การใช้ตัวรับส่งสัญญาณช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของเครือข่าย

 

การใช้ตัวรับส่งสัญญาณช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของเครือข่ายโดยลดเวลาแฝง เพิ่มประสิทธิภาพแบนด์วิธ และช่วยให้สามารถรับส่งข้อมูลได้เร็วขึ้น ตัวรับส่งสัญญาณแสงสมัยใหม่สามารถลดความล่าช้าในการส่งข้อมูลให้เหลือเพียง 3 นาโนวินาที ในขณะที่รองรับความเร็วสูงถึง 800 Gbps และสูงกว่านั้น

ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นนั้นมาจากวิธีที่การใช้งานตัวรับส่งสัญญาณจัดการกับการแปลงสัญญาณ ด้วยการแปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นพัลส์แสง ตัวรับส่งสัญญาณไฟเบอร์ออปติกจึงข้ามข้อจำกัดทางกายภาพของระบบที่ใช้ทองแดง- แสงเดินทางผ่านเส้นใยด้วยความเร็วประมาณ 200,000 กิโลเมตรต่อวินาที ทำให้เกิดความล่าช้าน้อยที่สุดประมาณ 5 ไมโครวินาทีต่อกิโลเมตร เมื่อเทียบกับความล่าช้าโดยธรรมชาติของการส่งผ่านไฟฟ้า

 

 

ตัวรับส่งสัญญาณลดเวลาแฝงของเครือข่ายอย่างไร

 

เวลาแฝงของเครือข่ายส่งผลโดยตรงต่อประสบการณ์ผู้ใช้และประสิทธิภาพของแอปพลิเคชัน ทุกมิลลิวินาทีมีความสำคัญเมื่อจัดการ-แอปพลิเคชันแบบเรียลไทม์ เช่น-การซื้อขายความถี่สูง การประชุมทางวิดีโอ หรือปริมาณงานการประมวลผลแบบคลาวด์

เครือข่ายที่ใช้ทองแดงแบบดั้งเดิม-เผชิญกับความล่าช้าโดยธรรมชาติจากการแพร่กระจายสัญญาณไฟฟ้าและค่าใช้จ่ายในการประมวลผล การใช้ตัวรับส่งสัญญาณเชิงกลยุทธ์ช่วยขจัดปัญหาคอขวดเหล่านี้ผ่านการส่งสัญญาณแบบออปติก สำหรับตัวรับส่งสัญญาณ 10G มาตรฐาน เวลาแฝงโดยทั่วไปจะวัดเพียง 3 นาโนวินาทีจากอินพุตของเครื่องส่งสัญญาณไปยังเอาต์พุตของตัวรับ นี่แสดงถึงเสี้ยวหนึ่งของความล่าช้าที่เกิดขึ้นจากอุปกรณ์เครือข่ายทั่วไป

ตัวรับส่งสัญญาณที่มีความหน่วงต่ำ-ได้รับผลลัพธ์ที่ดียิ่งขึ้นโดยการลบการประมวลผลการแก้ไขข้อผิดพลาดไปข้างหน้า (FEC) แม้ว่า FEC จะปรับปรุงความน่าเชื่อถือของสัญญาณ แต่ก็จะเพิ่มเวลาแฝงสูงสุด 100 นาโนวินาทีในการส่งสัญญาณแต่ละครั้ง สำหรับแอปพลิเคชันที่มีความละเอียดอ่อน- ตัวรับส่งสัญญาณที่มีฟังก์ชันบายพาส CDR (นาฬิกาและการกู้คืนข้อมูล) สามารถลดค่าใช้จ่ายนี้ได้อย่างมาก

ตัวกลางไฟเบอร์เองช่วยลดเวลาแฝง ใยแก้วนำแสงโหมดเดี่ยว-ที่มีดัชนีการหักเหของแสง 1.4682 จะสร้างเวลาแฝงประมาณ 5 ไมโครวินาทีต่อกิโลเมตร แม้ว่าสิ่งนี้จะดูเล็กน้อย แต่ก็มีความสำคัญในเครือข่ายเขตเมืองหรือในมหาวิทยาลัย ที่สำคัญกว่านั้น ไฟเบอร์หลีกเลี่ยงปัญหาการเสื่อมสภาพของสัญญาณที่รบกวนสายเคเบิลทองแดง โดยรักษาประสิทธิภาพความหน่วงต่ำ-ให้สม่ำเสมอในระยะทางที่ไกลกว่า

