ระบบจัดการสายเคเบิล: เส้นทางไฟเบอร์และการเดินสายความหนาแน่นสูงสำหรับศูนย์ข้อมูล AI

อัปเดตวันที่ 11 ธันวาคม 2025

อัปเดตเดือนธันวาคม 2025: ศูนย์ข้อมูล AI ต้องการไฟเบอร์มากกว่าระบบทั่วไปถึง 10 เท่า ความหนาแน่นเฉลี่ยต่อแร็คเพิ่มขึ้นจาก 15kW (ปี 2022) เป็น 40kW ในห้อง AI ใหม่ ทำให้การเดินสายแนวนอนต่อแร็คเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า ตลาดสายไฟและสายเคเบิลศูนย์ข้อมูลมีมูลค่า 20.9 พันล้านดอลลาร์ในปี 2025 และคาดว่าจะเติบโตถึง 54.8 พันล้านดอลลาร์ภายในปี 2031 คลัสเตอร์ AI ของ Meta ทำได้ PUE 1.1 ด้วยการเดินสายเหนือศีรษะ ขั้วต่อ MPO-16 และ VSFF รองรับ 800G ในปัจจุบันและแผนพัฒนาไปสู่ 1.6T

ศูนย์ข้อมูลสำหรับ Generative AI ต้องการไฟเบอร์มากกว่าระบบทั่วไปถึงสิบเท่าเพื่อรองรับคลัสเตอร์ GPU และการเชื่อมต่อที่มีความหน่วงต่ำ¹ โครงสร้างพื้นฐานสายเคเบิลที่เชื่อมต่อ GPU หลายพันตัวผ่านเครือข่าย 800G สร้างความท้าทายในการจัดการที่การออกแบบศูนย์ข้อมูลแบบดั้งเดิมไม่เคยคาดคิดมาก่อน คลัสเตอร์ GPU แต่ละตัวที่ต้องการ 10-140kW ต่อแร็คบังคับให้ผู้ปฏิบัติงานต้องออกแบบเลย์เอาต์ใหม่รอบท่อจ่ายของเหลวและโครงสร้างพื้นฐานระบายความร้อน ในขณะที่ความหนาแน่นเฉลี่ยต่อแร็คที่เพิ่มขึ้นจาก 15kW ในปี 2022 เป็น 40kW ในห้อง AI ใหม่ ทำให้การเดินสายแนวนอนต่อแร็คเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า²

ตลาดการจัดการสายเคเบิลศูนย์ข้อมูลคาดว่าจะเติบโตอย่างมากเนื่องจากภาระงาน AI กำลังเปลี่ยนแปลงความต้องการโครงสร้างพื้นฐาน³ ตลาดสายไฟและสายเคเบิลศูนย์ข้อมูลมีมูลค่า 20.91 พันล้านดอลลาร์ในปี 2025 โดยคาดการณ์ว่าจะเติบโตถึง 54.82 พันล้านดอลลาร์ภายในปี 2031 ที่ CAGR 7.94%⁴ การเติบโตของตลาด cable tray rack ที่ 9.8% สะท้อนการลงทุนที่เพิ่มขึ้นในการก่อสร้างและอัปเกรดศูนย์ข้อมูล⁵ สำหรับองค์กรที่กำลังติดตั้งโครงสร้างพื้นฐาน AI การตัดสินใจเรื่องการจัดการสายเคเบิลที่ทำในขั้นตอนการออกแบบส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการระบายความร้อน ความสะดวกในการซ่อมบำรุง และความจุสำหรับการเติบโตของแบนด์วิดท์ในอนาคต

การเดินสายเหนือศีรษะเทียบกับใต้พื้นสำหรับ AI

รูปแบบศูนย์ข้อมูลแบบพื้นยกแบบดั้งเดิมกำลังเปลี่ยนไปเป็นการเดินสายเหนือศีรษะในการติดตั้ง AI สมัยใหม่ การเปลี่ยนแปลงนี้ตอบสนองทั้งความต้องการด้านการระบายความร้อนและข้อจำกัดด้านความหนาแน่นของสายเคเบิลในเส้นทางใต้พื้น

ประโยชน์ของการเดินสายเหนือศีรษะ ทวีคูณในสภาพแวดล้อมที่มีความหนาแน่นสูง สายไฟเบอร์ออปติกและ AOC ห้อยอยู่เหนือแร็คเพื่อหลีกเลี่ยงการกีดขวางการไหลเวียนอากาศในช่องทางเย็น⁶ คลัสเตอร์ AI ของ Meta ใช้การเดินสายเหนือศีรษะเพื่อให้ได้ PUE ต่ำถึง 1.1⁷ การก่อสร้างที่ประหยัดกว่า การเพิ่มและติดตามสายเคเบิลที่ง่ายกว่า และการแยกจากสายไฟฟ้าแรงดันสูง เอื้อต่อแนวทางการเดินสายเหนือศีรษะ⁸

