ยุค 6G: ความท้าทายด้านแบนด์วิดท์และแนวทางแก้ไขสำหรับทรานส์ซีเวอร์ออปติคัล

🌐 ความต้องการแบนด์วิดท์ในยุค 6G

เครือข่าย 6G
คาดว่าจะสามารถส่งข้อมูลได้ อัตราการส่งข้อมูลสูงสุดถึง 1 Tbps ต่างจากเลเซอร์แบบ Fabry–Pérot ซึ่งพึ่งพากระจกปลายเพื่อการฟีดแบ็กและปล่อยแสงหลายความยาวคลื่น (แบบหลายโหมด) DFB เลเซอร์จะกดโหมดข้างเคียงและให้ผลลัพธ์แบบ ความล่าช้าต่ำกว่าหนึ่งมิลลิวินาที, ซึ่งส่งผลให้เกิดความต้องการโครงสร้างพื้นฐานการสื่อสารด้วยแสงอย่างไม่เคยมีมาก่อน.
เมื่อเปรียบเทียบกับ 5G แล้ว 6G จะนำมาซึ่ง:

• การเพิ่มอัตราการรับส่งข้อมูลต่อผู้ใช้ 10 เท่า

• ความถี่ในการทำงานที่สูงขึ้น (สูงสุดถึงแถบ THz)

• โหนดการประมวลผลแบบขอบ (edge computing) ที่มีความหนาแน่นสูงมาก และ MIMO จำนวนมาก

สิ่งนี้ส่งผลให้เกิด การเติบโตแบบทวีคูณของปริมาณการจราจรในระบบ fronthaul, midhaul และ backhaul, ซึ่งจำเป็นต้องให้ตัวรับ-ส่งสัญญาณแสง (optical transceivers) รองรับ การส่งข้อมูลที่มีแบนด์วิดท์สูงมาก ความล่าช้าต่ำ และใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ.

🌐 ความท้าทายหลักด้านแบนด์วิดท์สำหรับตัวรับ-ส่งสัญญาณแสง

● การเพิ่มอัตราการรับส่งข้อมูลต่อช่องทาง (lane)

ปัจจุบัน 400G/800G (โดยใช้การมอดูเลตแบบ PAM4) กำลังเข้าใกล้ขีดจำกัด ด้านแบนด์วิดท์และความหนาแน่นของพลังงาน.
เครือข่าย 6G น่าจะต้องการ โมดูลแสงขนาด 1.6T และ 3.2T, โดยความเร็วต่อช่องทาง (per-lane) จะสูงถึง 200–400 Gbps, ซึ่งทำให้ส่วนประกอบไฟฟ้าและแสงที่มีอยู่ปัจจุบันถูกผลักดันให้เข้าใกล้ขีดจำกัดทางกายภาพ.

● ความสมบูรณ์ของสัญญาณและการสูญเสียสัญญาณในช่องทาง

ที่ความเร็วระดับเทราบิต, การลดทอนสัญญาณ (signal attenuation), การกระจายตัวของสัญญาณ (dispersion) และ การรบกวนระหว่างช่องสัญญาณ (crosstalk) กลายเป็นปัญหาสำคัญ การรักษาอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน (SNR) ให้สูงในเส้นทาง PCB และช่องทางใยแก้วนำแสง จำเป็นต้องปรับปรุง:

• เทคนิคการปรับสมดุลสัญญาณ (equalization) และการเน้นสัญญาณล่วงหน้า (pre-emphasis)

• วัสดุ PCB ที่มีการสูญเสียต่ำ

• การบรรจุภัณฑ์แสงขั้นสูง (Co-Packaged Optics, CPO)

● ประสิทธิภาพด้านพลังงาน

เมื่ออัตราการรับส่งข้อมูลเพิ่มขึ้น, พลังงานต่อบิต เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว.
เครือข่าย 6G จำเป็นต้องสมดุลระหว่าง แบนด์วิดท์สูงกับความยั่งยืน, ซึ่งเป็นความท้าทายต่อการออกแบบแบบดั้งเดิมที่ใช้ DSP และผลักดันให้มีการนำไปใช้ การมอดูเลตที่ใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ และ โฟโตนิกส์แบบบูรณาการ (integrated photonics).