ศูนย์ข้อมูลที่ใช้ตัวรับส่งสัญญาณ 400G และ 800G สำหรับปริมาณงาน AI จะให้ความสำคัญกับการลดเวลาแฝง ระบบเหล่านี้ต้องการกระแสข้อมูลที่สอดคล้องกันระหว่าง GPU หลายพันตัวที่ประมวลผลการคำนวณแบบขนาน แม้แต่ความล่าช้าระดับไมโครวินาที-ก็อาจส่งผลให้ประสิทธิภาพลดลงอย่างมาก เซิร์ฟเวอร์คลัสเตอร์ AI เช่น ระบบ NVIDIA DGX H100 ที่มาพร้อมกับพอร์ต 400G สี่พอร์ต ขึ้นอยู่กับตัวรับส่งสัญญาณที่มีความหน่วงต่ำพิเศษ- เพื่อรักษาเวลาทำงานให้เสร็จสิ้นภายในพารามิเตอร์ที่ยอมรับได้

 

การเพิ่มประสิทธิภาพแบนด์วิธผ่านเทคโนโลยีตัวรับส่งสัญญาณ

 

แบนด์วิดท์เครือข่ายแสดงถึงความสามารถในการถ่ายโอนข้อมูลสูงสุดตามทฤษฎี ในขณะที่ปริมาณงานจะวัดข้อมูลจริงที่ส่งได้สำเร็จ การใช้ตัวรับส่งสัญญาณที่มีประสิทธิภาพจะเชื่อมช่องว่างระหว่างหน่วยเมตริกเหล่านี้ด้วยเทคนิคการปรับสัญญาณและการส่งผ่านที่มีประสิทธิภาพ

ตัวรับส่งสัญญาณสมัยใหม่ใช้แผนการมอดูเลตขั้นสูงเพื่อเพิ่มการใช้แบนด์วิธให้สูงสุด การส่งสัญญาณ PAM4 (การมอดูเลตแอมพลิจูดพัลส์สี่ระดับ-) เพิ่มอัตราข้อมูลเป็นสองเท่าต่อช่องทางไฟฟ้า เมื่อเทียบกับการเข้ารหัส NRZ แบบดั้งเดิม (ไม่-ส่งกลับ-ถึง-ศูนย์) ช่วยให้ตัวรับส่งสัญญาณ 400G ทำงานบนโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่ซึ่งออกแบบมาเพื่อความเร็วที่ต่ำกว่า เพิ่มประสิทธิภาพแบนด์วิธเป็นสองเท่าโดยไม่ต้องเปลี่ยนเครือข่ายโดยสมบูรณ์

ตัวรับส่งสัญญาณแบบออพติคัลที่เชื่อมโยงกันจะเพิ่มประสิทธิภาพแบนด์วิดท์เพิ่มเติมโดยการใช้ทั้งแอมพลิจูดและเฟสของคลื่นแสง รูปแบบ Quadrature Amplitude Modulation (QAM) เข้ารหัสหลายบิตต่อสัญลักษณ์ ช่วยเพิ่มปริมาณข้อมูลที่ส่งผ่านช่องทางเดียวได้อย่างมาก ประสิทธิภาพของสเปกตรัมนี้ช่วยให้สามารถส่งข้อมูลระยะไกล-ด้วยความเร็ว 400G และ 800G ผ่านโครงสร้างพื้นฐานไฟเบอร์ที่มีอยู่

ตลาดตัวรับส่งสัญญาณแสงทั่วโลกสะท้อนให้เห็นถึงความต้องการแบนด์วิธที่สูงขึ้น โดยคาดว่าจะเกิน 1 หมื่นล้านดอลลาร์ต่อปีภายในปี 2569 องค์กรต่างๆ กำลังอัปเกรดจาก 100G เป็น 400G และ 800G เพื่อรองรับปริมาณข้อมูลที่ขยายตัวอย่างรวดเร็ว การเปลี่ยนแปลงนี้จัดการกับความท้าทายที่สำคัญ: การรับส่งข้อมูลของศูนย์ข้อมูลยังคงเพิ่มขึ้นประมาณ 25% ต่อปี ในขณะที่งบประมาณด้านพื้นที่ทางกายภาพและพลังงานยังคงมีจำกัด

