53
กรมชลประทาน กระทรวงเกษตรและสหกรณ โครงการศึกษาดานสารสนเทศ เรื่อง Smart Network โดย นายสมนึก จิระศิริโสภณ ศูนยเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร ประจําปงบประมาณ ๒๕๕๙

Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

  • Upload
    others

  • View
    6

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

กรมชลประทาน

กระทรวงเกษตรและสหกรณ

โครงการศึกษาดานสารสนเทศ

เร่ือง

Smart Network

โดย

นายสมนึก จิระศิริโสภณ

ศูนยเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร

ประจําปงบประมาณ ๒๕๕๙

Page 2: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

บทสรุปสําหรับผูบริหาร (Executive Summary) โดย ผูเชี่ยวชาญดานเทคโนโลยีและระบบสารสนเทศ

๑ ช่ือเรื่อง “Smart Network” ๒ ความสําคัญของปญหา

โครงสรางพ้ืนฐานของระบบคอมพิวเตอรและเครือขาย เปนพ้ืนฐานท่ีสําคัญท่ีจะผลักดันใหDigital Economy เติบโตไดอยางยั่งยืนและม่ันคง การสรางโครงสรางพ้ืนฐานท่ีดีจะตองทําใหเหมาะ สมกับขนาดและลักษณะของการดําเนินงานขององคกร ซ่ึงการได เรียนรูเทคโนโลยีใหมๆ และไดเห็นตัวอยางการวางโครงสรางพ้ืนฐานของหนวยงานขนาดใหญ จะเปนตนแบบท่ีดีในการวางพ้ืนฐานใหกับ Digital Economy ในหนวยงานของตนเอง ๓ วัตถุประสงคการศึกษา ก) เพ่ือศึกษาหลักการ แนวคิด และเทคโนโลยีของ Smart Network ข) เพ่ือเสนอแนวทางการนําเทคโนโลยีของ Smart Network มาประยุกตใชในเรื่องของการวางแผนปรับปรุงระบบเครือขายภายในของกรมชลประทาน ท้ังนี้เพ่ือเพ่ิมความรวดเร็วในการใชงานตลอดจนเพ่ิมประสิทธิภาพในการบริหารระบบเครือขายภายใน ๔ กรอบแนวคิดการศึกษา การศึกษาในเรื่อง Smart Network ดําเนินการเปนข้ันตอน ดังนี้

๑. รวบรวมขอมูลเบื้องตนจากเอกสารบทความทางวิชาการจากแหลงขอมูลตางๆ ท่ีนาเชื่อถือ ๒. นํามาเรียบเรียงเนื้อหาใหเขาใจงาย เพ่ือใหผูสนใจทานอ่ืนๆ ไดเรียนรูเทคโนโลยีดังกลาว ๓. กําหนดกรอบปญหา และประเด็นท่ีตองดําเนินการ เพ่ือใชวางแผนปรับปรุงระบบเครือขาย ๔. กําหนดขอเสนอแนะเชิงนโยบาย และขอเสนอแนะเชิงเทคนิค แกผูบริหารกรมชลประทาน

๕ วิธีการศึกษา การศึกษาครั้งนี้เปนการศึกษาเอกสาร (Documentary Research) โดยอาศัยขอมูลทุติยภูมิจากบทความตางๆ ในเว็บไซต ตลอดจนเอกสารบทความ งานวิจัยตางๆ ท่ีเก่ียวของ เพ่ือวิเคราะหและสรุปผลการศึกษา ๖ ผลการศึกษา ผลการศึกษา สามารถสรุปเปนแนวทางเสนอผูบริหาร หรือผูท่ีเก่ียวของของศูนยเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร เพ่ือดําเนินการในเรื่องตางๆ ดังตอไปนี้

- ใชเปนขอมูลศึกษาใหคณะทํางานโครงการปรับปรุงระบบเครือขายภายใน

- ตรวจสอบการเลือกใชเทคโนโลยี Smart Network ท่ีเหมาะสมกับระบบเครือขายภายใน

ของกรมชลประทาน และจัดทํารายละเอียดแผนการปรับปรุงระบบและบรรจุโครงการไว

ในแผนปฏิบัติการดิจิทัลของกรมชลประทาน (แผนแมบทเทคโนโลยีสารสนเทศ เดิม)

Page 3: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

- ดําเนินการจัดหาและติดตั้งอุปกรณตางๆ (หากไดรับงบประมาณในการดําเนินการ)

- ประเมินผลโครงการปรับปรุงและรายงานผลตอไป (หากไดรับงบประมาณในการดําเนินการ)

๗ ปจจัยแหงความสําเร็จ การดําเนินการตามขอเสนอขางตนใหเปนไปตามเปาหมายท่ีกําหนดไว จําเปนตองมีปจจัยแหงความ สําเร็จ ดังตอไปนี้

๑ การสนับสนุนงบประมาณในการจัดหาระบบหรืออุปกรณตามเทคโนโลยีท่ีเกิดข้ึนใหม ซ่ึงไดผานการศึกษาพิจารณาแลวเห็นวามีประโยชนตอการดําเนินงานของกรมชลประทานจริง

๒ การสนับสนุนงบประมาณในการพัฒนา/ฝกอบรมบุคคลากรของศูนยเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร ในดานเทคโนโลยีท่ีเกิดข้ึนใหมอยูตลอดเวลา

๓ ความตอเนื่องและระยะเวลาในการปรับเปลี่ยน การสรางการยอมรับ รวมถึงแสดงใหเห็นผลดีท่ีเกิดข้ึนอยางเปนรูปธรรม

๔ การจัดฝกอบรม/สัมมนาบุคลากรหนวยงานอ่ืนๆ ของกรมฯ เพ่ือเสริมสรางความรู ความเขาใจเบื้องตนในการใชงานตามเทคโนโลยีดังกลาว

๕ ประเมินผล และ ปรับปรุงขอบกพรองตางๆ ท่ีพบ เพ่ือใหมีความสมบูรณยิ่งข้ึนตอไป

Page 4: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

คํานํา

เครือขายอัจฉริยะ (Smart Network) เปนอีกข้ันหนึ่งของการพัฒนาระบบเครือขายและการใช

ประโยชนจากอินเตอรเน็ตในดานเศรษฐกิจและสังคม โดยเปนความจําเปนพ้ืนฐานของเทคโนโลยีหลักสาม ประการ อันไดแก การเชื่อมตออุปกรณตางๆ (Internet of Things, IoT), เทคโนโลยีขอมูลปริมาณมหาศาลท่ีเรียกวา “Big Data” และเทคโนโลยีประมวลผลท่ีมีประสิทธิภาพพรอมจะขยายตัวและยืดหยุนแบบ “Cloud Computing” สามเสาหลักของเทคโนโลยีท่ีจะเกิดข้ึนในยุคปจจุบันนี้ จะนําไปสูการเชื่อมตออินเทอรเน็ตแบบทุกหนทุกแหงได (pervasive) ได

โครงการศึกษาดานสารสนเทศเรื่อง “Smart Network” ฉบับนี้ จึงมีจุดประสงคเพ่ือศึกษาและหาแนวทางการนําเทคโนโลยีของเครือขายอัจฉริยะ มาประยุกตใชในเรื่องของการวางแผนปรับปรุงระบบเครือขายภาย ในของกรมชลประทาน ซ่ึงจะมีจํานวนอุปกรณในระบบเครือขายเพ่ิมมากข้ึนในทุกๆ ป ท้ังนี้เพ่ือเพ่ิมประสิทธิ ภาพในการบริหารระบบเครือขายภายใน และเพ่ิมความรวดเร็วในการใชงาน สําหรับผูใชในหนวยงานตางๆ ใหเกิดความพึงพอใจไดสูงสุด

นายสมนึก จิระศิริโสภณ ผูเชี่ยวชาญดานเทคโนโลยีและระบบสารสนเทศ

ศูนยเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร กรมชลประทาน มิถุนายน ๒๕๕๙

Page 5: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

สารบัญ หนาท่ี ก

สารบัญ

หนา

บทท่ี ๑ ขอมูลท่ัวไป ๑ ความเปนมา ๑ คําจํากัดความ ๑ คุณสมบัติพ้ืนฐานของ Smart Network ๑ รองรับการเชื่อมตออุปกรณจํานวนมหาศาล ๑ รองรับขอมูลปริมาณมหาศาล ๒ ประมวลผลขอมูลขนาดใหญ ๓ จัดระดับความสําคัญของขอมูลได ๔ มีระบบตรวจสอบการทํางาน ๔ เรียนรูและปรับปรุงระบบไดดวยตนเอง ๕ บทสรุปของระบบเครือขายอัจฉริยะ ๕

บทท่ี ๒ Software-Defined Network ๖ ขอจํากัดของเทคโนโลยีเครือขายในปจจุบัน ๖ SDN คืออะไร? ๗ ประวัติและพัฒนาการของ SDN ๘ รูปแบบ SDN ๘ โครงสรางของ SDN ๑๐ ผลท่ีไดจากการใชงาน SDN ๑๓

แนวโนมและบทสรุปของ SDN ๑๓ บทท่ี ๓ เทคโนโลยี ๑๐๐ – ๔๐๐ Gigabit ๑๕

ทําความรูจักกับเทคโนโลยี ETHERNET 40 และ 100 GBE ๑๖ Gigabit Ethernet (100GbE) และ 40 Gigabit Ethernet (40GbE) ๑๖ ใครบางท่ีตองใชเทคโนโลยีนี้ ๑๖ มาตรฐานท่ีเก่ียวของ ๑๗ 40G Port Type ๒๐ การอินเตอรเฟซระดับชิพกับชิพ และระดับชิพกับโมดูล ๒๑ มาตรฐาน Connector ท่ีใช ๒๒ มาตรฐานของ 100G Optical Module ๒๒

๔๐๐ Gigabit Ethernet ๒๖ บทท่ี ๔ มองไปสูอนาคตดวยเทคโนโลยี ๕G ๓๐

๔.๑ คลื่นลูกถัดไปแหงสังคมดิจิตอล ๓๐ ๔.๑.๑ การเปลี่ยนภูมิภาพของระบบโทรคมนาคม ๓๐ ๔.๑.๒ นวัตกรรมของอินเทอรเน็ต ๓๑ ๔.๑.๓ ความฉับพลันและความสามารถในการปรับตัว ๓๑

Page 6: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

สารบัญ หนาท่ี ข

๔.๒ ความทาทายและความตองการ ๓๑ ๔.๒.๑ เมืองฉลาด (Smart cities) ๓๒ ๔.๒.๒ ความตองการประสิทธิภาพท่ีมีความซับซอน ๓๒ ๔.๒.๓ ผลกระทบตอสเปคตรัม ๓๓ ๔.๓ ตัวขับเคลื่อนเทคโนโลยีท่ีสําคัญและนวัตกรรม ๓๓ ๔.๓.๑ พัฒนาการอันยิ่งใหญท่ีมีความจําเปน ๓๔ ๔.๓.๒ สถาปตยกรรมเสมือนจริง ๓๕ ๔.๓.๓ การเขาถึงสเปคตรัมท้ังหมด ๓๕ ๔.๔ Timeline ๓๕ ๔.๕ สรุป ๓๖

บทท่ี ๕ การเตรียมความพรอมของกรมชลประทาน ๓๗ การนํา SDN มาใชในกรมชลประทาน ๓๗ ผลการศึกษา ๓๗ ปจจัยแหงความสําเร็จ ๓๘

ภาคผนวก

ก แนวคิดการทํา Software Defined Network ดวย Cisco ACI ๔๑

แหลงอางอิงขอมูล ๔๗

Page 7: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

บทท่ี ๑ ขอมูลท่ัวไป หนาท่ี ๑

บทที่ ๑ ขอมูลทั่วไป

ความเปนมา การเปลี่ยนชีวิตแบบเกาสูชีวิตท่ี Smart เปนผลมาจากแรงกดดันจากเทคโนโลยีอุบัติใหม ทําใหเกิดการเปลี่ยนแปลงทางสังคม ชีวิต การทํางาน ผูคนตองการคุณภาพชีวิต สิ่งแวดลอม และการบริการท่ีดีข้ึน การคา การตลาด การบริการท่ีเปลี่ยนไปสูรูปแบบเศรษฐกิจดิจิทัล 0 แนวโนมเทคโนโลยีอุบัติใหมท่ีมีผลทําใหการใช Smart เทคโนโลยีในการทําใหผูคนเปน 0 Smart People มีชีวิตในรูปแบบ0 Smart Living ภายในเมือง 0 Smart Cities ท่ีสามารถเคลื่อนยายไดแบบ 0 Smart Mobility ภายใตระบบเศรษฐกิจแบบ 0 Smart Economy - Digital Economy Smart Governance การใชเทคโนโลยีเพ่ือรองรับ 0 Digital Economy

และกรณีศึกษาสําหรับการตอบรับแรงกดดันจากเทคโนโลยีอุบัติใหม

คําจํากัดความ " Smart" คือความสามารถของแอปพลิเคชั่น หรือ บริการท่ีจะ - สามารถเรียนรูจากสถานการณกอนหนานี้ได - สามารถสื่อสาร ผลของสถานการณปจจุบันไปยังอุปกรณอ่ืนๆ และผูใชได - สามารถเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมใหดีท่ีสุด และเหมาะสมกับสถานการณปจจุบันได

อุปกรณหลากหลายมีการเชื่อมตออยางชาญฉลาดและสื่อสารกับอุปกรณอ่ืนๆ ผาน Cloud ผูใช smarter network ประกอบดวย Software/Hardware เพ่ือท่ีจะสามารถรองรับอุปกรณพันลานชิ้นท่ีจะสงผานขอมูลระหวางกันเปนจํานวนลานลานรายการ (transactions) ได

“Smart networks สามารถมองไดวาเปนข้ันตอไปของการพัฒนาและใชงาน Internet เพ่ือรองรับเศรษฐกิจดิจิทัลและกิจกรรมทางเครือขายสังคม (social activities)”

คุณสมบัติพ้ืนฐานของ Smart Network Smart Network หรือระบบเครือขายอัจฉริยะนั้น จะเปนระบบเครือขายท่ีสามารถรองรับการใชงาน

อยางกาวกระโดดของการใชงานระบบเครือขายในยุคปจจุบันได โดยท่ัวไปแลวจะมีคุณสมบัติพ้ืนฐานดังตอไปนี้

- รองรับการเชื่อมตออุปกรณจํานวนมหาศาล - รองรับขอมูลปริมาณมหาศาล - ประมวลผลขอมูลขนาดใหญ - จัดระดับความสําคัญของขอมูลได - มีระบบตรวจสอบการทํางาน - เรียนรูและปรับปรุงระบบไดดวยตนเอง

รองรับการเช่ือมตออุปกรณจํานวนมหาศาล ในปจจุบันนี้มีการเชื่อมตออุปกรณจํานวนมหาศาลเขาสูระบบเครือขายในลักษณะท่ีเรียกวา Internet of Things, IoT หรือ Internet of Everything, IoE ดังนั้นระบบเครือขายอัจฉริยะนั้นจะตองสามารถรองรับ

Page 8: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

บทท่ี ๑ ขอมูลท่ัวไป หนาท่ี ๒

การเชื่อมตออุปกรณจํานวนมหาศาลได โดยระบบเครือขายอัจฉริยะจะตองมีชองทางในการเชื่อมตอจํานวนมาก และสามารถรองรับการเชื่อมตอไดอยางหลากหลายท้ังแบบมีสายและไรสาย

จากเดิมนั้นการดูแลระบบเครือขายจะดูแลเฉพาะอุปกรณเชื่อมตอแบบมีสายท่ีตองเดินสายสัญญาณจากอุปกรณเหลานั้นมายังอุปกรณเครือขาย อยางเชน เครื่องคอมพิวเตอรตั้งโตะ เครื่องพิมพ ฯลฯ ซ่ึงการเชื่อมตอของอุปกรณท่ีตองใชงานนี้จะมีการเพ่ิมข้ึนในอัตราสวนคงท่ี หรืออาจจะไมคอยมีการเพ่ิมอุปกรณเลย แตในระยะหลังนี้อุปกรณท่ีเชื่อมโยงแบบไรสาย เชน โทรศัพทมือถือ แท็บเล็ต โนตบุก ฯลฯ กลับมีการเชื่อมตอเขาสูระบบเครือขายดวยอัตรากาวกระโดด และมีจํานวนอุปกรณเหลานี้มากกวาอุปกรณเดิมท่ีเชื่อมตอผานสายเสียอีก จนกลายเปนอุปกรณหลักท่ีเชื่อมโยงเขาสูระบบเครือขายไปแลว นอกจากนี้อุปกรณไฟฟาตางๆ ก็เริ่มมีความสามารถท่ีจะเชื่อมตอเขากับระบบเครือขายในลักษณะท่ีเชื่อมตอแบบไรสายไดอีกดวย เรียกวาทุกสิ่งทุกอยางท่ีเปนอุปกรณอํานวยความสะดวกในปจจุบันนี้ มีความสามารถในการเชื่อมตอเขากับระบบเครือขายท้ังสิ้น ทําใหระบบเครือขายอัจฉริยะนั้นตองมีความสามารถในการรองรับการเชื่อมตออุปกรณมหาศาลนี้ไปดวย ถึงแม วาระบบเครือขายของเราไมไดเชื่อมตอกับอุปกรณตางๆ โดยตรง แตถาหากเครือขายของเราเชื่อมตอกับระบบอินเตอรเน็ตแลว ก็จะเปนชองทางในการเชื่อมตอกับอุปกรณอ่ืนๆ ท่ัวโลกซ่ึงจะมีปริมาณอยูมหาศาล ระบบเครือขายของเราก็จะตองมีความสามารถรับสงขอมูลกับอุปกรณจํานวนมหาศาลเหลานี้ไปดวย จึงมีความจําเปนตองนําระบบเครือขายอัจฉริยะเขามาใชงาน

รองรับขอมูลปริมาณมหาศาล เนื่องจากมีอุปกรณจํานวนมหาศาลเชื่อมตอเขาสูระบบเครือขายก็จะทําใหเกิดขอมูลจํานวนมหาศาลข้ึนในระบบเครือขายดวยเชนกัน ซ่ึงการเชื่อมตอของอุปกรณมหาศาลเหลานี้จะไมเกิดประโยชนใดๆ ข้ึนเลยหากไมมีการสรางขอมูลข้ึนมาหรือไมมีการรับสงขอมูลระหวางกัน ซ่ึงหากมีการเชื่อมตออุปกรณเขามาในระบบแลวไมมีการสงขอมูลหรือไมมีการสรางขอมูลจากอุปกรณเหลานั้นก็จะเหมือนกับวาไมมีการเปดใชงานอุปกรณนั้น การเชื่อมตอก็จะไมเกิดประโยชนใดๆ