● การจัดการความร้อน

เครื่องยนต์แสงความเร็วสูงสร้างความร้อนจำนวนมาก.
หากไม่มีเส้นทางการถ่ายเทความร้อนที่เหมาะสม, การเปลี่ยนแปลงความยาวคลื่นจากอุณหภูมิ (temperature-induced wavelength drift) อาจทำให้คุณภาพสัญญาณลดลง การระบายความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพและ การทำความเย็นแบบบูรณาการ (co-packaged cooling) จึงกลายเป็นสิ่งจำเป็น.

🌐 แนวทางแก้ไขเชิงเทคโนโลยีสำหรับแบนด์วิดท์แสงในยุค 6G

◆ แสงแบบบูรณาการร่วมกับชิป (Co-Packaged Optics: CPO)

CPO ผสานรวมเครื่องยนต์แสงโดยตรงเข้ากับ ASIC ตัวสวิตช์ ทำให้ลดการสูญเสียและลดการใช้พลังงานของ I/O แบบไฟฟ้าได้อย่างมาก.
ถือว่าเป็น ปัจจัยหลักที่สนับสนุนการเชื่อมต่อแสงระดับ 1.6T+ สำหรับศูนย์ข้อมูลและหน่วยประมวลผลฐาน (BBUs) ของเครือข่าย 6G.

◆ การผสานรวมโฟโตนิกส์บนซิลิคอน

ซิลิคอนโฟโตนิกส์ (SiPh) รวมฟังก์ชันออปติคัลและอิเล็กทรอนิกส์ไว้บนชิปเดียว รองรับ:

• มีความหนาแน่นของพอร์ตสูงกว่า

• ความเสถียรทางความร้อนที่ดีขึ้น

• การผลิตจำนวนมากอย่างมีประสิทธิภาพด้านต้นทุน
  เป็นพื้นฐานของ เครื่องรับ-ส่งสัญญาณรุ่นถัดไป 800G / 6T สถาปัตยกรรม.

◆ การมอดูเลตและการเข้ารหัสขั้นสูง

ย้ายออกจาก PAM4 แล้ว 6G อาจใช้:

• การมอดูเลตแบบโคฮีเรนต์ (QPSK, เช่น 16-QAM) สำหรับการเชื่อมต่อระยะไกลในส่วน fronthaul

• การปรับรูปแบบจุดสัญญาณแบบความน่าจะเป็น (PCS) เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้แบนด์วิดท์

• การเท่าเทียมแบบปรับตัวที่ควบคุมโดย DSP เพื่อปรับการใช้พลังงานแบบไดนามิก

◆ การมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความยาวคลื่นและแบ่งพื้นที่

เพื่อขยายความสามารถของเส้นใยแก้วนำแสง, WDM (การแยกความยาวคลื่น) และ การมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งพื้นที่ (SDM) จะทำงานร่วมกัน ทำให้สามารถส่งผ่านข้อมูลหลายเทราบิตผ่านเส้นใยกายภาพจำนวนน้อยลง.

◆ การจัดการเครือข่ายออปติคัลอัจฉริยะ

ด้วยโครงสร้างพื้นฐานแบบ AI-native ของ 6G, การจัดการเครื่องรับ-ส่งสัญญาณแบบขับเคลื่อนด้วย AI จะตรวจสอบกำลังสัญญาณออปติคัล อัตราความผิดพลาดของบิต (BER) และอุณหภูมิแบบเรียลไทม์ — ทำนายความล้มเหลวและปรับพารามิเตอร์โดยอัตโนมัติเพื่อรักษาความน่าเชื่อถือ.