เทคโนโลยีมัลติเพล็กซ์ภายในตัวรับส่งสัญญาณยังปรับการใช้แบนด์วิธให้เหมาะสมอีกด้วย Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) ช่วยให้ช่องสัญญาณแสงหลายช่องอยู่ร่วมกันบนเส้นใยเส้นเดียว โดยแต่ละช่องรับส่งข้อมูลอิสระที่ความยาวคลื่นต่างกัน คู่ไฟเบอร์เดี่ยวที่ใช้ DWDM สามารถขนส่งแบนด์วิธรวมหลายเทราบิต ทำให้สามารถตอบสนองความต้องการแบนด์วิธที่เพิ่มขึ้นได้โดยไม่ต้องปรับใช้โครงสร้างพื้นฐานไฟเบอร์ใหม่อย่างต่อเนื่อง

การใช้ตัวรับส่งสัญญาณที่เหมาะสมที่สุดส่งผลต่อการใช้แบนด์วิธเครือข่ายโดยรวม โมดูลแบบถอดเปลี่ยนได้- เช่น ฟอร์มแฟคเตอร์ QSFP28, QSFP-DD และ OSFP ให้ความยืดหยุ่นตามความต้องการแบนด์วิธที่เปลี่ยนแปลงไป องค์กรสามารถอัปเกรดตัวรับส่งสัญญาณแต่ละตัวได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนอุปกรณ์เครือข่ายทั้งหมด ช่วยให้สามารถโยกย้ายโครงสร้างพื้นฐานจาก 100G เป็น 400G ทีละน้อยได้ตามงบประมาณและข้อกำหนดที่กำหนด

 

การปรับปรุงปริมาณงานในเครือข่ายศูนย์ข้อมูล

 

ปริมาณการประมวลผลจะวัดข้อมูลจริงที่ส่งผ่านเครือข่ายได้สำเร็จ โดยคำนึงถึง-สภาวะโลกจริง เช่น ความแออัด การสูญหายของแพ็กเก็ต และการส่งซ้ำ การใช้ตัวรับส่งสัญญาณที่เหมาะสมส่งผลโดยตรงต่อปริมาณงานผ่านความจุ ความน่าเชื่อถือ และความเข้ากันได้กับสถาปัตยกรรมเครือข่ายสมัยใหม่

เครื่องรับส่งสัญญาณความเร็วสูง-ช่วยให้ศูนย์ข้อมูลสามารถรองรับปริมาณงานขนาดใหญ่แบบขนานได้ ตัวรับส่งสัญญาณ 400G ตัวเดียวสามารถรองรับแบนด์วิธที่เทียบเท่ากับลิงก์ 100G สี่ลิงก์ แต่มีเวลาแฝงและการใช้พลังงานโดยรวมที่ต่ำกว่า สำหรับศูนย์ข้อมูลที่รันปริมาณงานการฝึกอบรม AI สิ่งนี้แปลเป็นเวลาการฝึกอบรมโมเดลที่เร็วขึ้นและการใช้ทรัพยากรที่ดีขึ้น

ปริมาณงานที่เพิ่มขึ้นจริงขึ้นอยู่กับการเลือกตัวรับส่งสัญญาณที่เหมาะสมสำหรับกรณีการใช้งานเฉพาะ ตัวรับส่งสัญญาณระยะสั้น (SR) ที่ปรับให้เหมาะสมสำหรับมัลติโหมดไฟเบอร์ให้ประสิทธิภาพสูงสุดถึง 100 เมตร เหมาะสำหรับการเชื่อมต่อภายใน-ศูนย์ข้อมูล รูปแบบการเข้าถึงระยะไกล (LR) ขยายความสามารถนี้เป็น 10 กิโลเมตรขึ้นไปสำหรับเครือข่ายวิทยาเขตและการเชื่อมต่อระหว่างศูนย์ข้อมูล โดยรักษาปริมาณงานที่สูงในระยะทางที่ไกลกว่า