Page 9: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

บทท่ี ๑ ขอมูลท่ัวไป หนาท่ี ๓

ดังนั้นเม่ือเชื่อมตออุปกรณเขาสูระบบเครือขายแลวก็ตองมีการรับสงขอมูลเกิดข้ึนและเม่ือมีอุปกรณจํานวนมหาศาลขอมูลท่ีเกิดข้ึนก็จะมีปริมาณมหาศาลไปดวย ท้ังนี้ขอมูลท่ีเกิดจากการเชื่อมตอนี้จะเกิดข้ึนอยูตลอดเวลาถึงแมวาจะไมมีการใชงานอุปกรณเหลานั้นก็ตาม อุปกรณตางๆ ก็จะมีการสงขอมูลออกมา เชน สถานะภาพของอุปกรณ การยืนยันการมีตัวตนอยูของอุปกรณฯลฯ จะเห็นไดวาถึงแมไมมีการใชงานจากผูใชงาน อุปกรณตางๆ ก็จะมีการสงขอมูลออกมาในระบบเครือขาย ทําใหปริมาณขอมูลในระบบเครือขายมีจํานวนมหาศาล ซ่ึงระบบเครือขายอัจฉริยะจะตองมีเทคโนโลยีและกระบวนการท่ีสามารถรองรับ และบริหารจัดการกับขอมูลเหลานี้ไดอยางมีประสิทธิภาพ

ประมวลผลขอมูลขนาดใหญ และเนื่องจากขอมูลท่ีเกิดข้ึนในระบบเครือขายมีจํานวนมากมายมหาศาลและเกิดข้ึนตลอดเวลาเหมือน กับสายน้ําไหล หากไมมีการนําขอมูลเหลานี้มาบริหารจัดการหรือหาประโยชนก็จะเปนการสูญเสียอยางมากในระบบเครือขาย ซ่ึงการหาประโยชนจากขอมูลท่ีเกิดข้ึนในลักษณะของสายน้ําไหลนี้ ก็จะตองใชความสามารถในการประมวลผลของระบบเครือขายอัจฉริยะท่ีตองสามารถบริหารจัดการ และประมวลขอมูลขนาดใหญอยางนี้ไดอยางรวดเร็วและทันเหตุการณ

Page 10: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

บทท่ี ๑ ขอมูลท่ัวไป หนาท่ี ๔

จะเห็นไดวาในระบบเครือขายอัจฉริยะนั้นไมใชแคเชื่อมตอกับอุปกรณจํานวนมากและสามารถรับสงขอมูลขนาดใหญไดเทานั้น แตจะตองสามารถประมวลผลขอมูลเหลานั้นไดดวย มิฉะนั้นระบบเครือขายก็จะเปรียบเสมือนทางผานของขอมูลเทานั้น ซ่ึงขอมูลท่ีระบบเครือขายอัจฉริยะสามารถประมวลผลไดนี้จะเปนประโยชนอยางมากในการดูแลระบบเครือขายเอง โดยสามารถประมวลผลไดวาขอมูลท่ีวิ่งในระบบเครือขายมีอะไรบาง ขอมูลอะไรท่ีเปนประโยชนในการดูแลระบบเครือขาย เปนตน

จัดระดับความสําคัญของขอมูลได ระบบเครือขายอัจฉริยะยังตองการคุณสมบัติท่ีสําคัญอีกอยางคือ ความสามรถในการจัดลําดับความ

สําคัญของขอมูล ซ่ึงหมายถึงการท่ีระบบเครือขายสามารถทําความเขาใจและรับรูไดวาขอมูลท่ีวิ่งอยูในระบบเครือขายนั้นมีความสําคัญแบบไหน มีลักษณะความตองการในการใชงานอยางไร และจะสามารถบริหารจัดการขอมูลเหลานั้นไดอยางไร ความสามารถดังกลาวนี้มีความจําเปนมาก ตัวอยางเชน หากมีขอมูลท่ีเปนจดหมายอิเล็กทรอนิกสและขอมูลท่ีเปน video call ถูกสงมาจากแหลงเดียวกัน ถาเปนระบบเดิมๆ ขอมูลท่ีสงออกมากอนก็จะถูกสงไปกอน ฃขอมูลท่ีถูกสงมาภายหลัง (First in First out) ทําใหอาจเกิดเหตุการณท่ีวา อีเมลถูกสงไปกอนอยางรวดเร็วแตวาผูรับยังไมไดเปดอานขอมูลก็ถูกสงไปรอเรียบรอยแลว แตในขณะท่ีขอมูล video call ถูกสงออกไปท่ีหลังขณะท่ีผูรับกําลังรอรับขอมูลอยู ก็จะทําใหรูสึกวาระบบเครือขายกระตุกหรือสงขอมูลไดชา เปนตน ระบบเครือขายอัจฉริยะจะสามารถเรียนรูไดวาควรใหความสําคัญกับขอมูล video call กอนขอมูลอีเมล โดยจัดสงขอมูล video call ออกไปกอนเปนชวงๆ เพ่ือไมใหผูรอรับขอมูล video call รูสึกวาระบบเครือขายติดขัด จากนั้นจึงคอยๆ สงขอมูลอีเมลออกไปท่ีละนอยจนครบ ซ่ึงจะทําใหการใชงานราบรื่นข้ึน

จะเห็นไดวาความสามารถในการจัดลําดับความสําคัญของขอมูลในระบบเครือขายอัจฉริยะนั้นจะทําใหดูเหมือนวาระบบเครือขายมีความเร็วมากข้ึนโดยไมตองเพ่ิมขนาดความเร็วของวงจรแตอยางใด ทําใหสามารถบริหารคาใชจายไดอยางเหมาะสมโดยท่ีไมตองแกปญหาการใชงานเครือขายโดยการขยายขนาดระบบหรือเพ่ิมระบบเทานั้นทําใหสามารถประหยัดงบประมาณไดเปนจํานวนมาก

มีระบบตรวจสอบการทํางาน ระบบตรวจสอบการทํางานท่ีมีอยูในระบบเครือขายอัจฉริยะนั้นมีความสําคัญและจําเปนอยางมาก เนื่องจากผูดูแลระบบไมสามารถท่ีจะคอยตรวจสอบอุปกรณทุกอุปกรณท่ีมีอยูในระบบเครือขายไดอยางท่ัวถึง ตองอาศัยตัวระบบเครือขายเองเปนผูตรวจสอบการทํางานของตัวเอง วาแตละสวนหรืออุปกรณมีการทํางานอยางไร เต็มความสามารถแลวหรือยัง หรือมีปญหาใดๆ เกิดข้ึนหรือไม

Page 11: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

บทท่ี ๑ ขอมูลท่ัวไป หนาท่ี ๕

จากการท่ีระบบเครือขายอัจฉริยะสามารถตรวจสอบการทํางานไดเองนั้น ทําใหผูดูแลระบบจะเปลี่ยนการทํางานจากการแกไขปญหาเฉพาะ เปนการวางแผนในการแกไขปญหาท่ีจะเกิดข้ึนลวงหนา ซ่ึงเปนการทํางานท่ีมีประสิทธิภาพมากข้ึนกวาเดิม

เรียนรูและปรับปรุงระบบไดดวยตนเอง

นอกจากจะตรวจสอบการทํางานไดเองแลว ระบบเครือขายอัจฉริยะยังมีความสามารถในการเรียนรูและปรับปรุงระบบไดดวยตัวเองดวย เหมือนกับมีฟงชั่นการทํางานของผูดูแลระบบในตัวเอง ซ่ึงจะคอยตรวจ สอบและแกไขปญหาไดดวยตัวเอง เชน ระบบเครือขายสามารถตรวจสอบปริมาณขอมูลท่ีวิ่งอยูในระบบเครือ ขายไดวาอยูในระดับปกติหรือไม หากมีการใชงานมากข้ึนกวาปกติ ระบบเครือขายสามารถท่ีจะเรียนรูการเปลี่ยนแปลงและสามารถแกไขได เชน เพ่ิมขนาดชองสัญญาณหรือจัดลําดับความสําคัญของขอมูลได ซ่ึงถือเปนการแกไขปญหาระบบเครือขายไดดวยตนเอง ตัวอยางท่ีเห็นประโยชนไดชัดก็คือ ระบบเครือขายอัจฉริยะนั้นสามารถสลับเสนทางการสงขอมูลไดหากมีอุปกรณหนึ่งอุปกรณใดเสียหาย เหมือนกับวาสามารถแกไขและปรับปรุงระบบเครือขายไดดวยตนเอง ทําใหลดภาระของผูดูแลระบบลงมาก แตการท่ีจะทําใหระบบเครือขายมีการเรียนรูและปรับปรุงระบบไดดวยตัวเองนั้น ตองมีการปอนขอมูลในการตัดสินใจและการแกปญหาใหกับระบบเครือขายดวย ซ่ึงก็จะเปนหนาท่ีของผูดูแลระบบเครือขาย

บทสรุปของระบบเครือขายอัจฉริยะ สําหรับผูดูแลระบบแลวคงตองยอมรับวาระบบเครือขายอัจฉริยะนั้นมีความสําคัญและจําเปนมาก และ

คงมีการนําเขามาทดแทนระบบเครือขายเดิมท่ีมีอยูอยางหลีกเลี่ยงไมได เนื่องจากจะตองนํามาใชในการจัดการกับอุปกรณท่ีเชื่อมตออยูเปนจํานวนมาก และตองนํามาใชจัดการกับขอมูลท่ีมหาศาลท่ีเกินกวาความสามารถของระบบเครือขายธรรมดาจะจัดการได สําหรับผูใชงานแลวคงไมมีผลกระทบใดๆ แตสําหรับผูดูแลระบบแลวจะตองปรับปรุงรูปแบบการทํางานใหม จากเดิมท่ีคอยรับปญหาและตามแกไขปญหาท่ีเกิดข้ึน ก็จะเปลี่ยนมาเปนการทํางานแบบวางแผนปองกันและแกไขปญหากอนท่ีจะเกิดปญหาข้ึนจริง ซ่ึงตองใชความรูความเขาใจในระบบเครือขายอยางลึกซ้ึงมากกวาเดิม โดยผูใชงานจะเปนผูไดรับประโยชนสูงสุด

Page 12: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

บทท่ี ๒ Software-defined Network หนาท่ี ๖

บทที่ ๒ Software-Defined Network

ขอจํากัดของเทคโนโลยีเครือขายในปจจุบัน การสนองความตองการของตลาดในปจจุบันใหเปนจริง เปนเรื่องท่ีเปนไปไมไดกับสถาปตยกรรม

เครือขายแบบดั้งเดิม เนื่องจากตองเผชิญกับการงบประมาณท่ีทรงตัวหรือลดลง แผนกไอทีขององคกรมีความพยายามอยางมากท่ีจะใชประโยชนใหไดมากท่ีสุดจากเครือขายของเขา โดยใชเครื่องมือการจัดการอุปกรณแบบตางๆ รวมท้ังกระบวนการทํางานดวยมือ สวนผูใหบริการเผชิญกับความทาทายเชนเดียวกับความตองการสําหรับความคลองตัว รวมท้ังปริมาณของ Bandwidth ท่ีตองใช กําไรไดถูกกัดเซาะโดยคาใชจายและตนทุนของอุปกรณท่ีเพ่ิมข้ึนและรายไดท่ีลดลง เนื่องจากสถาปตยกรรมของเครือขายปจจุบันไมไดถูกออกแบบมาเพ่ือใหรองรับความตองการของผูใชงาน องคกร รวมท้ังผูใหบริการ ไมเพียงเทานั้น นักออกแบบเครือขาย ยังไดเผชิญกับขอจํากัดของเครือขายในปจจุบัน เชน

• ความซับซอนท่ีนําไปสูภาวะหยุดนิ่ง: เทคโนโลยีเครือขายในปจจุบันประกอบข้ึนดวยชุดของโปรโตคอลท่ีไมไดทํางานตอเนื่องกัน เพ่ือท่ีจะเชื่อมตอ Hosts ตางๆ ท้ังในระยะใกลและไกล ดวยความเร็วและรูปแบบลักษณะการเชื่อมตอแบบตางๆ เพ่ือใหสามารถรองรับความตองการทางธุรกิจและทางเทคนิค ใน ๒ -๓ ทศวรรษท่ีผานมา ผูผลิตไดจัดพัฒนาโปรโตคอลของเครือขายใหมีประสิทธิภาพและความนาเชื่อถือสูง สามารถเชื่อมตอไดกวางขวางมากข้ึน รวมท้ังมีระบบรักษาความปลอดภัยท่ีเขมงวดมากข้ึน แตโปรโตคอลมีแนวโนมถูกใหแยกโดดเดี่ยว และตางก็มีไวใชเพ่ือแกปญหาการทํางานเฉพาะอยาง ผลก็คือกอใหเกิดขอจํากัดข้ันพ้ืนฐานซ่ึงไดแกความซับซอน ตัวอยางเชน หากตองการท่ีจะเพ่ิมหรือเคลื่อนยายอุปกรณออกไป ฝายไอทีอาจตองเขาไปเก่ียวของกับอุปกรณ Switches เราเตอร และ Firewall รวมท้ังกระบวนการพิสูจนสิทธิ์ตางๆ เปนตน รวมท้ังจะตองอัพเดท ACLs VLANs ตลอดจน Quality of Services (QoS) และกลไกท่ีทํางานภายใตโปรโตคอลตางๆ โดยใชเครื่องมือบริหารจัดการในระดับตางๆ รวมท้ังพิจารณาเรื่องการอัพเดท Version ของ Software ตลอดจนการปรับแตงรูปลักษณะการเชื่อมตอเครือขาย สิ่งตางๆเหลานี้ เปนความซับซอนท่ีทําใหเครือขายมีขอจํากัด และคอนขางจะอยูนิ่ง ไมยืดหยุนเทาท่ีควรจะเปน

• นโยบายท่ีไมสอดคลองกัน: เพ่ือท่ีจะจัดตั้งนโยบายการใชงานในระดับเครือขาย ฝายไอทีอาจตองจัดตั้งคาคอนฟกอุปกรณและกลไกการทํางานของระบบตางๆมากมาย นับรอยหรือพัน ตัวอยางเชน ทุกๆครั้งท่ีมีการติดตั้งระบบเพ่ิมเติม อาจตองใชเวลานับชั่วโมง หรือในบางครั้งอาจนานนับวัน สําหรับฝายไอทีท่ีจะตองคอนฟก ACLs ใหครอบคลุมท้ังเครือขาย และความซับซอนของเครือขายในปจจุบันไดทําให เปนเรื่องยากมากสําหรับฝายไอที ท่ีจะใชชุดของการทํางานท่ีเก่ียวกับการ access ระบบรักษาความปลอดภัย และ QoS รวมท้ังนโยบายอ่ืนๆ เพ่ือใหบริการแกผูใชงานประเภท Mobile ท่ีเพ่ิมข้ึน และยังผลใหเกิดชองโหวในระบบรักษาความปลอดภัย ปญหาความไมเขากับกฏกติกามาตรฐานตางๆ

• ไมสามารถขยายขนาดไดตามความเหมาะสม: เม่ือความตองการท่ีจะขยายขนาดของ Data Center มีเพ่ิมข้ึน เชนเดียวกันกับระบบเครือขาย อยางไรก็ดี เครือขายจะถูกเพ่ิมความซับซอนยิ่งข้ึน จากการเพ่ิมจํานวนของอุปกรณนับรอยนับพัน ท่ีทานจะตองจัดคอนฟกและบริหารจัดการกับมัน นอกจากนี้ฝายไอทียังจะตองพ่ึง พาอาศัยขอมูลการพยากรณรูปแบบของกระแสจราจร รวมท้ังกับปญหาของ Oversubscription (ปริมาณของผูเขามาใชงานมากกวา Bandwidth ท่ีใหบริการ) เพ่ือท่ีจะขยายขนาดของเครือขาย อยางไรก็ตาม Data Center ท่ีติดตั้ง Virtualization ในปจจุบัน กระแสจราจรมีลักษณะพลวัตร และแนนอนคือไมสามารถคาดการณได ผู

Page 13: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

บทท่ี ๒ Software-defined Network หนาท่ี ๗

ใหบริการรายใหญอยางเชน Google Yahoo และ Facebook ตองเผชิญกับความทาทายท่ีจะขยายระบบ ผูใหบริการเหลานี้ ใชอัลกอริธึมการประมวลผลเชิงขนานขนาดใหญ และตองเก่ียวของกับชุดของขอมูลจากผลการประมวลผลโดยรวม ซ่ึงเม่ือขนาดและขอบขายของแอพพลิเคชั่นของผูใชงานเพ่ิมข้ึน (ตัวอยาง เชน การทําดรรชนีเพ่ือสรางผลลัพธจากการคนหาบน World Wide Web แกผูใชบริการ) จํานวนของสิ่งท่ีตองเก่ียวของกับการประมวลผล รวมท้ังชุดของขอมูล ท่ีแลกเปลี่ยนกันไปมาระหวางโหนด ( Node) ของการประมวลผลอาจมีมากถึง Petabytes ผูใหบริการเหลานี้ ตองการเครือขายท่ีเรียกวา Hypersacale ท่ีจะใหประสิทธิภาพการทํางานสูง โดยประกอบดวยเครือขายและ Server ท่ีเชื่อมตอกันนับพัน/หม่ืน ลักษณะเชนนี้ การขยายขนาดไมสามารถทําไดโดยใชวิธีการทาง Manual

• การข้ึนตรงตอผูผลิต: ผูใหบริการรวมท้ังองคกรขนาดใหญ ตางก็มองหาโซลูชั่นใหมๆ ท่ีมีขีดความ สามารถและบริการท่ีสนองตอบตอความตองการทางธุรกิจ หรือผูใชงาน อยางไรก็ตาม ขีดความสามารถในการตอบสนองนี้ ไดรับอุปสรรคจากวงจรผลิตภัณฑของผูผลิต ท่ีมักมีระยะเวลา ๓ ปหรือมากกวา นอกจากนี้การขาดมาตรฐานกลาง รวมท้ัง Interface แบบเปดท่ีจํากัดความสามารถของผูปฏิบัติงานเครือขายในอันท่ีจะปรับแตงเครือขายใหเขากับสภาพแวดลอมขององคกรนั้นๆ และความไมเขากันระหวางความตองการของตลาดกับขีดความสามารถของระบบเครือขายนี้เองไดผลักดันใหอุตสาหกรรมถึงขีดสุด เพ่ือตอบสนองตอสถานการณเชนนี้ จึงมีการกําหนดสถาปตยกรรมท่ีเรียกวา Software Defined Networking (SDN) และกําลังไดรับการพัฒนาใหเปนมาตรฐานกลาง

SDN คืออะไร?