🌐 โซลูชันเครื่องรับ-ส่งสัญญาณออปติคัล LINK-PP สำหรับความพร้อมใช้งานของ 6G

ลิงก์-พีพี กำลังจัดการกับความท้าทายด้านแบนด์วิดท์ของ 6G ผ่าน อุปกรณ์ส่ง-รับสัญญาณแสงประสิทธิภาพสูง และ โซลูชันอีเธอร์เน็ตแบบแม่เหล็ก, ที่ออกแบบมาสำหรับทั้งสภาพแวดล้อมโทรคมนาคมและศูนย์ข้อมูล.

ผลิตภัณฑ์ที่รองรับ 6G ที่โดดเด่น:

• LS-CW3110-40I ของ LINK-PP — โมดูล SFP+ ที่รองรับ CPRI/eCPRI สำหรับเครือข่าย fronthaul ความเร็ว 10G

• LS-SM3125-40I— เครื่องรับ-ส่งสัญญาณออปติคัลความเร็ว 25G รองรับการเข้าถึงวิทยุรุ่นถัดไป

• LQ-M85100-SR4C — เครื่องรับ-ส่งสัญญาณออปติคัลความเร็ว 100G ระยะสั้นที่ปรับแต่งสำหรับการประมวลผลขอบแบบต่ำหน่วงเวลา

• ที่กำลังจะเปิดตัว โมดูลความเร็ว 400G/800G — สร้างบนแพลตฟอร์มโฟโตนิกส์ซิลิคอน พร้อมการมอดูเลตแบบ PAM4 และการออกแบบที่ใช้พลังงานต่ำ

ผลิตภัณฑ์เหล่านี้มอบ:

• ความสามารถในการส่งข้อมูลสูงพร้อมการสูญเสียสัญญาณน้อยที่สุด

• ความน่าเชื่อถือระดับอุตสาหกรรม (–40°C ถึง +85°C)

• ความเข้ากันได้กับ โปรโตคอลที่รองรับ 6G eCPRI และ CPRI

🌐 มุมมองในอนาคต

วิสัยทัศน์ของ 6G ที่ว่าด้วย การเชื่อมต่อที่ชาญฉลาด สมจริง และครอบคลุมทุกที่ จะกำหนดบทบาทของชั้นออปติคัลใหม่ในฐานะองค์ประกอบสำคัญที่ขับเคลื่อนการประมวลผลแบบกระจายและระบบสื่อสารที่ขับเคลื่อนด้วย AI.
เพื่อตอบสนองความต้องการระดับเทราบิต เครื่องรับ-ส่งสัญญาณออปติคัลจำเป็นต้องพัฒนาไปสู่ สถาปัตยกรรมที่บูรณาการ ปรับตัวได้ และยั่งยืน.

ด้วยนวัตกรรมอย่างต่อเนื่องในด้าน แม่เหล็ก เครื่องรับ-ส่งสัญญาณ และองค์ประกอบเครือข่าย, ลิงก์-พีพี กำลังอยู่ในตำแหน่งที่จะมีบทบาทสำคัญในการสร้าง โครงสร้างพื้นฐานออปติคัลของเครือข่าย 6G.

---

อ่านเพิ่มเติม:

• เครือข่าย 6G — ภาพรวมโดยละเอียด

• eCPRI (อินเทอร์เฟซวิทยุสาธารณะร่วมแบบปรับปรุง) และ 5G Fronthaul

• SDM กับ WDM: ความแตกต่างที่สำคัญในการสื่อสารด้วยแสง

• สิ่งที่คุณควรรู้เกี่ยวกับการมอดูเลต QPSK: พื้นฐานและข้อได้เปรียบ

• อุปสรรคด้านเทคนิคสำหรับตัวรับส่งสัญญาณแสงความเร็ว 1.6T และการปฏิวัติของขั้วต่อ

• โมดูลแสง CPO คืออะไร และเหตุใดจึงสำคัญ

• การรบกวนระหว่างสาย (Crosstalk): นิยาม สาเหตุ ประเภท และผลกระทบ

ผู้เขียน: ทีมบรรณาธิการเทคนิค LINK-PP