ตลาดตัวรับส่งสัญญาณออปติคัลของศูนย์ข้อมูลมีการเติบโตอย่างมีนัยสำคัญ โดยมีมูลค่าประมาณ 1.87 พันล้านดอลลาร์ในปี 2567 การเติบโตนี้สะท้อนให้เห็นถึงบทบาทที่สำคัญของตัวรับส่งสัญญาณในการเปิดใช้เครือข่าย-ปริมาณงานสูงที่จำเป็นสำหรับบริการคลาวด์ แอปพลิเคชันระดับองค์กร และ-การประมวลผลข้อมูลขนาดใหญ่

สถาปัตยกรรมเครือข่ายส่งผลต่อการใช้งานตัวรับส่งสัญญาณที่ส่งผลต่อปริมาณงาน สถาปัตยกรรมกระดูกสันหลังของ Leaf- ที่ใช้งานโดยทั่วไปในศูนย์ข้อมูลสมัยใหม่จะได้รับประโยชน์จากการติดตั้งตัวรับส่งสัญญาณความหนาแน่นสูง- สวิตช์แบบลีฟแต่ละตัวจะเชื่อมต่อกับสวิตช์สไปน์ทุกตัวผ่านลิงก์ออปติคอลความเร็วสูง- ซึ่งสร้างเส้นทางคู่ขนานหลายเส้นทางสำหรับการไหลของข้อมูล การออกแบบนี้ช่วยลดจำนวนการกระโดดและขจัดปัญหาคอขวด ช่วยให้ตัวรับส่งสัญญาณทำงานที่ความจุปริมาณงานสูงสุด

ตัวรับส่งสัญญาณ Linear Pluggable Optics (LPO) เป็นตัวแทนของแนวทางใหม่ในการเพิ่มปริมาณงานในขณะที่ลดการใช้พลังงาน ด้วยการขจัด-ตัวประมวลผลสัญญาณดิจิทัลที่ต้องการพลังงานและอาศัย ASIC ของสวิตช์โฮสต์สำหรับการปรับสภาพสัญญาณ โมดูล LPO จึงสามารถบรรลุปริมาณงานที่สามารถเทียบเคียงได้กับตัวรับส่งสัญญาณแบบเดิม ในขณะที่ใช้พลังงานน้อยลง 30-40% ประสิทธิภาพนี้มีความสำคัญเนื่องจากศูนย์ข้อมูลปรับขนาดเพื่อรองรับเวิร์กโหลด AI ที่ต้องใช้การเชื่อมต่อความเร็วสูงหลายพันรายการ

 

ประสิทธิภาพการใช้พลังงานและประสิทธิภาพที่แลก-

 

ประสิทธิภาพของเครือข่ายขยายไปไกลกว่าการวัดความเร็วเพื่อรวมการใช้พลังงานด้วย เนื่องจากศูนย์ข้อมูลผลักดันให้มีความต้องการแบนด์วิธที่สูงขึ้น ประสิทธิภาพการใช้พลังงานจึงกลายเป็นปัจจัยจำกัด การเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ตัวรับส่งสัญญาณส่งผลโดยตรงต่อต้นทุนการดำเนินงานของศูนย์ข้อมูลโดยรวมและการวางแผนความจุ

ตัวรับส่งสัญญาณ 800G สมัยใหม่ใช้พลังงานประมาณ 20 วัตต์ ซึ่งต้องการระบบระบายความร้อนที่แข็งแกร่งเพื่อรักษาอุณหภูมิในการทำงาน ซึ่งแสดงถึงการเพิ่มขึ้นอย่างมากจากโมดูล 100G ที่โดยทั่วไปจะใช้พลังงาน 3.5 วัตต์ อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพ-ต่อ-ตัวชี้วัดกิกะบิตจะดีขึ้นจริง ๆ ด้วยตัวรับส่งสัญญาณที่มีความเร็วสูงกว่า- ทำให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นในวงกว้าง