Software Defined Networking (SDN) เปนกระบวนทัศนใหมของเครือขายท่ีมีการแยก ระบบควบ คุม (Decoupling) หรือ ระบบบริการเครือขายออกจาก Hardware โดยเม่ือแตกอนการใหบริการเครือขายจะผูกติดกับระบบ Hardware ของเครือขาย แตสําหรับ SDN มีการจัดทํา Software Application เรียกวา Controller เพ่ือมาดูแลสวนนี้แทน

เม่ือ Packet เดินทางมาถึงอุปกรณ Switch บนเครือขาย กฏกติกาการทํางานของ Switch ภายใต การควบคุมของ Firmware บน Switch จะบอกแก Switch วา จะใหดําเนินการสงผาน (Forward) Packet นี้ออกไปท่ีใด และ Switch จะจัดสงทุกๆ Packet ไปยังจุดหมายปลายทางเดียวกัน โดยใชเสนทางเดียวกันโดยตลอด และปฏิบัติตอทุกๆ Packet ดวยวิธีการเดียวกัน สําหรับ Switch ท่ีชาญฉลาดระดับ Enterprise มีการออกแบบมาใหใชชิพประเภท Application-specific Integrated Circuits (ASICs) ซ่ึงเปน Switch ท่ีมีความฉลาดเพียงพอท่ีจะจดจํา Packet ชนิดตางๆไดดี และสามารถปฏิบัติตอ Packet ท่ีมีความแตกตางกันนี้ ดวยวิธีการท่ีตางกัน แต Switch ประเภทนี้มีราคาแพงมาก

เปาหมายของ SDN คือ ยอมใหวิศวกรเครือขายและผูดูแลระบบเครือขาย สามารถตอบสนองตอการเปลี่ยนแปลงทางธุรกิจไดอยางรวดเร็ว ภายใต SDN ผูบริหารจัดการระบบเครือขาย สามารถปรับแตงรูปโฉมของกระแสจราจรเครือขายจากศูนยควบคุมกลาง ซ่ึงเปนระบบหรือแผงควบคุมทาง Software โดยท่ีไมจําเปนเขาไปแตะตองแมแตตัว Switch และผูบริหารจัดการยังสามารถเปลี่ยนแปลงกฏการทํางานของ Switch ใดๆ ก็ไดบนเครือขายเม่ือตองการ และสามารถจัดลําดับความสําคัญ หรือลดระดับความสําคัญของ Packet ชนิดตางๆ ไดตามท่ีตองการ โดยใชมาตรการควบคุมในระดับหนึ่ง รูปลักษณะเชนนี้มีประโยชนตอสถาปตยกรรมของ Cloud Computing เนื่องดวยเหตุท่ีวามันยอมใหผูบริหารจัดการเครือขาย สามารถจัดการกับปริมาณและภาระตางๆ ของกระแสจราจรอยางมีประสิทธิผลและยืดหยุนกวา และในกรณีนี้ ผูบริหารเครือขายสามารถใช Switch ท่ีมีราคาถูกกวาและสามารถควบคุมกระแสจราจรไดดีกวาแตกอน

Page 14: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

บทท่ี ๒ Software-defined Network หนาท่ี ๘

SDN ในบางครั้งถูกขนานนามวา “ตัวปราบเซียน Cisco” เนื่องจากมันยอมใหวิศวกรเครือขาย สามารถ Support หรือบริการอุปกรณ Switch ท่ีมีอยูหลายๆแบรนดได ถึงแมวาจะใช ASIC ท่ีแตกตางกัน ปจจุบันนี้คุณลักษณะการทํางานท่ีไดรับความนิยมมากสําหรับจัดสราง SDN ไดแก Openflow และ Openflow จะชวยใหผูบริหารจัดการเครือขายสามารถควบคุมตารางเราติ้งจากระยะไกลได ประวัติและพัฒนาการของ SDN

SDN เปนผลพวงจากความพยายามในการพัฒนาแนวคิดดานเครือขายตั้งแตในชวงทศวรรษท่ี ๑๙๙๐ ซ่ึงในชวงเวลานั้น แนวคิดเก่ียวกับ Active Networking เกิดข้ึนมา โดยตอบโจทยท่ีวาเครือขายจะสามารถทําให “กําหนด” หรือ “สามารถโปรแกรม” (programmable) ไดอยางไร แนวคิดของ Active Networking คือการมองวาเครือขายนั้นสามารถท่ีจะเหมือนเครื่องคอมพิวเตอรตามปกติได ซ่ึงก็คือการท่ีผูดูแลระบบ/นักพัฒนา สามารถเขียนโปรแกรมเพ่ือเขาเรียกใชงานทรัพยากร ( resources) ของเครือขายใหไดเต็มท่ี วิธีการสําคัญคือการทําใหเครือขายมี API (Application Programming Interface) ในฐานะชองทางการเขาถึง และการถอดรหัส (De-multiplex) หัว Packet เพ่ือสงไปใหถูกท่ี ซ่ึงท่ีสุดท้ังสองอยางนี้อยูภายใตแนวคิดท่ีวาโครงสรางท้ังหมดของอุปกรณตางๆ จะตองถูกรวมกัน ( unified) จากนั้นจึงเริ่มมีแนวคิดในการแบงชั้นของเครือขาย โดยแบงออกเปน Control Plane ซ่ึงก็คือชั้นท่ีควบคุมเสนทางของขอมูล และ Data Plane ซ่ึงเปนชั้นของขอมูล (จะกลาวเพ่ิมเติมในภายหลัง) โดยอยูในชวงระหวางป ๒๐๐๐ ท่ีเริ่มมีแนวคิดดังกลาว โดยมองวา การมองลักษณะเครือขายแยกกันดังนี้ จะสงผลดีเพ่ือใหมีความคลองตัวในการบริหารและจัดการมากข้ึน ภายใตกรอบคิดเชนนี้ ชั้นท้ังสองท่ีแยกกันจะมีสวนท่ีประสานงานกันซ่ึงเปนสวนท่ีเปด และรวบรวมการควบคุมระบบเครือขายใหมาอยูในจุดเดียวกันท้ังหมด ซ่ึงกลายมาเปนแนวทางท่ีสําคัญสําหรับ SDN ซ่ึงก็คือแนวคิดของการมี API เปดซ่ึงประสานงานเขากับ control plane และ data plane ในการจัดการ และการจัดการแบบก่ึงรวมศูนยก่ึงกระจายตัว กลาวคือ ในแงหนึ่งเรารวมศูนยเพ่ือจัดการ แตในเวลาเดียวกันการรวมศูนยนี้จะตองปองกันไมใหเกิดความลมเหลวแบบจุดเดียว ( single point failure) อันจะนํามาซ่ึงการลมของระบบนั่นเอง แนวคิดท้ังสองมีผลทําใหเกิดโครงการท่ีเรียกวา OpenFlow ซ่ึงเปน API มาตรฐานในการเรียกใชงานท่ีตอบสนองกับแนวคิดดังกลาวขางตน โดยโครงการ OpenFlow ท่ีภายหลังไปอยูภายใตการดูแลของ Open Network Foundation กลายเปนแกนสําคัญของระบบ SDN นั่นเอง

รูปแบบ SDN

Gartner ไดแบงรูปแบบ SDN ออกเปน 3 แบบ คือ 1. Overlay-Based SDN รูปแบบนี้เห็นไดชัดใน Data Center คือ SDN Controller จะควบคุม

อุปกรณ Network เฉพาะตนทางและปลายทาง ไมควบคุมอุปกรณ Network ระหวางทาง (Underlay) สวนใหญวิธีการนี้ SDN Controller จะ Program หรือควบคุม Virtual Switch ท่ีอยูใน Hypervisor เพ่ือทําให Virtual Machine (VM) ตนทางและปลายทาง อยูใน Logical Network เดียวกัน (เรียกวา Network Virtualization) ทําให Software Orchestration ก็จะสามารถจัดการ Virtual Machine สองตัวนี้เสมือนอยูใน Virtual Switch เดียวกัน ถึงแมวาในความเปนจริงจะมีอุปกรณ Existing Network ท่ีซับซอนอยูดานลาง (Underlay) และ Server Host สองตัวนี้ อยูคนละ Data Center กันก็ตาม

Page 15: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

บทท่ี ๒ Software-defined Network หนาท่ี ๙

Protocol ของการทํา Overlay SDN ท่ีนิยมในปจจุบันคือ VxLAN ซ่ึง VMWare เปนผูผลักดัน โดยนําเสนอ SDN Controller ของตัวเองดวย ซ่ึงก็คือ NSX นั่นเอง

2. Hybrid-Based SDN คลายกับแบบแรก เพียงแตขอจํากัด ของแบบแรกคือ ไมสามารถเชื่อมตอกับระบบ Network เดิมท่ีไมรองรับ SDN หรือ ถาตองการให Physical Server (Bare Metal Server) กับ Virtual Machine เชื่อมตอกันเหมือนอยูใน Local Network เดียวกัน Hybrid SDN ตองการอุปกรณ Gateway ท่ีรองรับการ Program ไดดวย SDN Controller ผาน SDN เชน Open Flow, OVSDB และยังตองเขาใจ Protocol ท่ีใชทํา Overlay SDN เชน VxLAN ดวย

ปจจุบันผูผลิตอุปกรณ Data Center Switch อยาง Arista Networks ก็ไดนําเสนอ Solution Top-of-

Rack Switch ท่ีรองรับการเปน Gateway ใหกับ SDN แบบนี้ โดยรองรับ Controller NSX ของ VMWare และรองรับ Protocol VxLAN ดวย

3. Device-Base SDN โดย SDN รูปแบบนี้ ตัว SDN Controller จะเขาไป program flow หรือควบคุมอุปกรณ network ท้ังหมด เพ่ือใหไดรูปแบบ end-to-end ซ่ึงจะสามารถตอบสนอง application ไดหลากหลายมากกวา 2 แบบแรก แตมีคาใชจายในการปรับเปลี่ยนอุปกรณ network เพ่ือใหรองรับ สําหรับ SDN แบบนี้จะมีท้ังท่ีเปน proprietary ของผูผลิตอุปกรณ network และท้ังท่ีรองรับ SDN controller แบบ open ตัวอยาง SDN controller คือ Open Daylight ซ่ึงใช OpenFlow เปนตัว program อุปกรณ network

Page 16: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

บทท่ี ๒ Software-defined Network หนาท่ี ๑๐

นอกจากนี้ Open Daylight Controller (Helium) ยังถูกใชใน OpenStack framework เพ่ือเปน Network Infrastructure ใหกับ Cloud และทํางานไดท้ัง Overlay และ Hybrid-Based SDN ดังนั้น OpenStack+Open Daylight ก็จะเปนคูแขงของ vCloud+NSX ของฝง VMWare อยางหลีกเลี่ยงไมได

โครงสรางของ SDN

SDN นั้นสรางตัวเองอยูบนฐานของแนวคิดท่ีวา สวนท่ีควบคุม ( Control Plane) และสวนของขอมูล (Data Plane) แยกออกจากกันอยางชัดเจน โดยมีสวนของการจัดการ (Management) เปนตัวเชื่อมโดยใช API ในการเชื่อมตอท้ังสองสวนนี้เขาดวยกัน Control Plane เปนสวนท่ีจะทําหนาท่ีในการตัดสินใจวา Packet ท่ีวิ่งอยูภายในระบบหรือเขาถึงระบบแลว จะตองจัดการสงตอหรือทําอยางไรก็ตอไป สวน Data Plane คือสวนท่ีจะอนุญาตหรือทําหนาท่ีในการสงขอมูลไปตามการตัดสินใจของ Control Plane นั่นเอง เพ่ือใหเห็นภาพชัดเจนข้ึน เราลองมาดูภาพดานลางท่ีเปน OSI Model เทียบกับแนวคิดดังกลาว

Page 17: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

บทท่ี ๒ Software-defined Network หนาท่ี ๑๑

แมการแบงเชนนี้อาจจะไมถูกตองเสมอไป แตก็พอใหภาพคราวๆ ถึงแนวคิดดังกลาวได โดยในสภาพปจจุบัน อุปกรณเครือขายแทบจะทุกชิ้นจําเปนท่ีจะตองมี Control และ Data Plane อยูดวยกันตลอดเวลา ซ่ึงแนนอนวาอาจจะตองอยูในสภาพท่ีปดและตางผูผลิตกัน ปจจุบันอุปกรณตางๆ จะมีมาตรฐานบางอยางกําหนด ใหทํางานรวมกัน แตสิ่งท่ีเกิดข้ึนก็คืออุปกรณแตละตัวมีการตัดสินใจจาก Control Plane ท่ีแตกตางกันโดยสิ้น เชิง และในหลายครั้งเราก็มักจะพบวา โปรโตคอลอยาง TCP หรือ IP (ถาแยกกัน) มักจะไมไดรับรองวาขอมูลท่ีไดจะไปถึงปลายทางได ( TCP ใหความนาเชื่อถือ ขณะท่ี IP มีหนาท่ีควบคุม แตกลับไมมีความนาเชื่อถือ) และหลายครั้งเม่ืออุปกรณหนึ่งตัดสินใจสง Packet ผิดพลาด ผลท่ีเกิดข้ึนคือ Packet เหลานั้นตองใช Control Plane ของอุปกรณอ่ืนในการหาเสนทางไปในแตละจุด ( hop) ซ่ึงสิ่งท่ีตามมาคือ การเสียเวลาโดยไมจําเปนท่ีการเดินทางของขอมูลซ่ึงสมควรจะเดินทางสั้นๆ แตเม่ือเจอขอผิดพลาดกลับตองใชระยะทางในการเดินทางนานกวาท่ีคิด

เพ่ือใหเห็นภาพ สมมติวานาย ก ไดรับมอบหมายจากนาย ข ใหเดินทางจากหางสรรพสินคาเอ็มโพเรียมเพ่ือนําเอกสารชิ้นหนึ่งไปสงใหกับเจาหนาท่ีของกรมสรรพากรท่ีซอยอารียสัมพันธ นาย ก ทราบแตเพียงวาเขาจะตองไปซอยอารียสัมพันธ แตไมทราบวาเสนทางท่ีจะไปนั้นมีอะไรบาง และเสนทางไหนท่ีดีท่ีสุดบาง ในกรณีแบบนี้ถานาย ก ตองขับรถไป สิ่งท่ีเกิดข้ึนคือ เขาอาจจะตองสอบถามเสนทางจากคนในทองท่ี ซ่ึงถาเสนทางท่ีไดรับมาจากการสอบถามถูกตองก็จะไปไดถึงท่ี แตจะม่ันใจไดอยางไรวาเปนเสนทางท่ีรวดเร็วท่ีสุดและดีท่ีสุด ? จะม่ันใจไดอยางไรวาเสนทางท่ีเขาเลือกใชนี้ เปนเสนทางท่ีไมมีรถติดหรืออุบัติเหตุ ? บางคนท่ีเขาถามอาจจะไมรูจักเสนทางเหลานั้นและก็ตองโยนการสอบถามไปใหคนอ่ืนๆ ทําให เขาเสียเวลาเพ่ิมข้ึน กลาวคือ เขาไมมีหลัก ประกันใดๆ เลยท่ีจะม่ันใจไดวา เอกสารท่ี เขาถือไปสงนั้นจะไปถึงปลายทางในระยะเวลาท่ีกําหนด หรือถาถึง ก็ไมไดม่ันใจวาเสนทางท่ีเขาเลือกใชโดยการสอบถามจากคนอ่ืนนั้น ดีท่ีสุด

Page 18: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

บทท่ี ๒ Software-defined Network หนาท่ี ๑๒

เชนเดียวกัน ในกรณี Packet ท่ีถูกสงออกไป แมวาจะทราบวาปลายทางอยูท่ีใด แตการท่ีตองผานอุปกรณตางๆ ซ่ึงทําหนาท่ีอยูในเครือขายจํานวนมากในแตละจุด และหลายครั้งแตละอุปกรณมีระบบการควบ คุมในการสงตอ Packet ไปถึงปลายทางท่ีแตกตางกัน ซ่ึงทําใหการตัดสินใจในแตละจุดนั้นอาจจะไมไดหมายถึงวาเปนเสนทางท่ีดีท่ีสุดเสมอไปนั่นเอง

ในแงนี้ ถาเปน SDN สิ่งท่ีเกิดข้ึนคือดึงเอาการทํางานในสวนของ Control Plane ท้ังหมดข้ึนมารวมไวท่ีจุดเดียว ผลท่ีไดคือเราจะสามารถจัดการการเคลื่อนไหวของ Packet ในเครือขายได และเราสามารถกําหนดหรือควบคุม ( Program) เสนทางของแตละ Packet โดยผานการกําหนดเง่ือนไขตางๆ ผลท่ีเกิดข้ึนก็คือการจัดการเครือขายท่ีมีประสิทธิภาพไดดีมากยิ่งข้ึนนั่นเอง

กลับมาท่ีตัวอยางสมมติ หาก นาย ก ไดรับคําสั่งใหนําเอกสารไปสงในเสนทางเดิม แตมีระบบกลางท่ีคอยบอกเขาวาเสนทางนี้ดีท่ีสุดและรถไมติด ใชเวลานอยกวาเสนทางอ่ืนๆ สิ่งท่ีเกิดข้ึนคือ เขาไมจําเปนตองสอบ ถามเสนทางจากบุคคลในจุดตางๆ อีกตอไป เขาสามารถรอขอมูลจากสวนกลางของระบบท่ีบอกวา เสนทางท่ีดีท่ีสุดในการไปถึงกรมสรรพากรท่ีซอยอารียสัมพันธคือเสนทางไหน ซ่ึงอาจจะออกมาใน รูปการวา จะเร็วท่ีสุด เขาเพียงแคนั่งรถไฟฟาแลวลงท่ีสถานีอารีย กอนจะเรียกรถมอเตอรไซครับจางเขาไปยังกรมสรรพากรนั่นเอง

ภาพดังกลาวสะทอนถึงลักษณะของ SDN ท่ีเนนไปท่ีการควบคุมจากสวนกลางและเสนทางท่ีดีท่ีสุดและสามารถเปลี่ยนแปลงเสนทางใหสอดรับกับความหนาแนนของเครือขายนั่นเอง ในแงนี้ก็แปลวา ผูดูแลระบบสามารถเขาจัดการเครือขายไดและกําหนดเสนทางโดยใชซอฟตแวรท่ีเรียกใชงาน API ณ จุดเดียว ซ่ึงทําใหสามารถใชงานเครือขายไดอยางเต็มท่ีและมีประสิทธิภาพนั่นเอง ลองดูภาพอธิบายจาก ONF (Open Networking Foundation) ดานลางนี้

(ภาพจาก Open Network Foundation)

Page 19: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

บทท่ี ๒ Software-defined Network หนาท่ี ๑๓

ผลที่ไดจากการใชงาน SDN

อยางท่ีไดกลาวไปแลววาสิ่งท่ี SDN ทําข้ึนนั่นก็คือ ระบบเครือขายท่ีแยกตัวโครงสรางการไหลของขอมูลออกจากโครงสรางการตัดสินใจวา จะใหขอมูลไหลไปในทิศทางใด โดยมี API อยาง OpenFlow เปนตัวกลางในการประสานระหวางตัวโครงสรางของเครือขายและสวนควบคุมของระบบเครือขายนั่นเอง ซ่ึงผลท่ีไดจากการใชงาน SDN ท่ีพอจะกลาวถึงไดมีอยูสามอยาง ดังนี้

