คู่มือการเลือกไฟเบอร์ศูนย์ข้อมูลความหนาแน่นสูง: ความแตกต่างทางเทคนิคหลักและการเปรียบเทียบ TCO ระหว่าง OM4 และ OM5

ในวิวัฒนาการของศูนย์ข้อมูลทั่วโลกไปสู่สถาปัตยกรรมเครือข่าย 100G, 400G และ 800G การเลือกใช้สื่อเคเบิลแบบฟิสิคัลเลเยอร์จะกำหนดประสิทธิภาพและต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของ (TCO) ของคลัสเตอร์การประมวลผลโดยตรง ภายในลำดับมัลติโหมดไฟเบอร์ (MMF) สำหรับการเชื่อมต่อในระยะสั้น ปัจจุบัน OM4 และ OM5 เป็นโซลูชันที่ล้ำสมัยและมีการใช้งานกันอย่างแพร่หลายที่สุด บทความนี้มีการอ้างอิงทางเทคนิคที่มีโครงสร้างสำหรับการเลือกสื่อตามทฤษฎีฟิสิกส์เชิงแสงที่เข้มงวดและมาตรฐานสากล

1. กลไกทางกายภาพหลักและคุณลักษณะแถบความถี่กว้าง

• OM4 (ไฟเบอร์มัลติโหมดที่ปรับให้เหมาะสมด้วยเลเซอร์):

แบนด์วิธโมดัลที่มีประสิทธิภาพสูงมากได้รับการปรับให้เหมาะสมและกำหนดไว้สำหรับความยาวคลื่นเดี่ยว 850 นาโนเมตร (ถึง 4700 เมกะเฮิรตซ์·กม) เนื่องจากการกระจายตัวของโมดัลจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อเบี่ยงเบนไปจากความยาวคลื่น 850 นาโนเมตร OM4 จึงต้องพึ่งพาอย่างมาก เลนส์คู่ขนาน กลไก—เพิ่มจำนวนช่องสัญญาณไฟเบอร์เชิงเส้น—เพื่อให้ได้อัตราข้อมูลที่สูงขึ้น

• OM5（ไฟเบอร์มัลติโหมดไวด์แบนด์, WBMMF）：

โดยไม่กระทบต่อประสิทธิภาพ 850 นาโนเมตร ยังกำหนดแบนด์วิดท์ขั้นต่ำเพิ่มเติมที่ 2470 เมกะเฮิรตซ์·กม ที่ความยาวคลื่น 953 นาโนเมตร การออกแบบที่กระจายตัวให้เรียบนี้ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมมาโดยเฉพาะสำหรับ มัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความยาวคลื่นคลื่นสั้น (SWDM) และ สองทิศทาง (BiDi) การส่งผ่านทำให้สามารถส่งผ่านความยาวคลื่น 4 ความยาวคลื่นพร้อมกันภายในเส้นใยเดี่ยวโดยไม่สูญเสียข้อมูล ทำให้สามารถลดจำนวนเส้นใยทางกายภาพได้สูงสุดถึง 75%

2. ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิคที่สำคัญและการระบุตัวตน

3. ขีดจำกัดระยะการส่งข้อมูล (ขึ้นอยู่กับโปรโตคอลเครือข่าย)

ภายใต้ความเร็วอีเธอร์เน็ตและเทคโนโลยีการปรับที่แตกต่างกัน ประสิทธิภาพการส่งข้อมูลของไฟเบอร์ทั้งสองแสดงให้เห็นความแตกต่างเฉพาะสถานการณ์อย่างมาก

• ขนานความยาวคลื่นเดี่ยว 10G ถึง 100G (เช่น 100GBASE-SR4): ระยะการส่งข้อมูลสูงสุดสำหรับทั้ง OM4 และ OM5 จะเท่ากัน โดยจำกัดไว้ที่ 100 เมตร การปรับใช้ OM5 ในสถานการณ์มาตรฐานกระแสหลักนี้ไม่ได้ให้ประโยชน์ทางเทคนิคมากนัก
• มัลติเพล็กซ์ความยาวคลื่น 100G (เช่น 100G SWDM4 / 100G SRBD):

เมื่อเผชิญกับสัญญาณความยาวคลื่นยาว OM4 จะถูกจำกัดไว้ที่ 100 เมตรเนื่องจากการล่มสลายของแบนด์วิธ ในขณะที่ OM5 ประสบความสำเร็จในการขยายขีดจำกัดเป็น 150 เมตร โดยอาศัยความสามารถในการชดเชยย่านความถี่กว้าง

• ยุค 400G และ 800G (การปรับ PAM4):

ภายใต้เส้นขนานที่มีความยาวคลื่นเดียว เอสอาร์8 ขีดจำกัดทางกายภาพจะถูกบีบอัดอย่างรุนแรง ทำให้ระยะทางทั้ง OM4 และ OM5 ลดลงเหลือช่วง 50-100 เมตร อย่างไรก็ตาม ภายใต้มัลติเพล็กซ์แบบความยาวคลื่นคู่ 400GBASE-SR4.2 โปรโตคอล OM4 ถูกจำกัดไว้ที่ 100 เมตร ในขณะที่ OM5 ไม่เพียงแต่เพิ่มระยะการใช้งานกลับไปเป็น 150 เมตร แต่ยังลดความต้องการแกนเคเบิลลงครึ่งหนึ่งเหลือ 8 คอร์อีกด้วย