เทคโนโลยีตัวประมวลผลสัญญาณดิจิทัล (DSP) ภายในตัวรับส่งสัญญาณส่งผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพการใช้พลังงาน นวัตกรรมล่าสุดได้ลดการใช้พลังงาน DSP ลงประมาณ 50 เท่าในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา ในขณะที่ปรับปรุงประสิทธิภาพ ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นเหล่านี้ช่วยให้ปรับใช้ลิงก์ 400G และ 800G ได้อย่างเป็นไปได้โดยไม่ต้องเพิ่มโครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงานของศูนย์ข้อมูลตามสัดส่วน

การจัดการระบายความร้อนส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพของตัวรับส่งสัญญาณ เลเซอร์ไดโอดภายในส่วนประกอบย่อยเชิงแสงของเครื่องส่งสัญญาณ (TOSA) เป็นส่วนประกอบที่ไวต่ออุณหภูมิ- ความแปรผันของอุณหภูมิในการทำงานส่งผลต่อความยาวคลื่นเลเซอร์ กำลังเอาท์พุต และคุณภาพของสัญญาณ เครื่องทำความเย็นแบบเทอร์โมอิเล็กทริก (TEC) ให้การควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำ โดยรักษาประสิทธิภาพของเลเซอร์ที่เหมาะสมที่สุดในสภาวะแวดล้อมที่แตกต่างกัน

สำหรับตัวรับส่งสัญญาณที่มีระยะ{0}}เข้าถึงได้ไกลขึ้น การควบคุมอุณหภูมิจะมีความสำคัญมากยิ่งขึ้น โมดูลเหล่านี้ต้องการความเสถียรของเลเซอร์และคุณลักษณะด้านประสิทธิภาพที่สม่ำเสมอตลอดช่วงการทำงานที่กว้าง โดยทั่วไปคือ -10 องศาถึง 85 องศา การจัดการระบายความร้อนที่เหมาะสมจะป้องกันไม่ให้ประสิทธิภาพลดลงซึ่งอาจส่งผลให้มีอัตราข้อผิดพลาดบิตสูงขึ้น ระยะห่างในการเชื่อมต่อลดลง หรือความล้มเหลวในการเชื่อมต่อโดยสมบูรณ์ การใช้ตัวรับส่งสัญญาณอัจฉริยะรวมถึงการตรวจสอบสภาพความร้อนเพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพที่ยั่งยืน

สายทองแดงแบบแอคทีฟ (ACC) นำเสนอทางเลือกอื่นที่สมดุลระหว่างประสิทธิภาพและประสิทธิภาพพลังงานสำหรับการเชื่อมต่อที่สั้นลง ที่ความเร็ว 1.6T ACC สามารถเปลี่ยนสายเคเบิล Direct Attach Copper (DAC) แบบแพสซีฟได้ในระยะไกลสูงสุด 3 เมตร ให้การเข้าถึงที่ดียิ่งขึ้นโดยไม่ต้องใช้กำลังไฟเต็มที่จากตัวรับส่งสัญญาณแบบออปติคอล วิธีการแบบผสมผสานนี้ช่วยปรับสมการประสิทธิภาพพลังงาน-ให้เหมาะสมสำหรับกรณีการใช้งานเฉพาะภายในชั้นวางศูนย์ข้อมูล

 

 

ข้อควรพิจารณาในการดำเนินการสำหรับการอัพเกรดเครือข่าย

 

การปรับใช้ตัวรับส่งสัญญาณใหม่จำเป็นต้องมีการวางแผนอย่างรอบคอบเพื่อให้แน่ใจว่าสามารถใช้งานร่วมกันได้ รักษาความต่อเนื่องของบริการ และบรรลุการปรับปรุงประสิทธิภาพตามที่คาดหวัง ปัจจัยทางเทคนิคและการปฏิบัติงานหลายประการมีอิทธิพลต่อการใช้งานตัวรับส่งสัญญาณให้ประสบความสำเร็จ