- ผูดูแลระบบไมตองสนใจอุปกรณโดยดูท่ีผูผลิตอีกตอไป ในแงนี้หมายถึงวา แตเดิม แตละอุปกรณจะมีระบบการควบคุมและจัดการเครือขายท่ีแยกออกไปจากกันเอง ซ่ึงก็แปลวาอุปกรณแตละชิ้นจะมีระบบการทํางานท่ีแตกตางกัน แมวาจะมีโปรโตคอลหรือมาตรฐานกลางท่ีสามารถทําใหใชงานรวมกันได แตเม่ือตองแกไขปญหา อุปกรณแตละตัวกลับมีวิธีการท่ีแตกตางกัน เม่ือมีการใชงาน SDN สิ่งท่ีเกิดข้ึนคือไมวาอุปกรณของผูผลิตรายใดก็ตาม ควบคุมจัดการใหดวยโปรโตคอลกลางท่ีเรียกวา OpenFlow Configuration (ลองดูภาพดานลางประกอบ)

- ระบบมีคุณสมบัติท่ียืดหยุนและขยายตัวไดงายข้ึน ดวยเหตุผลจากขอแรกท่ีเราไมตองคํานึงวาอุปกรณตองมาจากผูผลิตรายเดียวกัน สิ่งท่ีเกิดข้ึนคือ การจัดซ้ืออุปกรณเครือขายและปรับเปลี่ยนขนาดของเครือขายสามารถทําไดเร็วข้ึนและวางแผนไดงายมากข้ึนกวาเดิม อีกท้ังมีตนทุนท่ีถูกลง (เพราะไมตองถูกผูกขาดดวยผูผลิตรายใดรายหนึ่ง)

- ผูดูแลระบบสามารถจัดการเครือขายใหมีประสิทธิภาพ เนื่องจากตัว control plane สามารถท่ีจะกําหนดคาในการใชงานตางๆ ไดผานทางซอฟตแวรท่ีควบคุมจากศูนยกลาง (จึงไดชื่อวาเปน software-defined network) สวิตซแตละชุดจะสามารถควบคุมผาน API สําหรับการควบคุม

แนวโนมและบทสรุปของ SDN

แนวคิดของ SDN ท่ีนําเอาซอฟตแวรไปจัดการระบบเครือขายและควบคุม เปนสิ่งท่ีเกิดข้ึนภายใตความพยายามยาวนานมากวา ๒ ทศวรรษเปนอยางนอย การเติบโตของ SDN ท่ีกลายมาเปนสิ่งท่ีหลายคนเริ่มใหความสนใจในเวลานี้ ไมใชเพราะความยืดหยุนในการทํางานเทานั้น แตยังรวมไปถึงแนวทางในการใชงานท่ีปรับใชมาเปนฐานของ Network Virtualization ไดเปนอยางดี

Page 20: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

บทท่ี ๒ Software-defined Network หนาท่ี ๑๔

อยางไรก็ตาม SDN ยังถือวาเปนของใหมมากอยู แมกระท่ังมาตรฐานอยาง OpenFlow เอง ก็ยังไมลงตัวมากนักอยู ผูผลิตอุปกรณตางๆ ก็เพ่ิงหันมารองรับกับเทคโนโลยีนี้ ดังนั้น การใชเทคโนโลยีในชวงเวลานี้อาจ จะยังมีไมมาก หรือไมก็อยูในระยะทดลอง ( evaluation) มากกวาท่ีจะเปนการใชงานจริงท่ีเห็นภาพชัดเจน แตเม่ือดูแนวโนมและการรองรับจากผูผลิตอุปกรณแลว SDN ยอมมีบทบาทและความสําคัญอยางมากในอนาคต อีกท้ังเม่ือดูภาพรวมของเทคโนโลยีท่ีจะพ่ึงพาซอฟตแวรเปนหลักแลว ยอมเลี่ยงไมพนท่ี SDN จะมีบทบาทและความสําคัญอยางมาก อยางนอยก็ในอีก ๑-๒ ป จากนี้เปนตนไป

Page 21: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

บทท่ี ๓ เทคโนโลยี ๑๐๐ – ๔๐๐ Gigabit หนาท่ี ๑๕

บทที่ ๓ เทคโนโลยี ๑๐๐ – ๔๐๐ Gigabit

Page 22: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

บทท่ี ๓ เทคโนโลยี ๑๐๐ – ๔๐๐ Gigabit หนาท่ี ๑๖

ทําความรูจักกับเทคโนโลยี ETHERNET 40 และ 100 GBE

ความกาวหนาของเทคโนโลยี ท่ีไดถูกพัฒนาอยางรวดเร็ว สงผลใหเกิดแอ ปพลิเคชั่นใหมๆ ท่ีตองการ bandwidth ท่ีคอนขางสูง เชน แอ ปพลิเคชั่นท่ีเก่ียวของกับเรียลไทมวิดีโอ หรือการสงขอมูลแบบเรียลไทม รวมท้ังความตองการ bandwidth ท่ีสูงข้ึนสําหรับระบบการเชื่อมตอ Back Bone ใน Data Center หรือระบบโครงขายท่ีใชเชื่อมตอแบบ Metropolitan Network และแมกระท่ัง การเชื่อมตอสื่อสารอินเตอรเน็ตระหวางประเทศ ของ IIG หรือ International Internet gateway ในท่ีสุด เราก็ไดเห็นเทคโนโลยีใหมท่ีสามารถตอบโจทยดังกลาว นั่นคือเทคโนโลยี 100 Gigabit Ethernet (100GbE) และ 40 GbE

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

เปนเทคโนโลยีสําหรับระบบเครือขายคอมพิวเตอรรวมท้ังโครงขาย เพ่ือใหสามารถสงถายขอมูลท่ีความ เร็ว 100 Gigabit หรือ 40 Gigabit (100 และ 40 Gigabit/s) ตามลําดับ เทคโนโลยีนี้ถูกกําหนดเปนมาตรฐาน IEEE 802.3ba-2010 นอกจากนี้มีการเพ่ิมเติมเล็กนอย ในเดือนมีนาคม ป 2011 เปนมาตรฐานท่ีเรียกวา IEEE 802.3bg นอกจากนี้ยังมีหนวยเฉพาะกิจไดกําหนดมาตรฐานท่ีเรียกวา 802.3bj ซ่ึงเก่ียวของกับการกําหนดมาตรฐานการทํางานของ backplane ขนาด 4 เลน และมาตรฐานของการใชสายทองแดง เพ่ือใหสามารถทํางานท่ี 100 Gbit/s นอกจากนี้ ชุดเฉพาะกิจยังไดพัฒนามาตรฐานของอุปกรณเชิงแสง ( Optical Interface) สําหรับการสื่อสารขอมูลระดับ 100 Gbit/s ในราคาตนทุนท่ีต่ํา

ใครบางที่ตองใชเทคโนโลยีนี้ • Data Center Data Center ในสวนของ Backbone หรือ Core Link • Virtualization ไดเปลี่ยนแปลงการรูปแบบการไหลของขอมูลใน Data Center • ปกติการดึงขอมูลจากภายนอก ผานเขามายัง Core สูระดับ Aggregation จากนั้นมาท่ีระดับ Access

ภายใน datacenter และทําให Server ตอบสนองกลับสูภายนอกจะสรางความหนาแนนของ Traffic ในระดับ Core Layer เปนอยางมาก ดังนั้นการแกปญหาคือเพ่ิม Bandwidth ท่ี Link ของ Core

• จาก Global Cloud Index Report ของ Cisco ระบุวา 76 % ของ traffic สวนใหญอยูใน Data Center

• Traffic ท่ีเกิดข้ึนสวนมากประกอบดวยหลาย Function กระจายไปตาม Server และระบบจัดเก็บขอมูลสวนใหญใน Data Center เชน Application Storage และ Database

• สิ่งเหลานี้จะสราง traffic เพ่ือการ backup และ replication รวมท้ัง read/write traffic ระหวาง Data Center กับลูกคาท่ีอยูภายในนอก

• เทคโนโลยีอยางเชน VMware vMotion ทําใหเกิด Virtual Machine ไปท่ัว Data Center สวนStorage virtualization ซ่ึงประกอบดวย Array ของอุปกรณขนาดใหญ แตมีทางเขาออกขอมูลหนึ่งเดียวนั้น ก็ไดเพ่ิมปริมาณการการสงถายขอมูลท่ีมีชิ้นสวนขนาดใหญบน Data Center รวมท้ังการประมวลผลแบบขนาน ท่ีมีการกระจายขอมูล เพ่ือนําไปประมวลผลยัง Server ตางๆ ลวนแตตองใช Bandwidth คอนขางสูง

Page 23: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

บทท่ี ๓ เทคโนโลยี ๑๐๐ – ๔๐๐ Gigabit หนาท่ี ๑๗

มาตรฐานที่เกี่ยวของ

คณะทํางานมาตรฐาน IEEE 802.3 ใหความใสใจในการดูแลรักษามาตรฐานและการตอยอดของการสื่อสาร Ethernet ท่ีมีความเร็วสูง และมาตรฐาน 802.3ba ถูกออกแบบมาเพ่ือใหมีขีดความสามารถในการทํางานท่ีเร็วกวา 10 Gbit/s ในป 2010 คณะทํางานมาตรฐาน 802.3ba เลือกอัตราความเร็วท่ี 40 และ 100 Gbit/s เพ่ือใหสามารถสื่อสารแบบจุดตอจุด และในแบบ Link Aggregation และนี่เปนครั้งแรกท่ีอัตราความ เร็วท่ีแตกตางกันของ Ethernet 2 ความเร็ว แตทํางานภายใตมาตรฐานเดียว การตัดสินใจเลือกท่ีจะใหสองอัตราความเร็วใชมาตรฐานเดียวกันนั้น มาจากแรงกดดันท่ีจะใหมีการสนับสนุนการทํางานท่ีความเร็วขนาด 40 Gbit/s สําหรับแอพพลิเคชั่นของ Local Server และ Internet Backbone ท่ีมีอัตราความเร็ว 100 Gbit/s มาตรฐานไดถูกประกาศในเดือนกรกฎาคม 2007 และไดรับการยอมรับในเดือนมิถุนายน ป 2010

มาตรฐาน 40/100 Gigabit Ethernet ถูกหอมลอมไปดวยคุณลักษณะพิเศษการทํางานของอุปกรณเชิงกายภาพ ( PHY) อุปกรณระบบเครือขายอาจสนับสนุน PHY หลากชนิดก็เปนได ในรูปแบบโมดูลท่ีสามารถปลั๊กอินเขาไปในระบบ และโมดูลท่ีมีการทํางานเชิงแสง ไมไดถูกกําหนดใหมีมาตรฐานเปนทางการ แตไดรับความเห็นชอบรวมกัน ภายใต multi-source agreement (MSAs) (MSAs เปนขอตกลงกันระหวางผูผลิตมากมายหลายรายท่ีไดสรางผลิตภัณฑใหสามารถเขากันได ทําเปนมาตรฐานเฉพาะกลุมของผูผลิต และเพ่ือใหอุปกรณท่ีผลิต มีความเหนือกวาในเชิงแขงขัน) หนึ่งในขอตกลงเก่ียวกับมาตรฐานของอุปกรณท่ีรองรับ 40 และ

Page 24: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

บทท่ี ๓ เทคโนโลยี ๑๐๐ – ๔๐๐ Gigabit หนาท่ี ๑๘

100 Gigabit Ethernet คือ C Form-factor Pluggable (CFP) MSA ซ่ึงถูกนํามาใชสําหรับการเชื่อมตอท่ีระยะทางไกลเกินกวา 100 เมตร สวน QSFP และ CXP Connector เปน Connector โมดูลท่ีรองรับระยะทางการเชื่อมตอท่ีสั้นกวา

มาตรฐานนี้รองรับเฉพาะการทํางานแบบ Full Duplex เทานั้น สวนจุดประสงคทางไฟฟาอ่ืนๆ ประกอบ ดวย

- รักษารูปแบบและคุณลักษณะมาตรฐาน 802.3/ Ethernet frame format ซ่ึงเปนรูปแบบมาตรฐาน 802.3 MAC

- รักษาขนาดของเฟรมขนาดเล็กสุด และขนาดใหญท่ีสุดได ซ่ึงเปนมาตรฐานของ 802.3 - รองรับ Bit Error rate ratio ไดดีกวาหรือเทียบเทากับ 10−12 บนอินเตอรเฟซ MAC/PLS - รองรับการทํางานของ OTN ไดอยางเหมาะสม - รองรับ MAC ทํางานท่ีความเร็วระดับ 40 และ 100 Gbit/s

มี Physical Layer specifications (PHY) สําหรับการทํางานกับ Single Mode Fiber (SMF) รวมท้ัง

สายใยแกวนําแสงท่ีใชแสงเลเซอร เปนแหลงแสง อยางเชน แบบ Multimode อยางเชน OM3 และ OM4 รวมท้ังสายทองแดง ตลอดจน Backplane

จากรูปบนแสดงมาตรฐานของ 40-100 GbE ทํางานภายใตสายทองแดง จะเห็นวา ภายใตการทํางานของ 10 Gbps หรือ 10GBASE-CX4 มีเสนทางสําหรับรับและสงขอมูลอยางละสี่ชุด เปรียบเสมือนถนน 4 เลน ท้ังหมดใชสายทองแดง Twinax ระยะทางการเชื่อมตอไมเกิน 15 เมตร อัตราความเร็วอยูท่ี 2 GHz ขณะท่ี 40BASE-CR4 มีชองทางการสื่อสารไปกลับ รับและสงขอมูลขนาด 4 เลนเชนกัน ทํางานท่ีความเร็ว 6 GHz แตระยะทางการเชื่อมตอหดสั้นลงเหลือ 7 เมตร สําหรับการทํางานท่ีความเร็ว 100 Gbps หรือ 100GBASE-CR10 นั้น มีชองทางการเชื่อมตอไปกลับสําหรับรับและสงขอมูล อยางละ 10 ชองทางหรือ 10 เลน ทํางานท่ีความเร็ว 6 GHz เชนกัน สวนระยะทางการเชื่อมตออยูท่ี 7 เมตร โดยใชสาย Twinax เชนเดียวกัน จะเห็นวา 100GBASE-CR10 มีชองทาง 10 ชอง โดยท่ีแตละชองทางมีความเร็วขนาด 10 Gbps ไมวาจะเปนชองทางรับ หรือชองทางสง

Page 25: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

บทท่ี ๓ เทคโนโลยี ๑๐๐ – ๔๐๐ Gigabit หนาท่ี ๑๙

จากรูปบนแสดงมาตรฐานของ 40-100 GbE ทํางานภายใตสายใยแกวนําแสงแบบ Multimode สิ่งท่ีเหมือนกันระหวาง 10GBASE-SR คือสายใยแกวนําแสงแบบ Multimode ท่ีมีความยาวคลื่น 850 nm แตความแตกตางคือ 10GBASE-SR มีชองทางสื่อสารท้ังไปและกลับอยางละหนึ่งชองทาง โดยมีอัตราความเร็วอยูท่ี 10 Gbps ขณะท่ี 40GBASE-SR4 มีชองทางการเชื่อมตอท้ังไปและกลับอยางละสี่ชองทาง แตละชองทางมีอัตราความเร็วอยูท่ี 10 Gbps เชนกัน สวน 100GBASE-SR10 มีชองทางการสื่อสารท้ังขาไปและกลับ อยางละ 10 เสนทาง โดยท่ีแตละเสนทางมีอัตราความเร็วในการทํางานอยูท่ี 10 Gbps เชนกัน

จากรูปบนแสดงมาตรฐานการทํางานของ 40-100 GbE บนสายใยแกวนําแสงแบบ single mode จากภาพจะเห็นวา 10GBASE-LR มีสิ่งท่ีเหมือนกันกับ 40GBASE-LR และ 100GBASE-LR ตรงท่ีมีการใชสายใยแกวนําแสงแบบ Single Mode โดยมีความยาวคลื่นท่ีใชงานอยูท่ี 1300 nm สําหรับ 10GBASE-LR มีชองทางสื่อสารท้ังขาไปและขากลับอยางละหนึ่งเสนทาง โดยมีอัตราความเร็วท่ี 10 Gbps ขณะท่ี 40GBASE-LR มีชองทางการสื่อสารเหมือนกันกับ 10GBASE-LR แตใชเทคนิคของ WDM ท่ีสามารถ Multiplex 4 ชองสัญญาณท่ีมีความเร็วขนาด 10 Gbps ได ทําใหไดความเร็วท่ี 40 Gbps สวน 100GBASE-LR ใชหลักการเดียวกันกับ 40

Page 26: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

บทท่ี ๓ เทคโนโลยี ๑๐๐ – ๔๐๐ Gigabit หนาท่ี ๒๐

GBASE-LR คือมีชองทาง ไปกลับอยางละหนึ่งชองทางเหมือนกัน แต ใชเทคนิคของ WDM ท่ีสามารถทํา Multiplex ชองสัญญาณไดถึง 4 ชองทาง โดยแตละชองทางสามารถทํางานท่ีความเร็ว 25 Gbps