ข้อจำกัดของการเดินสายใต้พื้น กลายเป็นปัญหารุนแรงที่ความหนาแน่นระดับ AI ความแออัดของสายเคเบิลขัดขวางการไหลเวียนอากาศและสร้างจุดร้อนที่กระทบประสิทธิภาพการระบายความร้อน⁹ การจ่ายไฟใต้พื้นมีปัญหาหลายอย่างในสภาพแวดล้อมที่มีความหนาแน่นสูงซึ่งความร้อนเสียทุกวัตต์สร้างความเครียดต่อการจัดการความร้อน¹⁰ เส้นทางที่ออกแบบสำหรับจำนวนสายเคเบิลศูนย์ข้อมูลแบบดั้งเดิมไม่สามารถรองรับการเพิ่มขึ้นห้าเท่าที่เครือข่าย AI ต้องการ

เมื่อการเดินสายใต้พื้นใช้งานได้: DAC ทองแดงระยะสั้นที่วางใต้พื้นยกต้องมีช่องว่างอย่างน้อย 6 นิ้วเพื่อป้องกันการกีดขวางการไหลเวียนอากาศ¹¹ เส้นทางใต้พื้นควรวางขนานกับแถวตู้และทิศทางการไหลเวียนอากาศ เส้นทางแรงดันต่ำไม่ควรลึกเกิน 6 นิ้วโดยถาดสายเคเบิลเติมไม่เกิน 50% ของความจุ¹² พื้นยกยังคงมีประโยชน์สำหรับสิ่งอำนวยความสะดวกที่มีความหนาแน่นพลังงานต่ำกว่าหรือที่ต้องการการเปลี่ยนแปลงและเพิ่มเติมบ่อยครั้ง¹³

การผสานระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว ทำให้การตัดสินใจเรื่องเส้นทางซับซ้อนขึ้น ท่อจ่ายของเหลวระบายความร้อนใช้พื้นที่ที่เคยใช้สำหรับถาดสายเคเบิล บังคับให้นักออกแบบต้องเปลี่ยนเส้นทางมัดสายในรัศมีที่แคบลง¹⁴ การวางแผนต้องรองรับทั้งเส้นทางสายเคเบิลและการกระจายสารหล่อเย็นตั้งแต่เริ่มต้น แทนที่จะถือว่าอย่างใดอย่างหนึ่งเป็นเรื่องรอง

ศูนย์ข้อมูลสมัยใหม่นำพื้นคอนกรีตมาใช้มากขึ้นโดยมีสายเคเบิลและระบบระบายความร้อนเดินเหนือศีรษะแทนที่จะอยู่ใต้พื้น¹⁵ กลยุทธ์การระบายความร้อนด้วยอากาศบริสุทธิ์และการกักกันช่องทางร้อนทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าการเดินอากาศใต้พื้นสำหรับการติดตั้งความหนาแน่นสูง¹⁶

การออกแบบเส้นทางไฟเบอร์สำหรับโครงสร้างพื้นฐาน 800G

ผู้ให้บริการคลาวด์ชั้นนำออกแบบศูนย์ข้อมูลด้วยสถาปัตยกรรมที่เน้นออปติกเป็นหลัก โดยเส้นทางไฟเบอร์ได้รับความสำคัญในการวางแผนเท่าเทียมกับพลังงานและการระบายความร้อน แทนที่จะถูกมองว่าเป็นเรื่องรอง¹⁷ แนวทางนี้ตระหนักว่าโครงสร้างพื้นฐานไฟเบอร์เป็นรากฐานสำคัญของความสามารถ AI

ความต้องการแบนด์วิดท์ ขับเคลื่อนความหนาแน่นของไฟเบอร์ แร็ค AI เดียวที่มี GPU 16 ตัวสามารถส่งทราฟฟิก east-west 400Gbps+ สร้างคอขวดขนาดใหญ่บนลิงก์รุ่นเก่า¹⁸ 800Gbps จะประกอบด้วยพอร์ตเครือข่าย back-end ของ AI ส่วนใหญ่จนถึงปี 2025¹⁹ การเปลี่ยนผ่านไปสู่ 1.6T ยังคงทำให้ความหนาแน่นเพิ่มขึ้นต่อไป

สถาปัตยกรรมความซ้ำซ้อน รับประกันความพร้อมใช้งาน ศูนย์ข้อมูลสมัยใหม่ติดตั้งเครือข่ายไฟเบอร์ที่มีเส้นทางหลายเส้นและการเชื่อมต่อสำรอง ทำให้สามารถเปลี่ยนเส้นทางทราฟฟิกได้ทันทีหากลิงก์หนึ่งล้มเหลว²⁰ การออกแบบที่ทนต่อความผิดพลาดปกป้องภาระงาน AI จากความล้มเหลวในการเชื่อมต่อที่จะทำให้ทรัพยากร GPU ที่มีราคาแพงต้องหยุดทำงาน

