในปี 2022 นี้ โดยดาต้าเซ็นเตอร์แบบไฮเปอร์สเกลหรือทำคลาวด์นั้นได้ขยับมาใช้การเชื่อมต่อแบบ 50 และก็ 100G พร้อมอัพลิงค์ของสวิตช์ที่ขึ้นมาระดับ 400 กิกะบิตกันที่ผ่านมาไปแล้ว เรายังเห็นเทรนด์ที่กำลังพุ่งไปถึงระดับ 800G ของอัพลิงค์บนสวิตช์ด้วย โดยยิ่งไปกว่านั้นดาต้าเซ็นเตอร์ที่เชื่อมต่อกันด้วยสถาปัตยกรรมแบบ Super-Spine

ถึงแม้ฝั่งสายทองแดงจะมีเทคโนโลยีใหม่อย่าง Category 8 ที่ออกมารองรับความเร็ว 25 และก็ 40 Gbps (25GBASE-T รวมทั้ง 40GBASE-T) สำหรับลิงค์ระหว่างเซิร์ฟเวอร์ที่ลากได้ระยะทาง 30 เมตร แต่ว่าความเป็นจริงแล้ว ลิงค์ดังกล่าวข้างต้นยังไม่ได้รับความนิยมเหตุเพราะอีกทั้งเรื่องราคาแล้วก็การใช้พลังงาน ด้วยเหตุนั้น ถ้าหากไม่ใช้ลิงค์ Point-to-Point ระยะสั้นแบบ SFP หรือ QSFP ที่ต่อสายโดยตรง หรือใช้สาย Active Optical ที่จัดการยากแล้ว ทางเลือกเดียวสำหรับระบบสายเคเบิลในดาต้าเซ็นเตอร์มาตรฐานที่อยากความเร็วมากยิ่งกว่า 10 กิ๊กก็มีแม้กระนั้นสายไฟเบอร์ จึงไม่แน่สนเท่ห์ใจที่ตลาดโลกของสายไฟเบอร์จะคาดหมายว่าสามารถโตได้ถึงระดับหมื่นล้านดอลลาร์สหรัฐอเมริกา ภายในปี 2028 คิดเป็นสองเท่าจากมูลค่าเมื่อปี 2020 อ้างอิงจากผลการวิเคาะห์ตลาดที่ไว้ใจได้

การพัฒนามาตรฐานสายไฟเบอร์อย่างสม่ำเสมอ
สมัยปัจจุบันพวกเรามีทางเลือกของการใช้สายไฟเบอร์มารองรับความเร็วได้ตั้งแต่ 10 ไปจนถึง 400 กิกะบิต ไม่ว่าจะเป็นสายแบบมัลติโหมดหรือซิงเกิลโหมดในความยาวที่แตกต่าง ซึ่งทาง IEEE ก็กำลังดำเนินงานอย่างหนักเพื่อขับเคลื่อนมาตรฐานใหม่เพิ่มเติม โดยหลังจากเปิดตัวการเข้ารหัสแบบ PAM4 ที่ได้การเร็ว 100 Gbps แล้ว IEEE ก็เตรียมที่จะปล่อยมาตรฐาน 802.3db ออกมาในปี 2022 ด้วย ซึ่งจะรองรับมัดสายไฟเบอร์ 8 เส้นแบบ 400GBASE-SR4 ที่แต่ละเลนใช้อัตราสูงถึง 100 Gbps เป็นหลักการเดียวกันกับการฉุดผูกสายไฟเบอร์คู่ขนานใน 40GBASE-SR4, 100GBASE-SR4, และก็ 200GBASE-SR4 ที่รองรับระดับ 40, 100, และก็ 200 กิ๊กเป็นลำดับโดยใช้อัตราส่งแต่ละเลนอยู่ที่ 10, 25, แล้วก็ 50 Gbps

มาตรฐาน 802.3db นี้ จะรวมเอาการใช้ความเร็วระดับ 100 กิ๊กมาดูเพล็กซ์บนสายไฟเบอร์มัลติโหมด แล้วก็แบบ 200 กิ๊กมาวิ่งบนสองคู่สายโทรศัพท์ของสายไฟเบอร์แบบมัลติโหมดด้วย รวมไปถึงสายระยะสั้น (Short-Reach) ที่ความเร็วระดับ 100, 200, รวมทั้ง 400 กิ๊กที่ระยะ 50 เมตรสำหรับการเชื่อมต่อระหว่างเซิร์ฟเวอร์แบบมัธยัสถ์ โดยสายแบบระยะสั้นนี้จะใช้ตัวเขียน "VR" แทนการใช้ "SR" (ตัวอย่างเช่น 100GBASE-VR, 200GBASE-VR2, รวมทั้ง 400GBASE-VR4) ข่าวดีเป็น ลักษณะการนำไปใช้งานพวกนี้ยังรองรับกระบวนการทำดูเพล็กซ์แล้วก็เชื่อมต่อแบบ MPO เดิมที่มีอยู่ จึงทำให้ทดลองได้ง่ายด้วยเครื่องมืออย่าง Fluke Networks CertiFiber® Pro Optical Loss Test Set และ MultiFiber™ Pro Optical Power Meter