ความเข้ากันได้ของฟอร์มแฟคเตอร์ถือเป็นข้อพิจารณาอันดับแรก มาตรฐานตัวรับส่งสัญญาณสมัยใหม่มีหลายรูปแบบ-QSFP28 ที่โดดเด่นในการใช้งาน 100G ในขณะที่การใช้งาน 400G ใช้ฟอร์มแฟคเตอร์ QSFP-DD หรือ OSFP การเปลี่ยนผ่าน 800G ทำให้เกิดความซับซ้อนเพิ่มเติมด้วย OSFP รุ่นต่างๆ (เปิด-ด้านบน ปิด-ด้านบน และแผ่นระบายความร้อนขณะขี่) ซึ่งอาจมีข้อกำหนดความเข้ากันได้ที่แตกต่างกันกับการ์ดอินเทอร์เฟซเครือข่ายและสวิตช์

ข้อกำหนดด้านระยะทางเป็นตัวกำหนดการเลือกตัวรับส่งสัญญาณที่เหมาะสม องค์กรต้องประเมินความยาวของลิงก์อย่างแม่นยำและคำนึงถึงการขยายเครือข่ายในอนาคต การปรับใช้เครื่องรับส่งสัญญาณระยะ{2}}ระยะสั้นบนลิงก์ซึ่งต่อมาจำเป็นต้องขยายออกไปเกิน 100 เมตร จำเป็นต้องมีการเปลี่ยนทดแทนที่มีค่าใช้จ่ายสูง ในทางกลับกัน การใช้โมดูลการเข้าถึงระยะไกล-สำหรับการเชื่อมต่อระยะสั้นจะสิ้นเปลืองงบประมาณไปกับความสามารถที่ไม่จำเป็น

การทดสอบการทำงานร่วมกันช่วยป้องกันปัญหาการปรับใช้ แม้ว่ามาตรฐานอุตสาหกรรมจะควบคุมข้อกำหนดเฉพาะของตัวรับส่งสัญญาณ แต่-ความเข้ากันได้ในโลกแห่งความเป็นจริงจะแตกต่างกันไประหว่างผู้จำหน่าย องค์กรหลายแห่งดำเนินการนำร่องการใช้งานอย่างจำกัดก่อนที่จะดำเนินการเปิดตัวขนาดใหญ่- เพื่อตรวจสอบว่าตัวรับส่งสัญญาณจากผู้ผลิตหลายรายทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือกับอุปกรณ์เครือข่ายที่มีอยู่

เวลาหยุดทำงานของเครือข่ายระหว่างการใช้งานตัวรับส่งสัญญาณต้องลดลง ตัวรับส่งสัญญาณแบบถอดเปลี่ยนได้-ช่วยให้สามารถอัปเกรดได้โดยไม่ต้องปิดอุปกรณ์เครือข่าย แต่องค์กรยังคงต้องการช่วงเวลาการบำรุงรักษาเพื่อตรวจสอบการทำงานที่เหมาะสมและแก้ไขปัญหา การวางแผนเส้นทางการโยกย้ายแบบค่อยเป็นค่อยไป-เช่นการอัปเกรดสวิตช์สไปน์ก่อนสวิตช์แบบลีฟ-จะรักษาความพร้อมใช้งานของเครือข่ายไว้ตลอดการเปลี่ยนแปลง

การประเมินโครงสร้างพื้นฐานของไฟเบอร์ถือเป็นสิ่งสำคัญก่อนการอัพเกรดตัวรับส่งสัญญาณ ตัวรับส่งสัญญาณความเร็วสูง-มักจะมีข้อกำหนดที่เข้มงวดมากขึ้นในด้านความสะอาด คุณภาพ และประเภทของไฟเบอร์ มัลติไฟเบอร์ที่รองรับการเชื่อมต่อ 10G อย่างเพียงพออาจไม่ตรงตามข้อกำหนดสำหรับการทำงาน 100G โดยทั่วไปแล้ว ไฟเบอร์โหมดเดี่ยว-จะให้ความยืดหยุ่นในการอัพเกรดมากกว่า แต่ต้องใช้ตัวรับส่งสัญญาณที่หลากหลายซึ่งออกแบบมาเพื่อระยะทางที่ไกลกว่า

 

มาตรฐานและการพัฒนาในอนาคต

 

