Breaking News

ทำความรู้จักกับเทคโนโลยี Ethernet 40 และ 100 GbE

ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีที่ได้ถูกพัฒนาอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้เกิดแอพพลิเคชั่นใหม่ๆ ที่ต้องการแบนวิดธ์ที่ค่อนข้างสูง เช่น แอพพลิเคชั่นที่เกี่ยวข้องกับเรียลไทม์วิดีโอ หรือการรับส่งข้อมูลแบบเรียลไทม์ รวมทั้งความต้องการแบนวิดธ์ที่สูงขึ้นสำหรับระบบการเชื่อมต่อ Backbone ใน Data Center หรือระบบโครงข่ายที่ใช้เชื่อมต่อแบบ Metropolitan Network และแม้กระทั่ง การเชื่อมต่อระบบอินเตอร์เนตระหว่างประเทศของ IIG หรือ International Internet Gateway

ในที่สุด เราก็ได้เห็นเทคโนโลยีใหม่ที่สามารถตอบโจทย์ดังกล่าว นั่นคือเทคโนโลยี 100 Gigabit Ethernet (100GbE) และ 40 Gigabit Ethernet (40GbE)

100 Gigabit Ethernet (100GbE) และ 40 Gigabit Ethernet (40GbE) คืออะไร ?

100GbE และ 40GbE เป็นเทคโนโลยีสำหรับระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์รวมทั้งโครงข่าย เพื่อให้สามารถส่งถ่ายข้อมูลที่ความเร็ว 100 หรือ 40 Gbps ตามลำดับ เทคโนโลยีนี้ถูกกำหนดเป็นมาตรฐาน IEEE 802.3ba-2010 นอกจากนี้ยังมีการเพิ่มเติมเล็กน้อย ในเดือนมีนาคม ปี 2011 เป็นมาตรฐานที่เรียกว่า IEEE 802.3bg นอกจากนี้ยังมีหน่วยเฉพาะกิจได้กำหนดมาตรฐานที่เรียกว่า 802.3bj ซึ่งเกี่ยวข้องกับการกำหนดมาตรฐานการทำงานของ Backplane ขนาด 4 Lanes และมาตรฐานของการใช้สายทองแดง เพื่อให้สามารถทำงานที่ 100 Gbps ชุดเฉพาะกิจนี้ยังได้พัฒนามาตรฐานของอินเตอร์เฟสเชิงแสง (Optical Interface) สำหรับการสื่อสารข้อมูลระดับ 100 Gbps ในราคาต้นทุนที่ต่ำ

มาตรฐานที่เกี่ยวข้อง

คณะทำงานมาตรฐาน IEEE 802.3 ให้ความใส่ใจในการดูแลรักษามาตรฐานและการต่อยอดของการสื่อสาร Ethernet ที่มีความเร็วสูง และมาตรฐาน 802.3ba ถูกออกแบบมาเพื่อให้มีขีดความสามารถในการทำงานที่เร็วกว่า 10 Gbps ในปี 2010 คณะทำงานมาตรฐาน 802.3ba เลือกอัตราความเร็วที่ 40 และ 100 Gbps เพื่อให้สามารถเชื่อมต่อกันได้ทั้งแบบ Point-to-Point และแบบ Link Aggregation นี่เป็นครั้งแรกที่อัตราความเร็วที่แตกต่างกันของ Ethernet 2 ความเร็ว แต่สามารถทำงานร่วมกันได้ภายใต้มาตรฐานเดียว การตัดสินใจที่จะเลือกให้สองอัตราความเร็วใช้มาตรฐานเดียวกันนั้น มาจากแรงกดดันที่จะให้มีการสนับสนุนการทำงานที่ความเร็วขนาด 40 Gbps สำหรับแอพพลิเคชั่นของ Local Server และ Internet Backbone ที่มีอัตราความเร็ว 100 Gbps มาตรฐานได้ถูกประกาศในเดือนกรกฏาคม 2007 และได้รับการยอมรับในเดือนมิถุนายน ปี 2010