40G Port Type

40GBASE-CR4 หรือระบบ 40 Gbps ท่ีใชสายสัญญาณแบบทองแดง เปน Port Type ท่ีใชสาย Twinax ใช Physical Coding Sublayer หรือ PCS (เปน โปรโตคอลเครือขายในระดับชั้นยอยภายใน มาตรฐาน Fast Ethernet Gigabit Ethernet และ 10 Gigabit Ethernet และอยูท่ีสวนบนของระดับชั้นฟสิคัล ( PHY) ทําหนาท่ีอินเตอรเฟซระหวาง Physical Medium Attachment (PMA) sublayer และ Media Independent Interface (MII) หนาท่ีหลักคือรับผิดชอบตอการเขารหัสโดยแปลงขอมูลขาวสารไปเปนสัญญาณทางไฟฟา รวมท้ังถอดรหัสสัญญาณ การจัดทํา Scrambling และ descrambling และอ่ืนๆ) ซ่ึงใชวิธีการเขารหัสสัญญาณแบบ 64b/66b ซ่ึงถูกนิยามโดย IEEE 802.3 Clause 82 และ PMD ของมันใน Clause 85 เปนระบบท่ีใชเสนทางการสื่อสารชนิด 4 เลนบนสายสัญญาณแบบ twin-axial ท่ีรับสงขอมูลแบบอนุกรมดวยอัตราความเร็วท่ี 10.3125 Gbit/s ตอ 1 เลน CR4 รวมเอา 2 Clauses เขาดวยกัน ประกอบดวย CL73 สําหรับ auto-negotiation และ CL72 สําหรับ Link Training CL73 จะชวยใหมีการสื่อสารระหวาง PHY ท้ังสองและ PHYs ท้ัสองนี้ใชความเร็วและประเภทของสื่อท่ีเหมือนๆ กัน เม่ือ CL73 เสร็จการทํางาน CL72 จะเริ่มทํางานแทน โดย CL72 จะอนุญาตใหเครื่องสงท่ีมีชองทางสื่อสารขนาด 4 เลน สามารถปรับ Pre-emphasis (Sync) โดยข้ึนอยูกับ Feedback จากคูสื่อสาร 40GBASE-KR4 40GBASE-KR4 เปน port type สําหรับ backplanes มาตรฐาน PCS ของมัน ใช 64b/66b ท่ีถูกนิยามข้ึน โดย IEEE 802.3 Clause 82 และ PMD ใน Clause 84 มันใช backplane ขนาด 4 เลน ท่ีสามารถรับสงขอมูลแบบอนุกรมท่ีความเร็ว 10.3125 Gbit/s ตอ 1 เลน เชน เดียวกับกรณีของ CR4 40GBASE-KR4 รวม เอา 2 Clauses เขาดวยกัน ประกอบดวย CL73 สําหรับ auto-negotiation และ CL72 สําหรับ Link Training CL73 จะชวยใหมีการสื่อสารระหวาง PHY ท้ังสองและ PHYs ท้ังสองนี้ใชความเร็วและประเภทของสื่อท่ีเหมือนๆกัน เม่ือ CL73 เสร็จการทํางาน CL72 จะเริ่มทํางานแทน โดย CL72 จะอนุญาตใหเครื่องสงท่ีมีชองทางสื่อสารขนาด 4 เลน สามารถปรับ Pre-emphasis (Sync) โดยข้ึนอยูกับ Feedback จากคูสื่อสาร 40GBASE-SR4 40GBASE-SR4 หรือ (" short range") เปน port type สําหรับสายใยแกวนําแสงชนิด Multimode และใชแหลงแสงเปนเลเซอรท่ีมีความยาวคลื่นขนาด 850 ไมครอน มี PCS ท่ีเขารหัสแบบ 64b/66b ท่ีนิยามข้ึนใน IEEE 802.3 Clause 82 และ PMD ใน Clause 86 เปนระบบท่ีใชสายใยแกวนําแสง ชนิด Multimode ขนาด 4 เลน ท่ีมีการรับสงขอมูลขาวสารแบบอนุกรม ดวยความเร็วขนาด 10.3125 ตอเลน ระยะทางการเชื่อมตอสําหรับ 40GBASE-SR4 อยูท่ี 100 เมตร บนสายใยแกวนําแสงชนิด OM3 และ 150 เมตรสําหรับ OM4 อยางไรก็ดี มีการพัฒนาใหสามารถเชื่อมตอดวยระยะทางท่ีไกลมากข้ึน นั่นคือ 40GBASE-eSR4 ท่ีสามารถสื่อ สารดวยระยะทาง 300 เมตร ดวยสายใยแกวนําแสงแบบ OM3 และ 400 เมตร ดวยสายใยแกวนําแสงแบบ OM4 40GBASE-LR4

Page 27: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

บทท่ี ๓ เทคโนโลยี ๑๐๐ – ๔๐๐ Gigabit หนาท่ี ๒๑

40GBASE-LR4 หรือ ("long range") เปน port type สําหรับสายใยแกวนําแสงแบบ single-mode ท่ีใชแหลงแสงแบบเลเซอร ความยาวคลื่นขนาด 1300 nm ใช PCS ท่ีเขารหัสสัญญาณแบบ 64b/66b นิยามข้ึนโดย IEEE 802.3 Clause 82 และ PMD ใน Clause 87 มีการใช 4 ความยาวคลื่นท่ีสามารถรับสงขอมูลแบบอนุกรมดวยความเร็วขนาด 10.3125 Gbit/s ตอหนึ่งความยาวคลื่น 40GBASE-ER4 40GBASE-ER4 หรือ (" extended range") เปน port type สําหรับสายใยแกวนําแสงแบบ single-mode ถูกนิยามเปนมาตรฐาน P802.3bm และใชเลเซอรท่ีมีความยาวคลื่นขนาด 1300 nm มี PCS ท่ีเขารหัสสัญญาณแบบ 64b/66b ซ่ึงนิยามข้ึนใน IEEE 802.3 Clause 82 และ PMD ใน Clause 87 เปนระบบท่ีใช 4 ความยาวคลื่น แตละความยาวคลื่น สามารถรับสงขอมูลท่ีความเร็ว 10.3125 Gbit/s ตอหนึ่งความยาวคลื่น 40GBASE-FR 40GBASE-FR เปน port type สําหรับสายใยแกวนําแสงแบบ Single Mode มี PCS ท่ีเขารหัสสัญญาณแบบ 64b/66b ถูกนิยามใน IEEE 802.3 Clause 82 และ PMD ใน Clause 89 เปนระบบท่ีใชความยาวคลื่นขนาด 1550 nm สามารถเชื่อมตอท่ีระยะทาง 2 กิโลเมตร สามารถใชความยาวคลื่นขนาด 1310 และ 1550 ได ขีดความสามารถในการใชความยาวคลื่นแสงท่ี 1310 nm ทําใหมันสามารถเขากันไดกับการทํางานรวมกันกับ longer reach 1310 nm PHY และการใชความยาวคลื่นขนาด 1550 จะทําใหสามารถเขากัน และทํางานรวมกันกับอุปกรณทดสอบ และโครงสรางพ้ืนฐานสําหรับทดสอบ 40GBASE-T 40GBASE-T เปน port type สําหรับ 4-pair balanced twisted-pair ชนิด CAT8 นิยามข้ึนโดยมาตรฐาน P802.3bq มาตรฐานนี้คาดวาจะถูกประกาศในป ๒๐๑๖

การอินเตอรเฟซระดับชิพกับชิพ และระดับชิพกับโมดูล

CAUI-10 CAUI-10 เปนอินเตอรเฟซทางไฟฟาใชกับ 100 Gbit/s มีขนาด 10 เลน ทํางานท่ี 10 Gbit/s ตอ 1 เลน เปนมาตรฐานท่ีถูกนิยามใน 802.3ba.

Page 28: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

บทท่ี ๓ เทคโนโลยี ๑๐๐ – ๔๐๐ Gigabit หนาท่ี ๒๒

CAUI-4 CAUI-4 เปนอินเตอรเฟซทางไฟฟาสําหรับความเร็วขนาด 100 Gbit/s มีขนาด 4 เลน เปนมาตรฐานท่ีนิยามข้ึนโดย 802.3bm

มาตรฐาน Connector ที่ใช QSFP+ QSFP+ เปน Connector ท่ีถูกกําหนดใหนํามาใชกับ 40GBASE-CR4/SR4 สามารถใชสายทองแดงแบบ copper direct attached cable (DAC) หรือโมดูเชิงแสง และเปนมาตรฐาน 802.3 MPO 40GBASE-SR4 และ 100GBASE-SR10 PHYs ใช connector ท่ีเรียกวา Multiple-Fiber Push-On/Pull-off (MPO) connector เปนมาตรฐานของ 802.3

มาตรฐานของ 100G Optical Module CFP CFP MSA เปนมาตรฐานของ Transceiver เชิงแสงประเภท hot-pluggable สําหรับงานท่ีตองใชความเร็ว 40 Gbit/s และ 100 Gbit/s CFP โมดูลใชอินเตอรเฟซทางไฟฟาแบบ 10 เลน ท่ีเรียกวา CAUI-10

Page 29: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

บทท่ี ๓ เทคโนโลยี ๑๐๐ – ๔๐๐ Gigabit หนาท่ี ๒๓

เทคนิคการใช CFP เพ่ือใหไดการทางานท่ีความเร็ว 100 Gbit/s

โครงสรางภายในของ CFP Module (ROSAs Receive Optical Subassembly)

CFP2 CFP2 โมดูลใช อินเตอรเฟซทางไฟฟาชนิด CAUI-10 แบบ 10 เลน หรืออินเตอรเฟซทางไฟฟาแบบ CAUI-4 ชนิด 4 เลน

Page 30: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

บทท่ี ๓ เทคโนโลยี ๑๐๐ – ๔๐๐ Gigabit หนาท่ี ๒๔

CFP4 CFP4 โมดูลใช อินเตอรเฟซทางไฟฟา แบบ CAUI-4 ชนิด 4 เลน

โครงสรางภายในของ CFP4

Page 31: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

บทท่ี ๓ เทคโนโลยี ๑๐๐ – ๔๐๐ Gigabit หนาท่ี ๒๕

CFP4 Solution

QSFP28 QSFP28 โมดูลใช อินเตอรเฟซทางไฟฟาแบบ CAUI-4 ชนิด 4 เลน

CPAK Cisco มี CPAK ซ่ึงเปนโมดูลเชิงแสง ท่ีใชอินเตอรเฟซทางไฟฟาขนาด 4 เลน เรียกวา CEI-28G-VSR

CXP นอกจากนี้ยังมีมาตรฐาน CXP และ HD โมดูล และ CXP โมดูลใชอินเตอรเฟซทางไฟฟาแบบ CAUI-10

Page 32: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

บทท่ี ๓ เทคโนโลยี ๑๐๐ – ๔๐๐ Gigabit หนาท่ี ๒๖

๔๐๐ Gigabit Ethernet

ทีมงานเฉพาะกิจพยายามแกไขปญหาขอบเขตการทํางานของ Ethernet Media Access Control (MAC) คุณลักษณะการทํางานเชิงกายภาพ และขอบเขตการบริหารจัดการสําหรับการรับสงขอมูลท่ีความเร็ว ๔๐๐ Gbps ครอบคลุมการจัดสราง Physical Medium Dependent Sublayers (PMDs) เพ่ือใหสามารถเชื่อมตอท่ีระยะทาง ๑๐๐ m สาหรับสาย Fiber Multimode และ ๕๐๐ m รวมท้ัง ๒ km และ ๑๐ km สําหรับสายแบบ Single Mode ความตองการของ ๔๐๐ Gb/s Ethernet

• ปริมาณของ Traffic เติบโตในทุกท่ี • มีผูเขาใชงาน Internet เพ่ิมมากข้ึน • มีวิธีการเขาถึง Internet มากยิ่งข้ึน • มีความตองการ Content ท่ีตองใช Bandwidth สูงมากยิ่งข้ึน • มีการใช applications ท่ีมีประสิทธิภาพสูงมากยิ่งข้ึน • มีความตองการในการแพรขอมูลขาวสารชนิด Video พรอมกันมากยิ่งข้ึน

• IEEE ไดจัดตั้งทีมศึกษา " IEEE ๘๐๒.๓ Industry Connections Ethernet Bandwidth Assessment Ad Hoc” เพ่ือใหคนหาความตองการดาน Bandwidth ในระยะสั้นและระยะยาว

• ทีมศึกษาท่ีเรียกวา "๔๐๐ Gb/s Ethernet Study Group” ของ IEE E ๘๐๒.๓ เริ่มดําเนินการจัดสรางมาตรฐาน ๔๐๐ Gbit/s ในเดือนมีนาคม ๒๐๑๓

• ผลการศึกษาถูกตีพิมพและไดรับอนุมัติในวันท่ี ๒๗ มีนาคม ๒๐๑๔ ตอจากนั้น มาตรฐาน IEEE ๘๐๒.๓ bs Task Force เริ่มทํางานเก่ียวกับ คุณลักษณะการทํางานทางกายภาพ ท่ีสามารถเชื่อมตอในระยะทางตางๆ คาดวามาตรฐานอุปกรณทางกายภาพจะถูกกําหนดข้ึนในป ๒๐๑๗

จุดประสงคของโครงการ ๔๐๐ Gbit /s เชนเดียวกับมาตรฐาน ๑-๑๐ Gigabit Ethernet มาตรฐานสนับสนุน Full Duplex เทานั้น

คุณลักษณะอ่ืนๆ มีดังนี้ • สนับสนุน MAC data rate ท่ี ๔๐๐ Gbit /s • รักษารูปแบบเกาของ Ethernet Frame เพ่ือใหสามารถใชงาน Ethernet MAC • รักษาขนาดของ minimum และ maximum Frame size ของมาตรฐาน Ethernet ปจจุบัน

Page 33: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

บทท่ี ๓ เทคโนโลยี ๑๐๐ – ๔๐๐ Gigabit หนาท่ี ๒๗

• นิยาม คุณลักษณะทางกายภาพ ท่ีสนับสนุนระยะทางเชื่อมตอ ดังนี้ : – อยางนอย ๑๐๐ m เม่ือใชสาย Multimode Fiber (๔๐๐ GBASE -SR ๑๖ ) – อยางนอย ๕๐๐ m เม่ือใชสาย Single Mode Fiber (๔๐๐ GBASE -DR ๔) – อยางนอย ๒ km เม่ือใชสาย Single Mode Fiber (๔๐๐ GBASE -FR ๘) – at least ๑๐ km over Single Mode Fiber (๔๐๐ GBASE -LR ๘)

• รองรับ bit error ratio (BER) ท่ี๑๐-๑๓ ซ่ึงดีกวา ๑๐-๑๒ BER ของ ๑๐GbE, ๔๐GbE, และ๑๐๐GbE • รองรับ OTN (transport of Ethernet across optical networks) และ รองรับ Energy -Efficient

Ethernet (EEE) ซ่ึงเปนทางเลือก ระยะทางและสื่อท่ีใชสาหรับ ๔๐๐ GbE

CDFP Form Factor CDFP Form Factor

• CDFP Form Factor ปรากฏในรูปของ CDFP module เปน Form Factor แบบแรกของ ๔๐๐ Gbit/s ท่ีประกอบดวยพอรตท่ีมีความหนาแนนและ Bandwidth สูง สามารถนํามาปลั๊กอินเขากับอุปกรณได

• ดวยขนาด ๓๒ mm pitch และ Bandwidth ขนาด ๔๐๐ Gb/s ตอหนึ่งพอรตดังนั้น Switch ขนาด ๑U จะสามารถให Bandwidth สูงถึง ๕ Tb/s โดย CDFP module จะสามารถรองรับ:

– สาย ท่ีเชื่อมตอตรงขนาด ๕ meter – สาย multimode fiber ความยาว ๑๐๐ m – สาย Single -mode แบบขนาน ความยาว ๕๐๐ m

– ๒ kilometers สําหรับ duplex single‐mode fiber

Page 34: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

บทท่ี ๓ เทคโนโลยี ๑๐๐ – ๔๐๐ Gigabit หนาท่ี ๒๘

๔๐๐ GbE ทํางานภายใตพ้ืนฐานของเทคโนโลยีของ Signaling ขนาด ๑๖ x ๒๕ Gb/s และ

CDFP ถูกกําหนดใหเปนอุปกรณท่ีมีขนาดกะทัดรัด สามารถปลั๊กอินและใหความเร็ว ๔๐๐ GbE

Page 35: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

บทท่ี ๓ เทคโนโลยี ๑๐๐ – ๔๐๐ Gigabit หนาท่ี ๒๙

คุณลักษณะเดนของ ๔๐๐G Optical Ethernet • PMDs ยุคแรกสําหรับ ๔๐๐ G จะเปนไปตามมาตรฐานดังนี้ • ขนาด (Width): ≤ ๘๒ mm (CFP width, ~๔ x CFP ๔) • Cost: ≤ ๔ x CFP ๔ • Power: ≤ ๒๔ W (๔ x ๖ W power profile of CFP ๔) • ปรับปรุง bandwidth density PMDs ท่ีจะตองใชเสนทางการเชื่อมตอทาง Optical และไฟฟา

หลายเสนทาง และมีความเร็วท่ี ๕๐ ถึง ๕๖ Gbps ตอเลน Possible SMF Road Map: ๑๐๐G, ๔๐๐G, ๑.๖T

Page 36: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

บทท่ี ๔ มองไปสูอนาคตดวยเทคโนโลยี ๕G หนาท่ี ๓๐

บทที่ ๔ มองไปสูอนาคตดวยเทคโนโลยี ๕G

เครือขายไรสาย ๕G จะรองรับความจุท่ีเพ่ิมข้ึนเปน ๑๐๐๐ เทา ซ่ึงสามารถเชื่อมตอจํานวนอุปกรณได

อยางนอยหนึ่งแสนลานอุปกรณ และผูใชงานสามารถใชงานไดท่ีความเร็วถึง ๑๐ Gb/s ตอคน โดยท่ีมี latency และ response time ท่ีต่ํา การเตรียมความพรอมสําหรับเครือขายดังกลาวนี้ จะเกิดข้ึนระหวางป ๒๐๒๐-๒๐๓๐ ท้ังนี้ ๕G Radio Access จะถูกสรางข้ึนท้ังแบบ Radio Access technologies (RAT) แบบใหม และการพัฒนาจากเทคโนโลยีท่ีมีอยูปจจุบัน (LTE, HSPA, GSM และ WiFi) การพัฒนาท่ียิ่งใหญในนวัตกรรมของเครือขายไรสายยังคงขับเคลื่อนการเติบโตดานเศรษฐกิจและดานสังคมอีกทางหนึ่ง ซ่ึงเครือขาย ๕G เปนเครือ ขายท่ีจะสามารถทําใหการเชื่อมตอระหวางคนกับอุปกรณเปนแบบไรระยะทาง (zero-distance)

๔.๑ คลื่นลูกถัดไปแหงสังคมดิจิตอล การมาถึงของเทคโนโลยี ๕G และเครือขาย ICT เปนคลื่นลูกใหมแหงสังคมดิจิตอลท่ีถูกเชื่อมตอแบบ

ท่ัวโลก: ปจจุบันนี้การใชงานอินเทอรเน็ตผานการเขาถึงแบบเคลื่อนท่ี (Mobile Access) กลายเปนรากฐานท้ังหมดในการดําเนินธุรกิจในทุกอุตสาหกรรม การปฏิบัติงานท่ีมีความยืดหยุนถูกทําใหสะดวกข้ึนดวยเครือขาย แบบเคลื่อนท่ีและอุปกรณท่ีเปนองคประกอบสําคัญ และทําใหผูประกอบการตางๆ สามารถดําเนินงานผานขามปญหาท่ีเปนอุปสรรคสําหรับความกาวหนาท่ีเคยมีแตกอนได

การเจริญเติบโตของการใชงานอินเทอรเน็ตแบบเคลื่อนท่ี (Mobile Access) ทําใหบริการคลาวนและการวิเคราะหขอมูลขนาดใหญ (Big Data analytic) เกิดเปนท่ียอมรับของทุกคน ทุกท่ี ในการท่ีจะเพ่ิมอํานาจของ “Big wisdom” (ปญญาขนาดใหญ) ซ่ึงการเปนการเชื่อมตอแบบโลกาภิวัฒน (globally connected) ท่ีสมบูรณแบบใหมและมีการแบงปนฐานความรู