มาตรฐานอุตสาหกรรมรับประกันความสามารถในการทำงานร่วมกันของตัวรับส่งสัญญาณและเป็นแนวทางในแผนงานการพัฒนา การทำความเข้าใจมาตรฐานเหล่านี้ช่วยให้องค์กรมีข้อมูลในการตัดสินใจเกี่ยวกับการลงทุนในเครือข่ายและกำหนดเวลาในการนำเทคโนโลยีมาใช้

มาตรฐาน IEEE 802.3 ควบคุมข้อกำหนดด้านออปติกอีเธอร์เน็ต โดยกำหนดข้อกำหนดสำหรับความเร็วตั้งแต่ 10G ถึง 800G งานล่าสุดมุ่งเน้นไปที่ข้อกำหนดอีเทอร์เน็ต 1.6T โดยคาดว่าจะมีการใช้งานเบื้องต้นในศูนย์ข้อมูลระดับไฮเปอร์สเกลภายในปี 2568-2569 มาตรฐานเหล่านี้ระบุพารามิเตอร์เลเยอร์ทางกายภาพ รวมถึงงบประมาณพลังงานแสง ช่วงความยาวคลื่น และค่าเผื่อการกระจายตัว

Optical Internetworking Forum (OIF) พัฒนาข้อกำหนดสำหรับเทคโนโลยีเกิดใหม่ มาตรฐาน 800ZR และ 800LR กำหนดการส่งผ่านแสงที่สอดคล้องกันสำหรับอีเธอร์เน็ต 800G ช่วยให้ศูนย์ข้อมูลเชื่อมต่อกันในระยะทางสูงสุด 80 กิโลเมตร มาตรฐานเหล่านี้อำนวยความสะดวกในการปรับใช้-ผู้ให้บริการหลายรายและลดความเสี่ยงในการนำไปใช้

ข้อตกลงหลายแหล่ง- (MSA) ช่วยเสริมมาตรฐานอย่างเป็นทางการโดยการกำหนดข้อกำหนดทางกล ไฟฟ้า และออปติคอลเฉพาะสำหรับฟอร์มแฟคเตอร์ของตัวรับส่งสัญญาณ ตัวอย่างเช่น LPO MSA (Linear Pluggable Optics Multi-Source Agreement) กำหนดข้อกำหนดเพื่อให้แน่ใจว่าโมดูล LPO จากผู้ผลิตหลายรายทำงานสลับกันได้ในอุปกรณ์เครือข่าย

Co-Packaged Optics (CPO) แสดงถึงการเปลี่ยนแปลงขั้นพื้นฐานในสถาปัตยกรรมตัวรับส่งสัญญาณ แทนที่จะเสียบโมดูลแบบเสียบเข้ากับพอร์ตสวิตช์ CPO จะรวมส่วนประกอบออปติคัลเข้ากับสวิตช์ซิลิคอนโดยตรง การสาธิตในช่วงแรกแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการสลับ 51.2T โดยคาดว่าจะมีการใช้ CPO เพิ่มขึ้นอย่างมากภายในปี 2573 การบูรณาการนี้ช่วยลดเวลาแฝง ปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงาน และรองรับความหนาแน่นของพอร์ตที่สูงขึ้น

เทคโนโลยีซิลิคอนโฟโตนิกส์ก้าวหน้าอย่างต่อเนื่อง ช่วยให้ส่วนประกอบออปติคัลที่บูรณาการและคุ้มค่ามากขึ้น- ด้วยการผลิตเลเซอร์ โมดูเลเตอร์ และเครื่องตรวจจับบนเวเฟอร์ซิลิคอนโดยใช้กระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ผู้ขายสามารถลดต้นทุนและเพิ่มผลผลิตได้ เทคโนโลยีนี้เป็นรากฐานของการออกแบบเครื่องรับส่งสัญญาณรุ่นใหม่-และการใช้งาน CPO

การพัฒนาสู่ 1.6T และเกินกว่านั้นจำเป็นต้องมีความก้าวหน้าในหลายด้าน ความเร็วที่สูงขึ้นต้องใช้เทคโนโลยี 200G SerDes (ซีเรียลไลเซอร์/ดีซีเรียลไลเซอร์) ในโปรเซสเซอร์เครือข่าย ซึ่งก้าวไปไกลกว่าการใช้งาน 100G ในปัจจุบัน ส่วนประกอบทางแสงต้องรองรับอัตราการมอดูเลตที่เร็วขึ้นในขณะที่ยังคงรักษาคุณภาพของสัญญาณไว้ ระบบการจัดการระบายความร้อนจำเป็นต้องมีนวัตกรรมเพิ่มเติมเพื่อรองรับความหนาแน่นของพลังงานที่เพิ่มขึ้น

 

คำถามที่พบบ่อย

 

ตัวรับส่งสัญญาณสามารถลดเวลาแฝงได้มากเพียงใด?