40-100gbe_2

มาตรฐาน 40/100GbE ถูกห้อมล้อมไปด้วยคุณลักษณะพิเศษของการทำงานของอุปกรณ์เชิงกายภาพ (PHY) อุปกรณ์ระบบเครือข่ายอาจสนับสนุน PHY หลากชนิดก็เป็นได้ ในรูปแบบโมดูลที่สามารถปลั๊กอินเข้าไปในระบบ และโมดูลที่มีการทำงานเชิงแสงไม่ได้ถูกกำหนดให้มีมาตรฐานอย่างเป็นทางการ แต่ได้รับความเห็นชอบร่วมกันภายใต้ Multi-source Agreement (MSAs) MSAs เป็นข้อตกลงร่วมกันระหว่างผู้ผลิตมากมายหลายรายที่ได้สร้างผลิตภัณฑ์ให้สามารถเข้ากันได้ ทำเป็นมาตรฐานเฉพาะกลุ่มของผู้ผลิต และเพื่อให้อุปกรณ์ที่ผลิตมีความเหนือกว่าในเชิงแข่งขัน หนึ่งในข้อตกลงเกี่ยวกับมาตรฐานของอุปกรณ์ที่รองรับ 40 และ 100GbE คือ C Form-factor Pluggable (CFP) MSA ซึ่งถูกนำมาใช้สำหรับการเชื่อมต่อที่ระยะทางไกลเกินกว่า 100 เมตร ส่วน QSFP และ CXP Connector เป็น Connector โมดูลที่รองรับระยะทางการเชื่อมต่อที่สั้นกว่า

มาตรฐานนี้รองรับเฉพาะการทำงานแบบ Full Duplex เท่านั้น ส่วนจุดประสงค์ทางไฟฟ้าอื่นๆ ประกอบด้วย:

  • รักษารูปแบบแมาตรฐาน 802.3/ Ethernet Frame Format ซึ่งใช้ 802.3 MAC
  • รักษาการใช้ขนาดของ Frame ขนาดเล็กสุด และขนาดใหญ่ที่สุด ของมาตรฐาน 802.3 ในปัจจุบัน
  • รองรับ Bit Error Ratio ได้ดีกว่าหรือเทียบเท่ากับ 10-12 บนอินเตอรเฟส MAC/PLS
  • รองรับการทำงานของ OTN ได้อย่างเหมาะสม
  • รองรับ MAC ทำงานที่ความเร็วระดับ 40 และ 100 Gbit/s

มี Physical Layer Specifications (PHY) สำหรับการทำงานกับ Single Mode Fiber (SMF) รวมทั้งสายใยแก้วนำแสงที่ใช้แสงเลเซอร์เป็นแหล่งกำเนิดแสง เช่น แบบ Multimode ได้แก่ OM3 และ OM4 รวมทั้งสายทองแดง ตลอดจน Backplane

40-100gbe_3

ภาพด้านบนแสดงมาตรฐานของ 40/100 GbE ทำงานภายใต้สายทองแดง จะเห็นว่า ภายใต้การทำงานของ 10 Gbps หรือ 10GBASE-CX4 มีเส้นทางสำหรับรับและส่งข้อมูลอย่างละสี่ชุด เปรียบเสมือนถนน 4 เลน ทั้งหมดใช้สายทองแดง Twinax ระยะทางการเชื่อมต่อไม่เกิน 15 เมตร อัตราความเร็วอยู่ที่ 2 GHz ขณะที่ 40BASE-CR4 มีช่องทางการสื่อสารไปกลับ รับและส่งข้อมูลขนาด 4 เลนเช่นกัน ทำงานที่ความเร็ว 6 GHz แต่ระยะทางการเชื่อมต่อหดสั้นลงเหลือ 7 เมตร สำหรับการทำงานที่ความเร็ว 100 Gbps หรือ 100GBASE-CR10 นั้น มีช่องทางการเชื่อมต่อไปกลับสำหรับรับและส่งข้อมูล อย่างละ 10 ช่องทางหรือ 10 เลน ทำงานที่ความเร็ว 6 GHz เช่นกัน ส่วนระยะทางการเชื่อมต่ออยู่ที่ 7 เมตร โดยใช้สาย Twinax เช่นเดียวกัน จะเห็นว่า 100GBASE-CR10 มีช่องทาง 10 ช่อง โดยที่แต่ละช่องทางมีความเร็วขนาด 10 Gbps ไม่ว่าจะเป็นช่องทางรับ หรือช่องทางส่ง