ในเวลาเดียวกัน คณะทำงานด้านอีคุณร์เน็ต IEEE 802.3 ที่ความเร็วเกินกว่า 400 Gb/s ก็กำลังซุ่มพัฒนากลไกของ 400 Gbps เพื่อสร้างสรรค์สเปกระดับการภาพให้ได้รูปแบบการใช้แรงงานที่ความเร็ว 800 กิ๊กบนเลน 100 Gbps รวมกัน 8 เลน โดยมีเป้าหมายที่จะรองรับการใช้งานในดาต้าเซ็นเตอร์ดังต่อไปนี้

• 800 G บนสายไฟเบอร์มัลติโหมด 8 คู่สายบนระยะทางขั้นต่ำ 50 แล้วก็ 100 เมตร
• 800 G บนสายไฟเบอร์แบบซิงเกิลโหมด 8 คู่สายให้ได้ระยะทาง 500 เมตร
• 800 G บน 8 ความยาวคลื่นบนสายไฟเบอร์ซิงเกิลโหมดเส้นลำพัง ให้ลากได้ไกลถึง 2 กิโลเมตร

เทคโนโลยีด้านพลังงานแสงก็เจริญก้าวหน้าไม่แพ้กัน
นอกจากการปรับปรุงมาตรฐานสายเคเบิลแบบไฟเบอร์ของทาง IEEE แล้ว ยังมีการพัฒนาร่วมกันตามข้อตกลงหลายสำนักหรือ MSA ที่ก่อตั้งขึ้นเพื่อตอบสนองในสิ่งที่ต้องการคุณภาพโครงข่ายที่ทยานขึ้นไม่หยุดยั้ง เป็นการรวมตัวกันของเหล่าผู้จำหน่ายอีกทั้งเครื่องมือ หัวเชื่อมต่อ และก็ชิปต่างๆและก็ผู้ครอบครองดาต้าเซ็นเตอร์รายใหญ่อย่าง Facebook, Google, แล้วก็ Microsoft ซึ่งต่างอุตสาหะสนับสนุนให้ระบบใยแก้วนำแสงรองรับความเร็วที่ 800 กิ๊กหรือมากกว่าให้ได้ ตั้งแต่การกำหนดสเปกตัวแปลงสัญญาณแล้วก็สายสัมพันธ์แก้วที่สามารถจะช่วยกดต้นทุน การกินไฟ และก็เวลาหน่วงได้มากที่สุดโดยทำระยะการฉุดสายได้ไกลมากที่สุด โดยมีอยู่สองแนวทางหลักที่จะรองรับความสามารถระดับ 800 G ขึ้นไปได้ อันเป็นต้นว่า เทคโนโลยีโมดูลตัวแปลงแบบถอดเข้าออกได้ แล้วก็ใยแก้วแบบ Co-Packaged Optics

Pluggable Optical Transceiver Module นั้นอยู่มานานแล้วในตลาด อีกทั้งในรูปของ SFP และก็ QSFP ที่ล่าสุดออกตัวปลั๊กไฟฟ้าทรานซีฟเวอร์ใหม่ QSFP-DD แล้วก็ OSFP สำหรับ 400 G กันแล้ว ถึงแม้ทั้งสองฟอร์มแฟกเตอร์นี้ค่อนข้างจะเช่นเดียวกันมาก แม้กระนั้น OSFP จะทำกำลังส่งได้สูงกว่า ส่วน QSFP-DD สามารถเข้ากันได้กับ QSFP รุ่นก่อนๆที่เคยใช้กับ 40 รวมทั้ง 100 กิ๊ก โดยทาง MSA ของส่วน QSFP-DD นี้ได้ปรับปรุงยกฐานะอัตรา 100 Gbps ต่อเลนของโมมองลตัวแปลง QSFP-DD มาเป็น QSFP-DD800 สำหรับ 800 กิ๊ก เวลาที่กรุ๊ป MSA ที่ดูด้าน Octal Small Form Factor Pluggable (OSFP) ได้ปลดปล่อยเวอร์ชันใหม่ของทรานซีฟเวอร์ OSFP สำหรับ 800 กิ๊กออกมาด้วย และในขณะเดียวกันนั้น ทาง MSA ด้าน 800G Pluggable ที่มีผู้แทนจำหน่ายอย่าง CommScope, US Conec, Sumitomo แล้วก็เจ้าอื่นๆก็ได้ปรับปรุงสเปกของอินเทอร์เฟซใยแก้วนำแสงใหม่ที่ไม่สังกัดโมดูลทรานซีฟเวอร์ ถือว่ากลุ่ม MSA ทั้งปวงนี้กำลังปฏิบัติงานอย่างมากเพื่อสร้างสเปกใหม่ในการใช้โมมองลตัวแปลงสัญญาณแบบทิ่มเข้าออกได้ ให้ได้เรื่องเร็วระดับ 800 กิ๊กหรือสูงกว่า โดยเผชิญกับความท้าสูงที่สุดสำหรับในการกดการกินไฟลงมาให้อยู่ในระดับที่เอาไปใช้งานได้จริง