การเพ่ิมข้ึนอยางตอเนื่องของเครือขายสังคมออนไลน (Social media) เปนสวนสําคัญในการโตตอบกันทางอินเทอรเน็ตและทําใหเกิดความพรอมใชงานสําหรับการวิเคราะหแบบฉลาด (Intelligent analytics) ท่ีพรอมจะควบคุมธุรกิจท่ีจับตองไดและการใชประโยชนในทุกวันของชีวิต

การเปลี่ยนรูปและการมาบรรจบกัน (Convergence) ของโครงสรางพ้ืนฐานดานเครือขาย ICT เปนตัว ขับเคลื่อนนวัตกรรมธุรกิจและการเจริญเติบโต ไมเพียงแตเปนการเพ่ิมเครื่องมือทาง ICT ทีมีประสิทธิผลเพ่ือทําใหประสิทธิภาพดีข้ึนเทานั้น แตปจจุบันมันเปนตัวขับเคลื่อนท่ีสําคัญดานการเจริญเติบโตทางเศรษฐกิจและสังคม การพัฒนาเทคโนโลยี ๕G เปนสิ่งสําคัญพ้ืนฐานอันหนึ่งสําหรับการพัฒนาท่ียิ่งใหญใหเปนความจริงในการเปลี่ยนรูปของโครงสรางพ้ืนฐานดานเครือขาย ICT โดย Ultra-broadband และคุณลักษณะของเครือขายทอขอมูลท่ีฉลาด (intelligent-pipe network) ท่ีเขาใกลความสําเร็จในทันทีท่ีเรียกวาเปนการเชื่อมตอแบบ “zero-distance” ระหวางคนและเครื่องท่ีถูกเชื่อมตอ จะเปนท่ีไหนนั้นไมใชเรื่องสําคัญ แตเปนเรื่องของ “กาวแรก” (first step)

๔.๑.๑ การเปล่ียนภูมิภาพของระบบโทรคมนาคม เจนเนอเรชันของเครือขายเคลื่อนท่ีในปจจุบันมีการเปลี่ยนรูปในวิธีการสื่อสารของคนและการเขาถึง

ขอมูลขาว สารอยางตอเนื่อง การพัฒนาตอไปและการใชงานเทคโนโลยีท่ีทําใหมนุษยเปนศูนยกลาง (human-centric) มีความเปนจริง และเครือขายท่ีเครื่องเปนศูนยกลาง (machine-centric network) ท่ีถูกเชื่อมตอนั้นจะเขาสูการจํากัด ความใหมในการเคลื่อนท่ีของผูใชปลายทางพรอมกับภูมิภาพท้ังหมดของอุตสาหกรรมโทร คมนาคมโดยรวม ๕G จะประกาศการปรากฏข้ึนท่ียิ่งใหญเก่ียวกับคุณสมบัติเดนของ mobile access สําหรับ

Page 37: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

บทท่ี ๔ มองไปสูอนาคตดวยเทคโนโลยี ๕G หนาท่ี ๓๑

การทําใหเปนจริงเก่ียวกับการเติบโตและการขยายของเครือขาย ICT เม่ือถึงเวลานั้น mobile apps และบริการเคลื่อนท่ีใดๆ จะมีศักยภาพท่ีสามารถเชื่อมตอกับทุกสิ่งและทุกเวลา ซ่ึงหมายถึงจากคนและชุมชนไปยังสิ่งท่ีเปนกายภาพ, กระบวนการ, คอนเท็นต, ความรูสําหรับการทํางาน, ขาวสารท่ีเก่ียวของตามเวลาท่ีเหมาะสม และสินคาทุกประเภทท่ีมีความยืดหยุนท้ังหมด อันนี้เปนคําสัญญาของ ๕G ท่ีจะขยายความเปนไปไดท่ีเครือขายเคลื่อนท่ีสามารถทําไดและเสนอบริการตาง ๆ ท่ีสามารถปลอยออกมาได

๔.๑.๒ นวัตกรรมของอินเทอรเน็ต ๕G จะขับเคลื่อนนวัตกรรมในอนาคตของอินเทอรเน็ต เราใหความหมายอะไรเม่ือเราอางถึง

“อินเทอรเน็ต” ท่ีดูเหมือนจะเปลี่ยนแปลงไปดังนี้ : การเตรียมวิธีการ (Implementing) สําหรับเจนเนอรเรชันตอไปของโครงสรางพ้ืนฐานเครือขายแบบ

ultrabroadband ท่ีมีอยูทุกท่ีจะตองมีการคิดใหม, ทําโครงสรางใหม, และออกแบบใหมเก่ียวกับวิธีการสรางเครือขายเคลื่อนท่ีและการขยาย

การรวมกันของสถาปตยกรรมคลาวนขนาดใหญ จะมีผลตอเครือขายเคลื่อนท่ีดวยความสามารถสําหรับการบริการท่ีมีความยืดหยุนท่ีมีความเร็วสูงแบบท่ีไมเคยมีมากอนสําหรับการเติบโตท่ีมากใน Traffic ขอมูลแบบเคลื่อนท่ี, ความหลากหลายของนวัตกรรมท่ีเก่ียวกับ App บนมือถือ, การเชื่อมตอแบบ IoT (Internet of Things connectivity) และความปลอดภัยเพ่ือใหบรรลุเปาหมายดังกลาวนี้ การพัฒนาใน ๕G จะเนนท่ีเรื่องหลักสองเรื่องเพ่ือกําจัดปญหาคอขวดของโครงสรางพ้ืนฐานนั่นคือความจุขนาดใหญ (massive capacity) และการเชื่อมตอจํานวนมาก (massive connectivity)

๔.๑.๓ ความฉับพลันและความสามารถในการปรับตัว ความจุขนาดใหญสําหรับการสงมอบบริการ จะทําใหการเชื่อมตอระหวางผูใชปลายทางและเครือขายมี

ความเร็วเปนลักษณะ “เร็วกวาท่ีคิด” ซ่ึงความเร็วแบบนั้นทําใหเห็นชัดไดวาระยะทางระหวางคนและเครื่องท่ีมีการเชื่อมตอกันจะหดลงเปนเสมือน “ระยะทางท่ีเปนศูนย” (zero distance) ในสวนของความฉับพลันทันทีในการบริการแบบเคลื่อนท่ีจะวางรากฐานสําหรับชุดใหมของ mobile apps ใหมีการเพ่ิมจํานวนอยางรวดเร็ว และผลักดันใหความสามารถของการสื่อสารเปนเหนือกวาความเปนไปไดในปจจุบันความจุขนาดใหญท่ีมากข้ึนสําหรับการจัดการการเชื่อมตอจะสามารถเปนไปไดดีกวาการใช widespread ขนาดใหญของบริการและการโตตอบแบบ M๒M และจะกอใหเกิดนวัตกรรมในการสงมอบบริการเคลื่อนท่ีในแบบเฉพาะท่ี (localized) คลื่นลูกใหมของสังคมดิจิทัลจะถูกแสดงคุณลักษณะดวยความจุของเครือขาย ICT ท่ีมีความฉับพลันของบริการและความสามารถในการปรับไดตามความตองการ (On-demand adaptability)

๔.๒ ความทาทายและความตองการ มีความตองการพ้ืนฐาน ๓ อยางสําหรับการสรางเครือขายแบบไรสาย ๕G ดังนี้ : ๑. ความสามารถในการสนับสนุนความจุขนาดใหญและการเชื่อมตอจํานวนมาก ๒. การสนับสนุนความหลากหลายท่ีเพ่ิมข้ึนของบริการ, แอปพลิเคชั่น และผูใช ดวยความตองการท่ี

แตกตางกันสุดโตงสําหรับการทํางานและชีวิตประจําวัน ๓. ความยืดหยุนและประสิทธิภาพในการใชงานของสเปคตรัมแบบไมตอเนื่อง (non-contiguous

spectrum) สําหรับแผนการเตรียมความพรอมเครือขายท่ีแตกตางกัน เครือขายแบบเคลื่อนท่ีจะกลายเปนวิธีการหลักในการเขาถึงเครือขายสําหรับการเชื่อมตอแบบ person-to-person และแบบ person-to-machine เครือขายดังกลาวนี้จําเปนตองเขากันกับเครือขายแบบไมเคลื่อนท่ี (fixed network) ในเทอมของคุณภาพการใหบริการ, ความนาเชื่อถือและความปลอดภัย ซ่ึงการ

Page 38: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

บทท่ี ๔ มองไปสูอนาคตดวยเทคโนโลยี ๕G หนาท่ี ๓๒

ทําใหเปนไปตามท่ีกลาวมานั้น เทคโนโลย ี๕G จะตองมีความสามารถในการสงท่ีความเร็วเปน ๑๐ Gb/s เหมือน Fiber เพ่ือใหการสื่อสารแบบ ultra-high และการโตตอบทางมัลติมีเดียแบบตลอด เวลา (immersive multimedia interactions) สามารถเกิดข้ึนได เทคโนโลยีดังกลาวนี้จะตองใช Bandwidth ท่ีกวางมาก (Ultra-wide bandwidth) และมี latency ท่ีนอยมากๆ (sub-millisecond latencies)

๔.๒.๑ เมืองฉลาด (Smart cities) ๕G จะทําใหมีโครงสรางพ้ืนฐานท่ีเปนรากฐานสําหรับการสราง Smart city ซ่ึงจะผลักดันใหเกิด

ประสิทธิภาพและความสามารถของเครือขายเคลื่อนท่ีท่ีตองการมากท่ีสุด Latency ท่ีต่ําและความนาเชื่อถือท่ีสูงนั้น ยังมีความตองการท่ีจําเปนสําหรับอุตสาหกรรมอัตโนมัติแบบเคลื่อนท่ี , การเชื่อมตอกับยานพาหนะและแอปพลิเคชั่นแบบ IoT (Internet of Things) อ่ืนๆ แอปพลิเคชั่นอยาง smart censor และ text-based messaging เปนตัวอยางของแอปพลิเคชั่นท่ีมีปริมาณสูงมากท่ีตองการอัตราของขอมูลต่ํามากๆ และจะไมมีความไวตอ latency

๔.๒.๒ ความตองการประสิทธิภาพท่ีมีความซับซอน ความหลากหลายท่ีเพ่ิมเติมและความแพรหลายของบริการเคลื่อนท่ีนั้น มีความความแตกตางในความ

ตองการประสิทธิภาพดังนี้ - Latency จาก ๑ millisecond ไปถึง ๒-๓ seconds - การใชงานของผูใชตอเซลแบบตลอด (always-on) จากสองสามรอยรายไปจนถึงหลายลานราย - รอบการทํางาน (duty cycle) จาก milliseconds ไปจนถึงตลอดท้ังวัน - ปริมาณงานของ signaling (signaling load) จากนอยกวา ๑ % ไปเกือบถึง ๑๐๐ %

รูปขางลางเปน “๕G HyperService Cube” ซ่ึงแสดงใหเห็นถึงหลายมิติในเทอมของ throughputs, latency และจํานวนการเชื่อมตอท่ีตองการสําหรับบริการหลายชนิดของเครือขาย ๕G ท่ีตองการจะดําเนินการเครือขาย ๕G มีความทาทายในการออกแบบใหทุกบริการตามรูปสามารถบริการไดพรอมกัน ซ่ึงจะตองมีการสรางผูใชรายบุคคลและความตองการแบบองคกรดังนี้

- ประสบการณการใชงานแบบตลอดเวลา (Immersive experience): อัตราขอมูลอยางนอย ๑ Gb/s หรือมากกวาท่ีจะสนับสนุนแอปพลิเคชั่น Ultra-high definition video และ virtual reality

- ประสบการณผูใชงานท่ีเหมือนกับใช Fiber: อัตราขอมูล ๑๐ Gb/s ในการสนับสนุน mobile cloud Service

- เวลาในการตอบสนองและ latency เปนศูนย: latency นอยกวา ๑ ms เพ่ือท่ีจะสนับสนุน real time mobile control และแอปพลิเคชั่นแบบ vehicle-to-vehicle รวมถึงการสื่อสาร

- การสวิทชท่ีเปน ๐ วินาที: เวลาในการสวิทชระหวางเทคโนโลยีการเขาถึงวิทยุท่ีตางระบบกันสูงสุด ๑๐ ms เพ่ือใหม่ันในไดวาเปนการใหบริการท่ีไมขาดสายไรรอยตอ

- ความจุขนาดมหึมาและการเปดใชงานตลอดเวลา (always-on): ระบบเครือขายเคลื่อนท่ีปจจุบันมีการสนับสนุนผูใชงานถึง ๕ พันลานแลว ดังนั้น ๕G จําเปนตองเพ่ิมขยายใหสนับสนุนหลายพันลานแอปพลิเคชั่น และสนับสนุนเครื่องเปนแสนลานเครื่องดวย

- การใชพลังงาน : การใชพลังงานตอบิตควรจะถูกลดลงเปนพันเทาเพ่ือปรับปรุงระยะเวลาการใชงานของแบตเตอรี่ของเครื่องท่ีถูกเชื่อมตอ

Page 39: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

บทท่ี ๔ มองไปสูอนาคตดวยเทคโนโลยี ๕G หนาท่ี ๓๓

บริการ ๕G และ Scenario ท่ีตองการ

๔.๒.๓ ผลกระทบตอสเปคตรัม นอกจากความยืดหยุนและการใชงานท่ีมีประสิทธิภาพของสเปคตรัมท่ีไมตอเนื่องท้ังหมดในเครือขายท่ี

แตกตางกันแลว การทําสเปคตรัมสวนเพ่ิมใหวางเปนสิ่งท่ีตองการสําหรับความจุท่ีเพ่ิมข้ึนเปนพันเทา ในป ๒๐๒๐ รวมถึงการเพ่ิมสูงข้ึนในป ๒๐๔๐ และถัดไปจากนั้น ในขณะท่ีการเห็นพองกันของท้ังโลกกําลังทําใหเปนรูปรางข้ึนท่ี Bandwidth ๕๐๐ MHz ถึง ๑ GHz ของสเปคตรัมมือถือสวนเพ่ิมนั้นเปนสิ่งท่ีตองการ ขอควรพิจารณาตอไปนี้จําเปนตองจะถูกกลาวถึง:

แถบสเปคตรัมท่ีสามารถไดมาดวยกฎหมายการปกครองภูมิภาคหรือกฎหมายปกครองทองถ่ินจําเปน ตองถูกทําใหลงรอย/ประสาน จนตนทุนของอุปกรณเคลื่อนท่ีไมถูกกระทบในทางลบ

สเปคตรัมท่ีไดมาท้ังหมดและ IMT band (International Mobile Telecommunications) ใหมจะถูกใชเพ่ือใหไดความเร็ว ๑๐ Gb/s สําหรับผูใชแตละคน ซ่ึงเปนสิ่งทาทายหลักสําหรับการออกแบบเครือขายระบบ ๕G

เพ่ือใหไดประสิทธิภาพของสเปคตรัมสูงสุดท่ีเพียงพอ การเขาถึงสเปคตรัมท้ังหมดและเทคโนโลยีการเชื่อมตอทางอากาศแบบโปรแกรมได (Programmable air interface) เปนสิ่งท่ีตองการเพ่ือใหสามารถแปลงความตองการของบริการใหการรวมกันของทรัพยากรความถ่ีและวิทยุมีความความเหมาะสมมากท่ีสุด การรวม กันเชิงลึกแบบตอเนื่องของ SND (Software defined network) และเทคโนโลยีสถาปตยกรรม Cloud จะชวยสิ่งดังกลาวใหเปนจริงได และจะทําใหการทําเทคโนโลยีเครือขายเคลื่อนท่ีเปนไปตามความตองการ (on-demand customization) มีความสะดวกมากข้ึน โดยท่ีมีความม่ันใจใน QoS ท่ีดีกวา, เพ่ิม network TVO, ลด network TVO และลดการใชพลังงาน

๔.๓ ตัวขับเคลื่อนเทคโนโลยีที่สําคัญและนวัตกรรม ตัวขับเคลื่อนท่ีสําคัญมีดังนี้ - ในยุคกอนเครือขายไรสายถูกใชงานในลักษณะอยูกับท่ี (fixed radio) และสเปคตรัมเปนก็แบบชวงๆ

แตในสวนของ ๕G จะยอมใหการใชงานของสเปคตรัมใดๆ และเทคโนโลยีการเขาถึงใดๆ ใหไดการสงท่ีดีท่ีสุดของการบริการ

Page 40: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

บทท่ี ๔ มองไปสูอนาคตดวยเทคโนโลยี ๕G หนาท่ี ๓๔

- การเชื่อมตอทางอากาศ (air interface) และระบบโหนดการเขาถึงแบบรีโมต (RAN : Remote Access Node) จําเปนตองถูกออกแบบใหสมบูรณเพ่ือใหเกิดความเหมาะสมในกระบวนทัศนการเขาถึงระบบเคลื่อนท่ีแบบใหมท่ีมีความจุขนาดใหญ, มีการเชื่อมตอจํานวนมาก และความเร็วของเครือขายท่ีสูงมากแบบ ultrafast

- ๕G จะมีคุณลักษณะประจําตัวท่ีสนับสนุนรูปแบบใหมของการใชงานเครือขายอันรวมถึงการจัดเครือขายแบบ ultra-dense ท่ีมี self-backhauling, การสื่อสารแบบ เครื่อง-ไปยัง-เครื่อง (device-to-device communication), dynamic spectrum refarming และการแชรโครงสรางพ้ืนฐานการเขาถึงวิทยุ (radio access infrastructure sharing)

๔.๓.๑ พัฒนาการอันย่ิงใหญท่ีมีความจําเปน การพัฒนาระบบ ๕G จะมีความตองการพัฒนาการท่ียิ่งใหญหลากหลายดังนี้

- พัฒนาการท่ียิ่งใหญแบบใหมของการ multiple access และเทคโลโลยีรูปคลื่นแบบกาวหนารวมถึง ความกาวหนาในการเขารหัสและอัลกอริทึมการผสมคลื่นสัญญาณ (modulation) ท่ีจําเปนสําหรับการปรับปรุงประสิทธิภาพของสเปคตรัมใหเปนจริง เปนการจัดความเหมาะสมท่ีจําเปนสําหรับการเชื่อมตอ IoT (Intenet of Things) ขนาดใหญและลดคาอยางมากของ latency ในการเขาถึง

- พัฒนาการท่ียิ่งใหญแบบใหมในสถาปตยกรรม baseband และความถ่ีวิทยุ (RF) มีความตองการ

เพ่ือท่ีจะทําใหสามารถคํานวณแบบละเอียดไดและสามารถปรับใชไดกับการเชื่อมตอทางอากาศแบบใหม สิ่ง