40-100gbe_4

ภาพด้านบนแสดงมาตรฐานของ 40/100 GbE ทำงานภายใต้สายใยแก้วนำแสงแบบ Multimode สิ่งที่เหมือนกันระหว่าง 10GBASE-SR คือสายใยแก้วนำแสงแบบ Multimode ที่มีความยาวคลื่น 850 nm แต่ความแตกต่างคือ 10GBASE-SR มีช่องทางสื่อสารทั้งไปและกลับอย่างละหนึ่งช่องทาง โดยมีอัตราความเร็วอยู่ที่ 10 Gbps ขณะที่ 40GBASE-SR4 มีช่องทางการเชื่อมต่อทั้งไปและกลับอย่างละสี่ช่องทาง แต่ละช่องทางมีอัตราความเร็วอยู่ที่ 10 Gbps เช่นกัน ส่วน 100GBASE-SR10 มีช่องทางการสื่อสารทั้งขาไปและกลับ อย่างละ 10 เส้นทาง โดยที่แต่ละเส้นทางมีอัตราความเร็วในการทำงานอยู่ที่ 10 Gbps เช่นกัน

40-100gbe_5

ภาพด้านบนแสดงมาตรฐานการทำงานของ 40/100 GbE บนสายใยแก้วนำแสงแบบ single mode จากภาพจะเห็นว่า 10GBASE-LR มีสิ่งที่เหมือนกันกับ 40GBASE-LR และ 100GBASE-LR ตรงที่มีการใช้สายใยแก้วนำแสงแบบ Single Mode โดยมีความยาวคลื่นที่ใช้งานอยู่ที่ 1300 nm สำหรับ 10GBASE-LR มีช่องทางสื่อสารทั้งขาไปและขากลับอย่างละหนึ่งเส้นทาง โดยมีอัตราความเร็วที่ 10 Gbps ขณะที่ 40GBASE-LR มีช่องทางการสื่อสารเหมือนกันกับ 10GBASE-LR แต่ใช้เทคนิคของ WDM ที่สามารถ Multiplex 4 ช่องสัญญาณที่มีความเร็วขนาด 10 Gbps ได้ ทำให้ได้ความเร็วที่ 40 Gbps ส่วน 100GBASE-LR ใช้หลักการเดียวกันกับ 40 GBASE-LR คือมีช่องทาง ไปกลับอย่างละหนึ่งช่องทางเหมือนกัน แต่ ใช้เทคนิคของ WDM ที่สามารถทำ Multiplex ช่องสัญญาณได้ถึง 4 ช่องทาง โดยแต่ละช่องทางสามารถทำงานที่ความเร็ว 25 Gbps

ที่มา:

ขอขอบพระคุณ อาจารย์ ดร.วิรินทร์ เมฆประดิษฐสิน ประธานกรรมการ บริษัท American Information System Co., Ltd. เจ้าของบทความที่อนุญาตให้นำมาเผยแพร่เพื่อเป็นความรู้ครับ
Facebook: https://www.facebook.com/virintr/
Website: http://www.cyberthai.com/



About techtalkthai

ทีมงาน TechTalkThai เป็นกลุ่มบุคคลที่ทำงานในสาย Enterprise IT ที่มีความเชี่ยวชาญทางด้าน Network, Security, Server, Storage, Operating System และ Virtualization มารวมตัวกันเพื่ออัพเดตข่าวสารทางด้าน Enterprise IT ให้แก่ชาว IT ในไทยโดยเฉพาะ

Check Also

[Video Webinar] Enterprise Container Management with Google Kubernetes Engine

สำหรับผู้ที่ไม่เข้าฟังบรรยาย Tangerine | Google Webinar เรื่อง “Enterprise Container Management with Google Kubernetes Engine (GKE)” พร้อมสาธิตความสามารถเด็ดของ …

ขอเรียนเชิญเข้าร่วมฟังสัมมนาออนไลน์ Emerging Stronger Series

การแพร่ระบาดของ COVID-19 ก่อให้เกิดผลกระทบไปทั่วทุกมุมโลก การเตรียมความพร้อมและวางแผนรับมือที่ชัดเจนกับความไม่แน่นอนท่ามกลาง “ความปกติใหม่” ที่เกิดขึ้น รวมถึงกลยุทธ์ดิจิทัลทรานส์ฟอร์เมชั่นที่องค์กรตั้งรับในวันนี้ จะเป็นตัวกำหนดความสำเร็จอย่างยั่งยืนในอนาคต