ระบบแบบ Co-Packaged Optics เป็นการนำใยแก้วนำแสงมาใกล้กับตัวสวิตช์ข้างในเยอะขึ้น ก็เลยใช้ไฟฟ้าน้อยลงได้เป็นอย่างยิ่งมีความพากเพียรของอีกกรุ๊ปอย่าง Optical Internetworking Forum (OIF) ที่ได้เลือกคนละทางอย่างแนวทางการทำ Co-Packaged Optics. เพื่อได้การเร็วเกิน 800 กิ๊กโดยลดการกินไฟฟ้า โดยแทนที่จะฝังแหล่งเกิดแสงเลเซอร์ไว้ที่ฝั่งโมมองลตัวแปลงหรือทรานซีฟเวอร์ที่จะต้องคอยแปลงสัญญาณแสงกลับกลายสัญญาณไฟฟ้าเข้าเอนจิ้นของสวิตช์ (อย่างตัวชิปวงจร ASIC) บนลิงค์ Serializer/Deserializer (SerDes) นั้น การเปลี่ยนมาใช้แบบ Co-Packaged Optics จะรวมแหล่งกำเนิดแสงมาอยู่ข้างในส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ประมวลผลด้วยเลย ซึ่งจะเชื่อมต่อได้ทั้งยังอินเทอร์เฟซแบบ Pluggable เดิมหรือต่อ Pigtail เข้าถาวรก็ได้ ทำให้การแปลงสัญญาณไฟฟ้าทำได้ใกล้กับส่วนกลไกของสวิตช์ ซึ่งช่วยลดการใช้ไฟฟ้าได้มาก

ผลสรุป
เวลาที่มาตรฐานหมดทั้งตัวสายรวมทั้งต้นกำเนิดแสง (Optics) กำลังพัฒนาอย่างไม่หยุดยั้ง โดยที่หน่วยงานด้านมาตรฐานแล้วก็กลุ่ม MSA ต่างๆปัจจุบันนี้ก็ก้าวล้ำไปดูการใช้อัตราส่งข้อมูล 200 Gbps ต่อเลนผ่านเทคโนโลยีเข้ารหัสสัญญาณแบบ PAM4 กันแล้ว ที่ท้าอย่างยิ่งอีกทั้งในแง่ของการเอาชนะเรื่องเสียงรบกวนและก็ข้อจำกัดระยะการลากสาย อย่างไรก็ตาม ถ้าหากทำอัตราส่ง 200 Gbps ต่อเลนต่อเส้นย่อยได้ก็จะจัดว่ากลับโฉมวงการสายไฟเบอร์ครั้งใหญ่ เนื่องจากว่าลดปริมาณเลนสายย่อยได้ลงถึงครึ่งนึง ไม่ว่าจะเป็นการใช้เพียงแค่สายไฟเบอร์คนเดียวที่รองรับได้ถึง 200 กิ๊ก หรือเพียงแค่สองเลนสำหรับ 400 กิ๊ก, 4 เลนสำหรับ 800 กิ๊ก, หรือแม้กระทั้งถึงระดับ 1.6 เทอราบิตบน 8 เลนได้อย่างยิ่งจริงๆ

รวมทั้งระหว่างที่คนกำลังลุ้นว่าค่ายไหนระหว่าง Pluggable Transceiver Module และ Co-Package Optics จะชนะสำหรับในการส่งต่อข้อมูลระดับ 800 กิ๊กหรือมากยิ่งกว่า หรือการพัฒนาอัตราส่ง 200 Gbps ต่อเลนจะเสร็จหรือเปล่านั้น คุณก็อุ่นใจได้ว่าพวกเรา Fluke Networks ยังคงมีชุดเครื่องใช้ไม้สอยทดสอบสายไฟเบอร์เปรียบเทียบมาตรฐานในเครือญาติ Versiv™ พร้อมรองรับให้อยู่ตลอด ด้วยเหตุว่าเราได้เข้าไปมีส่วนร่วมในการพินิจมาตรฐานอุตสาหกรรมอยู่ตลอด รวมทั้งคอยจับตามองความเจริญด้านเทคโนโลยีเพื่อให้มั่นอกมั่นใจได้ว่า เมื่อมีมาตรฐานรูปแบบการใช้งานใหม่ออกมานั้น เราจะเพิ่มค่าลิมิตปัจจุบันลงในโปรแกรมคอมพิวเตอร์ Versiv ได้ รวมถึงเพิ่มโมดูลทดสอบที่ถอดเปลี่ยนได้หากจำเป็นจะต้อง ซึ่งนับว่าเป็นเสน่ห์และก็ความคุ้มราคาของดีไซน์แบบโมดูลของเครื่อง Versiv

อ่านต่อที่นี่