3. คำแนะนำในการปรับใช้ TCO และวิศวกรรม

l ยึดติดกับโซนความคุ้มทุน OM4 (การเข้าถึงระยะสั้นแบบมาตรฐาน)

สำหรับศูนย์ข้อมูลองค์กรทั่วไปส่วนใหญ่และโทโพโลยีเครือข่ายแบบ Spine-leaf ที่ระยะไม่เกิน 100 เมตรอย่างเคร่งครัด การใช้วิธี "สายแพ OM4 ของตัวรับส่งสัญญาณ SR4/SR8 ราคาประหยัด" จะทำให้ CAPEX เริ่มต้นต่ำกว่าโซลูชัน OM5 WDM อย่างมาก ทำให้เป็นตัวเลือก TCO ที่เหมาะสมที่สุด นอกจากนี้ สถาปัตยกรรมแบบขนานของ OM4 ยังรองรับข้อกำหนดการแยกพอร์ตสวิตช์ได้อย่างสมบูรณ์แบบ

l ใช้ OM5 เพื่อการพัฒนาเชิงกลยุทธ์ (การอัพเกรดความหนาแน่นสูงและแบบเดิม)

OM5 เสนอ ROI ที่สูงเป็นพิเศษในสองสถานการณ์ที่เข้มงวด: ประการแรก อัปเกรดข้ามรุ่นโดยไม่ต้องใช้สายเคเบิลสำหรับเครือข่ายแบบเดิม โดยใช้ดูเพล็กซ์ไฟเบอร์และโมดูล SWDM4 เพื่อให้บรรลุขีดความสามารถแบบก้าวกระโดด หลีกเลี่ยงค่าใช้จ่ายในการเดินสายใหม่จำนวนมาก ประการที่สอง คลัสเตอร์การประมวลผล AI ความหนาแน่นสูง ลดปริมาณสายเคเบิลหลักลง 4 ถึง 8 เท่า เพิ่มพื้นที่ว่างในแร็คอันมีค่า ปลดบล็อกการไหลเวียนของอากาศของเซิร์ฟเวอร์ และลด OPEX ลงอย่างมาก

คำถามที่พบบ่อย

ถาม：ในเครือข่ายความหนาแน่นสูง ToR OM5 สามารถจับคู่กับตัวรับส่งสัญญาณ SWDM เพื่อให้ได้ Port Breakout เพื่อเชื่อมต่อเซิร์ฟเวอร์อิสระหลายตัวได้หรือไม่

ตอบ: ไม่ เทคโนโลยี WDM มัลติเพล็กซ์ความยาวคลื่นหลายรายการให้เป็นฟิสิคัลไฟเบอร์เดียวกัน ซึ่งไม่สามารถดีมัลติเพล็กซ์ไปยังเซิร์ฟเวอร์ในตำแหน่งที่แตกต่างกันได้ หากต้องการการแยกพอร์ตที่มีความหนาแน่นสูง ไฟเบอร์แบบขนาน OM4 แบบดั้งเดิมยังคงเป็นโซลูชันเดียวที่ใช้งานได้

ถาม： เหตุใดมาตรฐานจึงกำหนดให้เปลี่ยนสีแจ็คเก็ตตัวนอก OM5 เป็นสีเขียวมะนาว

ตอบ：ในห้องเซิร์ฟเวอร์ที่มีความหนาแน่นสูงซึ่งมีสายแพตช์คอร์หลายหมื่นสาย สีเขียวมะนาวที่เป็นที่รู้จักอย่างสูงช่วยให้พนักงานปฏิบัติงานสามารถแยกแยะความแตกต่างจากสีน้ำของ OM3/OM4 อย่างเคร่งครัด ซึ่งช่วยลดเวลาในการติดตามสายเคเบิลได้อย่างมาก และความเสี่ยงของการหยุดชะงักทางธุรกิจจากการถอดปลั๊กโดยไม่ตั้งใจ

ถาม：OM5 จำเป็นหรือไม่เมื่อใช้งานอีเธอร์เน็ตความเร็วสูงพิเศษ 400G หรือ 800G

ตอบ: ไม่บังคับ ขึ้นอยู่กับเส้นทางเทคโนโลยีของตัวรับส่งสัญญาณ ภายใต้โปรโตคอล SR8 แบบแชนเนลเดี่ยว ระยะห่างทั้ง OM4 และ OM5 จะหดตัวลงเหลือ 50-100 เมตร เฉพาะเมื่อใช้โปรโตคอลสองทิศทางแบบหลายความยาวคลื่น เช่น SR4.2 เท่านั้นที่จะเปิดใช้งานข้อได้เปรียบด้านย่านความถี่กว้างของ OM5 ซึ่งบรรลุผลการเข้าถึงเพิ่มเติม 50% เมื่อเทียบกับ OM4.