ตัวรับส่งสัญญาณแสงที่มีความหน่วงต่ำ-ช่วยลดความล่าช้าในการส่งข้อมูลลงเหลือประมาณ 3 นาโนวินาทีสำหรับโมดูล 10G การลบการประมวลผล FEC สามารถกำจัดเวลาเพิ่มอีก 100 นาโนวินาที ตัวกลางไฟเบอร์นั้นจะเพิ่มความเร็วเพียงประมาณ 5 ไมโครวินาทีต่อกิโลเมตร ซึ่งน้อยกว่าตัวเลือกที่ใช้ทองแดง-อย่างมาก

ตัวรับส่งสัญญาณสมัยใหม่มีการปรับปรุงแบนด์วิธอะไรบ้าง

เครื่องรับส่งสัญญาณรุ่นปัจจุบัน-รองรับความเร็วตั้งแต่ 100G ถึง 800G โดยที่โมดูล 1.6T กำลังจะเริ่มต้นใช้งาน เทคโนโลยีออพติคอลที่สอดคล้องกันและแผนการมอดูเลตขั้นสูง เช่น PAM4 ใช้แบนด์วิธเป็นสองเท่าอย่างมีประสิทธิภาพเหนือวิธีการเข้ารหัสแบบเก่า โดยไม่ต้องเปลี่ยนโครงสร้างพื้นฐานโดยสมบูรณ์ การใช้ตัวรับส่งสัญญาณที่เหมาะสมสามารถปรับปรุงแบนด์วิดท์ได้ 2-4 เท่า ขึ้นอยู่กับสภาพของเครือข่าย

ตัวรับส่งสัญญาณความเร็วสูง-ใช้พลังงานมากกว่าหรือไม่

แม้ว่าตัวรับส่งสัญญาณ 800G จะกินไฟประมาณ 20 วัตต์ เทียบกับ 3.5 วัตต์สำหรับโมดูล 100G แต่กำลัง-ต่อ-เมตริกกิกะบิตจะดีขึ้นจริงๆ ที่ความเร็วที่สูงขึ้น นวัตกรรม DSP ล่าสุดได้ลดการใช้พลังงานลงประมาณ 50 เท่าในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา ในขณะที่เพิ่มประสิทธิภาพ

สามารถอัพเกรดตัวรับส่งสัญญาณโดยไม่ต้องหยุดทำงานของเครือข่ายได้หรือไม่?

ตัวรับส่งสัญญาณสมัยใหม่ส่วนใหญ่ใช้ฟอร์มแฟคเตอร์แบบถอดเปลี่ยนได้- ทำให้สามารถติดตั้งและถอดออกได้โดยไม่ต้องปิดอุปกรณ์เครือข่าย อย่างไรก็ตาม องค์กรควรวางแผนช่วงเวลาการบำรุงรักษาเพื่อตรวจสอบการทำงานที่เหมาะสม และแก้ไขปัญหาความเข้ากันได้ใดๆ ที่เกิดขึ้น

---

บันทึก: การปรับปรุงประสิทธิภาพจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับรุ่นตัวรับส่งสัญญาณ สถาปัตยกรรมเครือข่าย และคุณภาพการใช้งาน องค์กรควรทำการทดสอบและประเมินความเข้ากันได้อย่างละเอียดก่อนการใช้งาน-ในวงกว้าง เพื่อให้แน่ใจว่าประสิทธิภาพที่คาดหวังจะเพิ่มขึ้นเป็นรูปธรรมในสภาพแวดล้อมเฉพาะขององค์กร