สําคัญ นอกจากนั้นคือ การคํานวณ baseband แบบกาวหนามีความตองการเพ่ือใหมีความเหมาะสมในความ

ตองการท่ีซับซอนของทางออกใหมอยาง mass-scale MIMO การออกแบบเชิงผสมผสานท่ีดีเลิศสําหรับการ

รวมกันของวิทยุ RF และเสาอากาศท่ีไมเคยเกิดข้ึนมากอนใหเปนหนึ่งยูนิต (“Radiotenna”) เปนสิ่งท่ีตองการ

เพ่ือสนับสนุนการเชื่อมตอทางอากาศ (air interface) แบบใหมนี้

- พัฒนาการท่ียิ่งใหญแบบใหมในกระบวนการมิติของ RF แบบกาวหนาจะนํามาซ่ึงประโยชนในดานประสิทธิภาพและความยืดหยุนในการใชสเปคตรัม เทคโนโลยีวิทยุแบบ single-frequency full duplex จะเปนตัวหลักท่ีชวยใหเกิดการเพ่ิมประสิทธิภาพของสเปคตรัม การปรับปรุงสิ่งดัวกลาวนี้จะชวยขับเคลื่อนตนทุนของเครือขายท้ังหมดใหต่ําลงในขณะท่ีมีความสําเร็จในประสิทธิภาพของพลังงานท่ีมีการปรับปรุง

- พัฒนาการท่ียิ่งใหญแบบใหมในโหนดเขาถึงแบบรวม (integrated access node) และการออกแบบชองสื่อสารภาคพ้ืนดิน (backhaul) เปนสิ่งท่ีตองการเพ่ือใหการจัดการเครือขายในสวน radio node มีความหนาแนนสูงได รูปแบบ plug-and-play จะกลายเปนสิ่งจําเปนในการพัฒนาในสถานท่ีโหนดตางๆ มีความตองการท่ีจะแอกเซสและจัดการตัวเองใน spectrum blocks ท่ีสามารถใชงานไดท้ังในสวนของ access และ backhauling ความสามารถดังกลาวนี้จะเปนกุญแจใหสามารถแอกเซสระบบวิทยุแบบ high-frequency spectrum ได

- พัฒนาการท่ียิ่งใหญแบบใหมในเทคโนโลยีวิทยุสําหรับอุปกรณเคลื่อนท่ี (mobile device) เปนสิ่งท่ีพึงประสงคเพ่ือท่ีจะสนับสนุนความสามารถในขอบเขตท่ีใหญมาก กลาวคือ ระยะเวลาการใชงานของแบตเตอรี่ท่ียาวนานจากตัวตรวจจับพลังงานชาสุด (ultra-low energy sensors) ไปยังอุปกรณแบบเร็วท่ีสุด (ultra-fast device) เทคโนโลยีเสาอากาศแบบ multi-antenna ท่ีถูกยอใหเล็กลงจะเปนสิ่งจําเปนมากสําหรับการทําใหได ความเร็วในการแอกเซสในระดับ Gb/s ดวยการใชสเปคตรัมท่ีนอยและใชพลังงานท่ีต่ํา การขยายความ สามารถของอุปกรณเคลื่อนท่ีนอกเหนือจากนี้ก็เปนสิ่งสําคัญเชนกันท่ีจะสนับสนุนการทํางานของสถานีฐาน (base

Page 41: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

บทท่ี ๔ มองไปสูอนาคตดวยเทคโนโลยี ๕G หนาท่ี ๓๕

station) อันซ่ึงจะทําใหเกิดการยอมรับในการยึดถืออุปกรณเปนหลัก (device-based) , การจัดเครือขายเคลื่อนท่ีสําหรับการใหบริการใหเปนไปตามความตองการ (on-demand) อยางเชนการสื่อสารแบบ device-to-device

๔.๓.๒ สถาปตยกรรมเสมือนจริง (Virtualized architectures) โครงสรางการแอกเซสวิทยุจะยึดถือเทคโนโลยีคลาวนท่ีมีความสามารถใหบริการแบบ on-demand

ไมวาจะเปนดานการโปรเซส สตอเรจและความจุของเน็ตเวิรคท่ีตองการเพ่ิมลดเม่ือไหรก็ได เทคโนโลย ีsoftware-defined air interface จะถูกรวมโดยไรรอยตอกับสถาปตยกรรมเครือขายแอกเซสไรสาย ๕G นวัตกรรมของ RAN site จะพัฒนาไปเปน “hyper-transceiver” ในการเขาถึงแบบเคลื่อนท่ี และจะชวยใหการปรับแตงท่ีดีท่ีสุดใน joint-layer ของวิธีการใชงานทรัพยากรวิทยุใหมีประสิทธิภาพเปนจริงข้ึนได

นวัตกรรมของเครือขายแกน (core network evolution) จะพัฒนาการไปในลักษณะท่ีมีความยืดหยุนมากข้ึนสําหรับการสรางบริการใหมและแอปพลิเคชั่นใหมๆ โดย clouding computing จะกลายเปนรากฐานของ core network และจะเปดเน็ตเวิรคใหยอมรับการงัดนวัตกรรมท่ีถูกพัฒนาข้ึน เครือขายแกนของ ๕G (๕G core network) จะถูกหาจัดมาใหดวยการรวมกันแบบไรรอยตอกับ core network ของ ๓G และ ๔G ท่ีมีอยูในปจจุบัน

๔.๓.๓ การเขาถึงสเปคตรัมท้ังหมด การออกแบบใหมสําหรับสเปคตรัมท้ังหมดของ audio access node มีความตองการในพัฒนาการท่ี

ยิ่งใหญเก่ียวกับรากฐานของเทคโนโลยีวิทยุอยาง air interface, RAN, เครื่องรับสงความถ่ีวิทยุและอุปกรณ ซ่ึงการสื่อสารวิทยุภาคพ้ืนดิน (radio backhaul) แบบใหมและการแอกเซสไฟเบอรแบบใหมสําหรับเครือขายแบบคงท่ี (fixed network) จะเปนสวนท่ีสมบูรณของทางออกของเครือขาย Next generation เชิงธุรกิจ รูปตอไปนี้เปนพ้ืนฐานโดยสรุปของโครงการการแอกเซสวิทยุของระบบ ๕G

๕G All-spectrum access RAN

๔.๔ Timeline ปจจุบัน ๕G อยูในชวงของการวิจัย สเปคตรัม IMT แบบใหมคาดวาจะไดรับการเห็นชอบจาก World

Radio Communication Conference (WRC) ในป ๒๐๑๕ โดย ITU กําลังดําเนินงานเก่ียวกับความตองการ

Page 42: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

บทท่ี ๔ มองไปสูอนาคตดวยเทคโนโลยี ๕G หนาท่ี ๓๖

สเปคตรัม IMT สําหรับป ๒๐๒๐ และถัดจากนั้น หลังจาก WRC-๑๕ แลว ITU จะเปน clearer path ในการกําหนดระบบเครือขายและความตองการในดานเทคโนโลยี รูปแสดง Roadmap ท่ีเปนไปไดสําหรับทางออกเก่ียวกับเทคโนโลยี ๕G

๕G roadmap and timeline

๔.๕ สรุป ๕G เปนเขตแดนของนวัตกรรมสําหรับอุตสาหกรรมเคลื่อนท่ีท้ังหมด เปาหมายหลักของการออกแบบ ๕G มี ๓ ประการดังนี้ o จัดเตรียมเครื่องมือหรือวิธีการสําหรับความจุขนาดใหญและการเชื่อมตอจํานวนมาก o สนับสนุนการเพ่ิมข้ึนอยางหลากหลายของบริการ แอปพลิเคชัน และผูใชงาน ดวยความตองการ

หลากหลายแบบสุดๆ o การใชงานท่ียืดหยุนและมีประสิทธิภาพของสเปคตรัมแบบไมตอเนื่องสําหรับรูปแบบการใชงาน

เครือขายท่ีมีความแตกตางกันอยางกวางขวาง

ขอบขายงานท่ีเปนทางออกของเครือขายแบบปรับเปลี่ยนไดจะกลายเปนสิ่งจําเปนสําหรับการปรับใหเหมาะ สมของท้ังนวัตกรรมการเชื่อมตอทางอากาศ (air interface) และ LTE ท้ังนี้เทคโนโลยีคลาวน, SDN, และ NFV จะเปลี่ยนรูประบบนิเวศของระบบเคลื่อนท่ี (mobile ecosystem) ท้ังหมด และ ๕G จะเปนตัวเรงใหเกิดการสรางบริการแบบ mass-scale และแอปพลิเคชั่นตาง ๆ

ในทศวรรษถัดไป การเกิดข้ึนของพัฒนาการท่ียิ่งใหญในเทคโนโลยี RAN แบบรากฐานท่ีหลายหลายจะเปนสิ่งท่ีตองการสําหรับการจัดเตรียม (implementing) ในทางออกเครือขาย ๕G ใหพรอมใชในเชิงธุรกิจ ดังนี้ o เทคโนโลย ีmultiple-access และรูปคลื่นแบบกาวหนา (advanced waveform) ถูกรวมกับการ

เขารหัสและอัลกอริทึมการผสมสัญญาณ (modulation) o การบริหารจัดการการสอดแทรก (interference management) o โปรโตคอลสําหรับการเขาถึง

Page 43: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

บทท่ี ๔ มองไปสูอนาคตดวยเทคโนโลยี ๕G หนาท่ี ๓๗

o สถาปตยกรรมการสงมอบบริการ o Mass-scale MIMO o เทคโนโลยีวิทยุแบบ Single frequency full duplex o อุปกรณสนับสนุน ๕G o โครงสรางพ้ืนฐานการแอกเซสวิทยุแบบ Virtualize และ Cloud

ความสําเร็จของระบบ ๕G ข้ึนอยูกับ ICT ecosystem ท้ังหมด ความเติบโตของ ๕G จะเกิดจาก

ความสําเร็จของ LTE นวัตกรรม ICT ecosystem จะเปนตัวขับเคลื่อนหลักในการสรางตลาด ๕G ท่ีใหญมาก

Page 44: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

บทท่ี ๕ การเตรียมความพรอมของกรมชลประทาน หนาท่ี ๓๘

บทที่ ๕ การเตรียมความพรอมของกรมชลประทาน

การนํา SDN มาใชในกรมชลประทาน

ระบบเครือขายท่ีถูกกําหนดดวยซอฟตแวร หรือ SDN (Software defined networking) ไดเปลี่ยนระบบเครือขายจากฮารดแวรไปเปนซอฟตแวรภายใตการจัดการของตัวควบคุมซอฟตแวร ประโยชนท่ีไดรับก็คือการทํางานโดยอัตโนมัติ การทําใหการดูแล ระบบเครือขายงายข้ึน และชวยเพ่ิมประสิทธิภาพการทํางานของแอปพลิเคชั่น ขณะเดียวกันเทคโนโลยีใหมอยาง SDN ยังคงมีชองโหวท่ีตกเปนเปาการโจมตีเชนเดียวกัน แตเปนท่ีรูกันในวงอุตสาหกรรมวา SDN นั้นมีชองโหวบางอยางท่ีมาตั้งแตเริ่มแรก คริสต เว็บเบอร ผูรวมกอตั้ง Casaba กลาววา

ขอแรก ก็คือการควบคุมแบบรวมศูนยในตัวควบคุมของ SDN ทําใหยกเลิกการใชงานฮารดแวรดานการปองกัน เชน ไฟรวอลล

ขอท่ีสอง นีล แมคโดนัล นักวิเคราะหของการทเนอร กลาววา โดยการแยกสวนควบคุมออกจากสวน ขอมูล SDN ไดแนะนําเทคโนโลยีใหมๆ เชน ตัวควบคุมเครือขาย ซ่ึงโพรโตคอล และ APIs อาจตกเปนเปาของการโจมตีได

ขอท่ีสาม ความไดเปรียบของ SDN ก็คือตัวควบคุมซอฟตแวรท่ีสามารถถูกติดตั้งบนฮารดแวร COTS บนสวนบนของระบบปฏิบัติการเชน Windows หรือ Linux นอกจากนี้ COTS ยังชวยประหยัดคาใชจายในการติดตั้ง และคาใชจายอ่ืนๆ ดวย แต แรมซีย ดาวน หุนสวนของ Casaba กลาววาการโจมตีท่ีเกิดข้ึนในอดีต เชน การทําใหหนวยความจําลนนําไปสูการเรียกใชรหัสโปรแกรมจากระยะไกลภัยเพ่ือโจมตีระบบปฏิบัติการเหลานี้ ในขณะเดียวกันตัวควบคุม SDN ก็ตกอยูในความเสี่ยงเชนเดียวกับระบบปฏิบัติการ

ขอท่ีส่ี เพราะธรรมชาติของตัวควบคุม SDN ท่ีทํางานแบบรวมศูนย แคใชเทคนิคแบบ APT โจมตีตัวควบคุมไดก็อาจทําใหสามารถควบคุมระบบท้ังหมดท่ีอยูบนเครือขายได ดังนั้นผูบริหารท่ีดูแลดานการรักษาความปลอดภัยควรใหความสําคัญดานการรักษาความปลอดภัย SDN ตลอดจนการเลือกเครื่องไมเครื่องมือและวิธี การควบคุมความปลอดภัยท่ีเหมาะสม

ผลการศึกษา สามารถสรุปเปนแนวทางเสนอผูบริหาร หรือผูท่ีเก่ียวของของศูนยเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร เพ่ือดําเนินการในเรื่องตางๆ ดังตอไปนี้

- ใชเปนขอมูลศึกษาใหคณะทํางานโครงการปรับปรุงระบบเครือขายภายใน - ตรวจสอบการเลือกใชเทคโนโลยี Smart Network ท่ีเหมาะสมกับระบบเครือขายภายในของกรม

ชลประทาน และจัดทํารายละเอียดแผนการปรับปรุงระบบและบรรจุโครงการไวในแผนปฏิบัติการดิจิทัลของกรมชลประทาน (แผนแมบทเทคโนโลยีสารสนเทศ เดิม)

- ดําเนินการจัดหาและติดตั้งระบบหรืออุปกรณตางๆ (หากไดรับงบประมาณในการดําเนินการ) - ประเมินผลโครงการปรับปรุงและรายงานผลตอไป (หากไดรับงบประมาณในการดําเนินการ)

Page 45: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

บทท่ี ๕ การเตรียมความพรอมของกรมชลประทาน หนาท่ี ๓๙

ปจจัยแหงความสําเร็จ การดําเนินการตามขอเสนอขางตนใหเปนไปตามเปาหมายท่ีกําหนดไว จําเปนตองมีปจจัยแหงความ สําเร็จ ดังตอไปนี้

๑. การสนับสนุนงบประมาณในการจัดหาระบบหรืออุปกรณตามเทคโนโลยีท่ีเกิดข้ึนใหม ซ่ึง ไดผานการศึกษาพิจารณาแลวเห็นวามีประโยชนตอการดําเนินงานของกรมชลประทานจริง

๒. การสนับสนุนงบประมาณในการพัฒนา/ฝกอบรมบุคคลากรของศูนยเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร ในดานเทคโนโลยีตางๆ ท่ีเกิดข้ึนใหมอยูตลอดเวลา

๓. ความตอเนื่องและระยะเวลาในการปรับเปลี่ยน การสรางการยอมรับ รวมถึงแสดงใหเห็นผลดีท่ีเกิดข้ึนอยางเปนรูปธรรม

๔. การจัดฝกอบรม/สัมมนาบุคลากรหนวยงานอ่ืนๆ ของกรมฯ เพ่ือเสริมสรางความรู ความเขาใจเบื้องตนในการใชงานตามเทคโนโลยีดังกลาว

๕. ประเมินผล และ ปรับปรุงขอบกพรองตางๆ ท่ีพบ เพ่ือใหมีความสมบูรณยิ่งข้ึนตอไป

Page 46: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

ภาคผนวก

Page 47: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

หนาท่ี ๔๑

ภาคผนวก ก

แนวคิดการทํา Software Defined Network ดวย Cisco ACI (จากงาน Cisco Night Academy #8: Data Center: Application Centric Data Center)

วิธีคิดของผูดูแลระบบเครือขาย จะเปลี่ยนไปจากหนามือเปนหลังมือ

จากระบบเครือขายเดิมท่ีเม่ือผูดูแลระบบเครือขายไดรับ Requirement มาวาระบบงานอ่ืนๆ จะทํางานและเชื่อมตอกันอยางไรบาง แลวผูดูแลระบบจึงตองมาคิดตอวาจะทําการกําหนดคา Configuration ตางๆ อยางไรเพ่ือใหตรงกับความตองการนั้นๆ จะถูกพลิกผันไปดวยการมาของเทคโนโลยี SDN ไปโดยสิ้นเชิง

ระบบเครือขายแบบ SDN นั้นจะทําหนาท่ีในสวนของการ Configure ระบบใหเองท้ังหมด จนผูดูแลระบบไมตองมายุงเก่ียวกับการกําหนดคาแตอยางใด ทําใหสิ่งท่ีผูดูแลระบบตองไปทําแทนก็คือการมองอุปกรณหรือระบบ Application ตางๆ ในเครือขายนั้นใหกลายเปน Object แทน และทําการจัดกลุมของ Object เหลานั้น แลวทําการกําหนด Policy สําหรับ Object แตละกลุมวาจะมีสิทธิ์ในการเชื่อมตอกับระบบใดท่ีอยูในเครือขายดวยวิธีการใดบาง แลวระบบ SDN จะทําการกําหนดคาใหตามนั้นเองโดยอัตโนมัติ

ความเปลี่ยนแปลงนี้จะทําใหผูดูแลระบบตองใสใจกับเรื่องของสิทธิ์ในการเชื่อมตอ , การจัดกลุม Object และการวางนโยบายในระบบเครือขายใหมากข้ึนแทน โดยไมตองสนใจกับเรื่องทางเทคนิคเชิงลึกอีก หรือกลาวไดวาผูดูแลระบบจะตองเนนสนใจผลลัพธมากกวาวิธีการ

SDN นี้มาตอบโจทยของระบบเครือขายท่ีมีอุปกรณเครือขายใน Data Center เปนจํานวนมากไดอยางงายดาย สมมติวาถาหากระบบเครือขายของคุณมี Port จํานวนซัก 10,000 Port การ Configure ระบบเครือขายแบบเดิมๆ นั้นคงเปนไปไดยากมาก และเกิดความผิดพลาดไดงายมากอยางแนนอน ซ่ึงเม่ือ SDN ไดถูกพัฒนาข้ึนมาจนอยูตัวแลว ก็ทําให SDN ไดกลายเปนเทคโนโลยีสําหรับใชงานในระดับองคกรไดข้ึนมานั่นเอง

Page 48: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

หนาท่ี ๔๒

Cisco ACI เปนแนวคิดของระบบเครือขายแบบ SDN โดยเปน Framework ท่ีทํางานบน Cisco Switch รุน Nexus 9000 เทานั้น โดยปกติแลว Nexus 9000 จะทํางานบน NX OS Mode ซ่ึงมี API สําหรับเขียน Script เพ่ือไปควบคุม Switch ทีละตัวได แตเม่ือปรับมาใช Nexus 9000 ในแบบ Fabric ดวย ACI ก็จะเปนการใชงานในแบบ SDN เต็มตัว ทําใหสามารถควบคุมการใชงานระบบเครือขายดวยการกําหนด Policy แทนการตั้งคา Configuration เองแบบเดิม และผูดูแลระบบไมจําเปนตองสนใจรายละเอียดปลีกยอยอีกตอไป เพราะเม่ือผูดูแลระบบทําการกําหนด Policy ใหกับ Object ซ่ึงแบงเปนแตละ Application หรือแตละ Server แลว อุปกรณเครือขายท้ังหมดก็จะทําการปรับเปลี่ยน Configuration ใหตรงตาม Policy ท่ีตองการโดยอัตโนมัติ ตางจากท่ีผานมาท่ีผูดูแลระบบจําเปนตองเขาใจการกําหนดคาในระบบเครือขายท้ังหมด และทําการกําหนดคาในระบบเครือขายเพ่ือใหไดผลลัพธตามท่ีตองการดวยตัวเอง

VxLAN เปนอีกหนึ่งเทคโนโลยีท่ีถูกนํามาใชในการสราง Cisco ACI โดยการใช VxLAN จะทําใหการแบง Segment ของระบบเครือขายสามารถทําไดแบบ Microsegment สําหรับแตละกลุมของบริการไดทันที และ Protocol อยาง Spanning Tree ก็จะไมจําเปนอีกตอไปเพราะระบบเครือขายจะทํางานเปนแบบ Object-Fabric ท่ี Utilize ทุกเสนทางการเชื่อมตอใหคุมคาสูงสุดไดดวยตัวเองโดยไมเกิด Loop และยังคงมี Redundancy อยูได

นอกจากนี้ Cisco ACI ยังเปนการรื้อแนวคิดของการสราง VLAN ออกไป และสรางแนวคิดของระบบเครือขายใหม จากเดิมท่ีการใช VLAN คือการใชตัวเลข Tag เพ่ือทําการเชื่อมตอระบบเครือขายในแตละ Segment เขาดวยกัน แตในปจจุบันนี้แนวคิดของ ACI คือการมองทุกอยางในระบบเครือขายเปน Object โดยการแบงกลุมของ Object เหลานี้ออกเปน Endpoint Group (EPG) และสนใจแควา EPG ใดจะสามารถเชื่อมตอเขาถึงกันไดบางดวย Policy แบบไหนแทน และทายท่ีสุดแลวระบบเครือขายท้ังโลกก็จะตองมาใช SDN ท้ังหมดซักวันหนึ่งอยางแนนอน ทําใหผูดูแลระบบเครือขายนั้นไมสามารถหลีกเลี่ยงท่ีจะเรียนรูเทคโนโลยีตรงนี้ไดเลย

Page 49: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

หนาท่ี ๔๓

สวนมุมมองในการกําหนด Policy ของ Ciso ACI นั้น ก็คือการกําหนดความสัมพันธระหวางแตละ EPG ข้ึนมา ซ่ึงความสัมพันธตรงนี้จะเรียกวา Contract โดยในแตละ Contract จะประกอบไปดวยการ Filter L4 Port Ranges และ TCP Options กับ Action ตางๆ เชน การ Permit, QoS, Log และ Redirect to Service เปนตน ทําใหทุกๆ การเชื่อมตอของแตละ EPG ถูกบังคับดวย Contract นั่นเอง

การใช Cisco ACI นั้นจะทําการการ Monitor ประสิทธิภาพของระบบเครือขายสามารถทําไดอยางละเอียด และมองเห็นการทํางานแยกเปนราย EPG ได ซ่ึงเม่ือนํามาดูตอในเชิงลึกแลว ก็คือการตรวจสอบประสิทธิภาพของระบบเครือขายแยกเปนราย Application, IP, Server ไดนั่นเอง โดยประสิทธิภาพในการทํางานของระบบเครือขายจะไมชาลงจากการ Monitor แตอยางใด เนื่องจากขอมูลทางดานประสิทธิภาพนั้นจะถูกจัดเก็บโดยอัตโนมัติในระหวางการทํา Forwarding ทําใหไมตองมีการคํานวนใดๆ เพ่ิมข้ึน

แตอีกสิ่งหนึ่งท่ีผูดูแลระบบควรจะตองรับรูเอาไวกอนก็คือ ระบบเครือขายแบบ SDN นั้นแตกตางจากระบบเครือขายเดิมตั้งแตระดับของการเริ่มตน Setup ระบบเครือขายจากการติดตั้งอุปกรณตัวแรกเลย เรียกไดวาเปนการลางภาพของความรูดานระบบเครือขายแบบเดิมๆ ท่ีมีอยูไปพอสมควร และวิธีการเดียวท่ีจะชวยใหเขาใจเทคโนโลยีตรงสวนนี้ไดดีข้ึนก็คือการทดสอบจริงนั่นเอง ดังนั้นถาหากองคกรไหนพอจะมีเวลาบาง ก็ควรจะเรียกผูผลิตเขามาทําการทดสอบระบบ SDN ใหไดทดลองกันเปนแนวทางกันไดแลว

Page 50: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

หนาท่ี ๔๔

ข้ันตอนในการเริ่มตนใชงาน Cisco ACI

เพ่ือใหเห็นภาพการทํางานของ SDN ไดงายท่ีสุด ทางทีมงาน TechTalkThai จึงไดสรุปลําดับข้ันตอนในการสรางระบบเครือขายท่ีเปน SDN ดวยเทคโนโลยีของ Cisco ACI ใหอานกันเปนตัวอยาง โดยผูท่ีจะศึกษาแนวคิดของ Cisco ACI นั้น ควรจะมีความเขาใจพ้ืนฐานเก่ียวกับแนวคิดของระบบเครือขายแบบ Spine-Leaf กอน

[อธิบายสั้นๆ สําหรับผูท่ีไมรูจัก Spine-Leaf แนวคิดนี้คือการแบง Switch ออกเปน 2 กลุม คือ Leaf Switch ท่ีจะทําหนาท่ีในการเชื่อมตอกับ Endpoint และจะเชื่อมตอกับ Spine Switch ท้ังหมดท่ีมีในแบบ Mesh สวน Spine Switch นั้นจะไมเชื่อมตอกันเอง แตจะเชื่อมตอกับ Leaf Switch ท้ังหมดแบบ Mesh เชนกัน เพ่ือใหระบบเครือขายมีประสิทธิภาพและความทนทานสูงสุด พรอมท้ังเพ่ิมขยายไดงาย การเริ่มตนใชงาน Cisco ACI เบื้องตน มีดังนี้

1. สราง Cisco APIC Controller ซ่ึงเปน SDN Controller ของ Cisco ข้ึนมา 2. เชื่อมตอ APIC Controller เขากับ Leaf Switch และใหท้ังสองระบบทําการเรียนรูกันดวย Protocol LLDP 3. LLDP เริ่มสราง Topology ของระบบเครือขาย และแสดงการเชื่อมตอไปยัง Spine Switch เพ่ิมเติม 4. ระบบเครือขายท้ังหมดทําการเรียนรูกันและกัน และถูกเชื่อมตอเขากันเปน Topology ท่ีครบถวน และ Cisco APIC Controller ก็จะสามารถบริหารจัดการระบบเครือขายท้ังหมดได 5. APIC Controller ท้ังหมดในระบบจะทําการแชรขอมูลระหวางกัน เพ่ือใหสามารถทํางานรวมกันไดแบบ Redundant 6. การบริหารจัดการท้ังหมดหลังจากนี้จะตองทําผาน APIC Controller เสมอ โดยผูดูแลระบบตองทําหนาท่ีกําหนด EPG ใหกับแตละ Object และกําหนด Policy เพ่ือใชในการบังคับวา EPG ใดจะเชื่อมตอกันไดอยางไรบาง 7. เม่ือมีการเพ่ิมอุปกรณเครือขายใดๆ ก็ตาม ข้ันตอนตางๆ ในการติดตั้งจะจบลงหลังจากท่ีทําการเชื่อมตอ Physical Layer เขาไปยังระบบเครือขาย SDN ท่ีใชงานอยูเสร็จสิ้นแลว และผูดูแลระบบก็จะมีหนาท่ีในการกําหนด EPG ใหกับ Object ท่ีมาเชื่อมตอเขากับอุปกรณเครือขายใหมๆ นั้น เพ่ือบังคับใช Policy ท่ีตองการนั่นเอง

อธิบายแบบนี้อาจจะยังมีผูท่ีไมเขาใจวา EPG จะเปนอะไรไดบาง ยกตัวอยางเชน เราอาจกําหนด Router ตัวท่ีเชื่อมตอกับ Internet ใหเปน EPG 1, กําหนด Server เปน EPG 2, กําหนด Client Desktop เปน EPG 3 แลวเราจึงคอยบอกวา EPG 3 สามารถเชื่อมตอกับ EPG 1 และ EPG 2 ไดเพ่ือใหผูใชงานสามารถเลนอินเตอรเน็ตได และทํางานกับ Server ได ในขณะท่ีเราอาจไมอนุญาตให EPG 2 เชื่อมตอกับ EPG 1 เพราะไมตองการให Server ท่ีติด Malware ทําการสงขอมูลออกไปยังภายนอกโดยตรง เปนตน

Page 51: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

หนาท่ี ๔๕

สําหรับกรณีท่ีมีระบบ Virtualization ภายในองคกร ผูผลิตอยาง VMware ก็จะมี Virtual Distributed Switch (VDS) ในแตละ Virtualization Host Server โดยมีข้ันตอนการเริ่มตนใชงาน Cisco ACI รวมกับ VMware VDS ดังนี้

1. ติดตั้ง APIC ใหเชื่อมตอกับ VMware vCenter Server 2. vCenter สั่งสราง VDS ใน Host 3. vCenter ทําการผูก VDS เขากับ Hypervisor 4. VDS จะเชื่อมตอกับ Leaf Switch และแลกเปลี่ยนขอมูลพรอมสราง Topology ท้ังหมด 5. APIC จะสามารถทําการบริหารจัดการระบบเครือขายท้ังหมดไดแบบ Policy สําหรับแตละ EPG โดยอาจจะกําหนด EPG ใหทดแทน Server แตละกลุม หรือการเชื่อมตอไปยัง Gateway ของระบบเครือขายเดิมท่ีใชงานอยู หรือการเชื่อมตอไปยัง WAN หรือ Internet Gateway ภายนอกก็ตามแต 6. สําหรับการเชื่อมตอ Load Balancer หรืออุปกรณอ่ืนๆ แบบ Physical นั้น จะตองนํามาเชื่อมตอกับ Leaf ใดๆ ภายในระบบก็ได ไมตองวางขวางแบบแตกอน แตถาเปนแบบ Virtual ก็สามารถติดตั้งใน Host ไดเลย โดยอุปกรณเหลานี้จะมี API เพ่ือเชื่อมตอกับ APIC และทําใหกลายไปเปนสวนหนึ่งของ Policy ได เชน บังคับวา Traffic ตองผาน Firewall กอนเสมอกอนท่ีจะออกไปยังสวนอ่ืนของระบบเครือขาย เปนตน

จะเห็นไดวาแมแตการเชื่อมตอระบบเครือขาย SDN เขากับระบบ Virtualization ก็ยังจะมีข้ันตอนท่ีเปลี่ยนไปดวย ดังนั้นแลวการทําความเขาใจในธรรมชาติการทํางานพ้ืนฐานของ Cisco ACI จึงเปนสิ่งท่ีสําคัญมาก และเปนอีกสิ่งท่ีเรียกไดวาเปลี่ยนลําดับการคิดของผูดูแลระบบเครือขายไปมากทีเดียว

Page 52: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

หนาท่ี ๔๖

ACI Forwarding Model

อีกประเด็นใหญท่ีมีการเปลี่ยนแปลงไปใน SDN ก็คือวิธีการในการ Forward Traffic นั่นเอง ซ่ึงจากเดิมท่ีเรามีการเชื่อมตอกันในแบบ Physical ใหเขาใจกันไดงายในระดับหนึ่ง คราวนี้ SDN จะมาเปลี่ยนใหการ Forward Traffic มีความเปน Logical ท่ีสูงข้ึน โดยมีสิ่งท่ีเปลี่ยนแปลงไปดังนี้

1. ทําการแบง Tenant ของเครือขายออกเปนหลายๆ Tenant โดยการใช Context/VRF 2. Context/VRF จะสามารถมีไดตั้งแต 1 Bridge Domain (BD) ข้ึนไป สําหรับใชระบุการทํา Forwarding, Subnet, ARP Handling, Multicast และอ่ืนๆ 3. End-point ท่ีทําการเชื่อมตออยูในระบบเครือขาย จะถูกจัดเขากับ End-point Group (EPG) และทุกๆ EPG ก็จะถูกผูกเขากับ BD เพ่ือใหรูวาแตละ EPG จะสามารถเชื่อมตอไปยัง EPG อ่ืนๆ โดยผาน BD ใดบาง 4. เม่ือตองทําการเชื่อมตอ EPG เขากับ VLAN เพ่ือเชื่อมระบบเครือขาย SDN เขากับระบบเครือขายแบบเดิม ระบบจะทําการ Map EPG กับ VLAN เขาดวยกันเอง แตก็ยังสามารถ Map แบบอ่ืนๆ ไดอีกเชนกัน

ขอดีของการทํา SDN

1. ลดงานของทีม Network Operation ลง เพราะรายละเอียดในการทํางานท่ีระดับ Layer 2-4 จะลดนอยลงมาก โดยการ Config ท้ังหมดจะกลายเปนแบบ Automation 2. ลดความผิดพลาดในการ Configure ลง เนื่องจากระบบท้ังหมดจะถูกกําหนดคาอยางอัตโนมัติเพ่ือใหไดผลลัพธตามท่ีผูดูแลระบบตองการเทานั้น 3. สามารถตรวจสอบการทํางานท่ีผิดปกติในระบบเครือขาย และผลกระทบท่ีจะเกิดข้ึนกับ Application ตางๆ ไดอยางครอบคลุม 4. การบริหารจัดการระบบเครือขายสําหรับ Cloud ท่ีมีอุปกรณ Switch จํานวนนับพันหรือนับหม่ืนตัว จะสามารถทําไดอยางมีประสิทธิภาพมากข้ึน 5. รองรับการแบงหลายๆ Department หรือบริษัทลูกภายในระบบเครือขายเดียวกันไดเปนหลายๆ Tenant โดยใช Virtual Routing and Forwarding (VRF)

ขอแนะนําตอผูดูแลระบบเครือขาย

1. ควรศึกษาแนวคิดของการทํา SDN คายตางๆ เพ่ือเปรียบเทียบกัน 2. ควรหาโอกาสทดสอบอุปกรณและทดลองใชงาน เพ่ือใหเขาใจความแตกตางของระบบเครือขายแบบ Fabric และระบบเครือขายแบบเดิม 3. สําหรับระบบเครือขายของ Data Center ขนาดใหญท่ีมีความซับซอนสูง แนะนําใหเริ่มเปลี่ยนมาใช SDN หรือ Fabric ใหเร็วท่ีสุด

ท่ีมา: https://www.techtalkthai.com/software-defined-network-with-cisco-aci-summary-from-cisco-night-academy-8/

Page 53: Smart Network - RIDkmcenter.rid.go.th/kcitc/2011/files/59/Smart_Network.pdfทําความรู จักกับเทคโนโลยี ethernet 40 และ 100 gbe ๑๖

แหลงอางอิงขอมูล หนาท่ี ๔๗

แหลงอางอิงขอมูล

๑. เชื่อมอนาคต...เชื่อมเมืองอัจฉริยะดวยเครือขายอัจฉริยะ , รศ.สุรศักดิ์ สงวนพงษ รองอธิการบดี ฝายเทคโนโลยีสารสนเทศ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร

๒. อินเทอรเน็ตในยุคระบบอัจฉริยะ, รศ.สุรศักดิ์ สงวนพงษ, วารสารไมโครคอมพิวเตอร ฉบับท่ี ๓๖๔ เดือน พฤศจิกายน ๒๕๕๘

๓. เทคโนโลยีอุบัติใหม : ความทาทายเพ่ือเปลี่ยนแปลงองคกรสูเศรษฐกิจดิจิทัล , รศ.ยืน ภูวรวรรณ ท่ีปรึกษาและผูทรงคุณวุฒิพิเศษ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร

๔. การบริการสารสนเทศในยุคเศรษฐกิจดิจิทัล, รศ.ยืน ภูวรวรรณ ท่ีปรึกษาและผูทรงคุณวุฒิพิเศษ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร

๕. Smart Network: ในมุมมองผูดูแลระบบเครือขาย, ปยะ สมบุญสําราญ, วารสารไมโครคอมพิวเตอร ฉบับท่ี ๓๖๔ เดือน พฤศจิกายน ๒๕๕๘

๖. บทความ "Software-Defined Networking: The New Norm for Networks" จาก Open Networking Foundation

๗. บทความ "The Road to SDN: An Intellectual History of Programmable Networks" เขียนโดย Nick Feamster, Jennifer Rexford และ Ellen Zegura

๘. บทความ "Introduction to Software Defined Networking (SDN)" จาก Datatrend Technologies Inc.

๙. บทความ "Software Defined Networking" จาก TechCentral.ie ๑๐. บทความ "Software Defined Networking (SDN) for the non-technical CXO" จาก CXO

Unplugged ๑๑. รูจักกับ Software Defined network (SDN) เทคโนโลยีใหมท่ีเก่ียวของระบบเครือขาย ดร.วิรินทร

เมฆประดิษฐสิน ๑๒. เชื่อมเน็ตเวิรกกับแอพดวย SDN โดย คุณวสันต พรมสิทธิ์ Network Solutions Specialist-The

Communication Solution (http://www.eworldmag.com/?p=2340) ๑๓. เทคโนโลยี ๑๐๐ Gb และ ๔๐๐ Gb Ethernet,,ดร.วิรินทร เมฆประดิษฐสิน ประธาน

กรรมการบริหาร บริษัท อเมริกันอินฟอรเมชั่นซิสเต็ม จํากัด ๑๔. ๕G: A Technology Vision ,HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD., Copyright © Huawei

Technologies Co., Ltd. ๒๐๑๓. All rights reserved แปลโดย อดิศร ขาวสังข ๑๕. http://www.computerworld.in.th/news/magazine/software-defined-networking-

ปกปองใหปลอดภัยเม่ือนํามาใชในองคกรของคุณ-ตอนท่ี-1.html โดย Bhubeth Bhajanavorakul