การขยายแบบโมดูลาร์ เปิดทางสำหรับการอัปเกรดในอนาคต ระบบไฟเบอร์ขยายแบบเชิงเส้นผ่าน cassette แบบโมดูลาร์, MTP trunk และพาเนลความหนาแน่นสูง ทำให้สามารถอัปเกรด 800G+ ได้โดยไม่ต้องรื้อโครงสร้างพื้นฐาน²¹ เครือข่ายที่สร้างสำหรับความต้องการ 400G ต้องรองรับความเร็ว 800G, 1.6T หรือเร็วกว่าผ่านการอัปเกรดส่วนประกอบแทนการสร้างเส้นทางใหม่

ความหนาแน่นของขั้วต่อ มีความสำคัญสำหรับโครงสร้างพื้นฐานความเร็วสูง ขั้วต่อ MPO-16 และ VSFF (Very Small Form Factor) รองรับ 800G ในปัจจุบันและเครือข่าย 1.6T ในอนาคต²² สายเคเบิล FS MMC และพาเนลไฟเบอร์ให้ความหนาแน่นพอร์ตมากกว่ารูปแบบ MTP/MPO ถึงสามเท่า²³ ขั้วต่อ MPO/MTP เดียวสิ้นสุดไฟเบอร์หลายเส้น (8 ถึง 32 เส้นหรือมากกว่า) รวมการเชื่อมต่อจำนวนมากเข้าในอินเทอร์เฟซขนาดกะทัดรัด²⁴

ความไวต่อความหน่วง ส่งผลต่อการออกแบบเส้นทาง ในสภาพแวดล้อม AI ระยะห่างของเครือข่ายระหว่าง GPU วัดเป็นนาโนวินาทีของความหน่วง²⁵ ขั้วต่อหรือจุด patch เพิ่มเติมแต่ละจุดกลายเป็นคอขวดที่อาจเกิดขึ้นได้ ดังนั้นสถาปัตยกรรมไฟเบอร์ต้องลดอินเทอร์เฟซทางกายภาพให้น้อยที่สุดในขณะที่ยังคงรักษาความสะดวกในการซ่อมบำรุง²⁶

เทคโนโลยีขั้วต่อความหนาแน่นสูง

การเปลี่ยนผ่านไปสู่ 800G และสูงกว่าขับเคลื่อนนวัตกรรมขั้วต่อที่ตอบสนองความต้องการด้านความหนาแน่นและประสิทธิภาพ

ขั้วต่อ MPO/MTP ยังคงเป็นมาตรฐานหลัก ขั้วต่อ Multi-fiber Push On (MPO) และ Multi-fiber Termination Push-on (MTP) รวมการสิ้นสุดไฟเบอร์หลายเส้นเข้าในอินเทอร์เฟซเดียว²⁷ รุ่นตั้งแต่ 8 ถึง 32 ไฟเบอร์เปิดใช้งานการกำหนดค่าความหนาแน่นที่แตกต่างกันตามความต้องการของ transceiver

ขั้วต่อ VSFF เพิ่มความหนาแน่นอย่างมาก ขั้วต่อ CS, SN และ MDC มีขนาดเล็กกว่าขั้วต่อ LC แบบดั้งเดิมมาก ทำให้สามารถเชื่อมต่อได้มากขึ้นในพื้นที่แร็คเท่ากัน²⁸ form factor ที่เล็กลงกลายเป็นสิ่งสำคัญเมื่อจำนวนไฟเบอร์เพิ่มขึ้นสำหรับเครือข่าย AI

ขั้วต่อ MMC ผลักดันความหนาแน่นให้ไกลขึ้นอีก FS เปิดตัวโซลูชันขั้วต่อ MMC ในเดือนธันวาคม 2025 โดยเฉพาะสำหรับการเดินสายศูนย์ข้อมูลที่ขับเคลื่อนด้วย AI ให้ความหนาแน่นมากกว่า MPO ถึงสามเท่าในขณะที่ยังคงรักษาประสิทธิภาพทางแสง²⁹

การจัดการ polarity ต้องการการวางแผนอย่างรอบคอบ ระบบ MPO/MTP ต้องการ polarity ที่สม่ำเสมอตลอดสาย trunk, cassette และ patch cord ข้อผิดพลาดด้าน polarity ทำให้เกิดความล้มเหลวในการเชื่อมต่อที่ทำให้การติดตั้งล่าช้าและทำให้การแก้ไขปัญหาซับซ้อนขึ้น ชุดสำเร็จรูปพร้อม polarity ที่ตรวจสอบแล้วลดข้อผิดพลาดในการติดตั้งในคลัสเตอร์ขนาดใหญ่³⁰

แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในการจัดการสายเคเบิลสำหรับเซิร์ฟเวอร์ GPU

แร็ค GPU ความหนาแน่นสูงสร้างความท้าทายด้านความร้อนและการจัดระเบียบที่ต้องการแนวทางการจัดการสายเคเบิลที่มีระเบียบวินัย

การป้องกันการไหลเวียนอากาศ ส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการระบายความร้อน การศึกษาแสดงให้เห็นว่าการจัดการสายเคเบิลที่เหมาะสมลดต้นทุนการระบายความร้อนลง 20-30% โดยการกำจัดสิ่งกีดขวาง³¹ ในสภาพแวดล้อมที่แร็คระบายความร้อน 10-20kW การรักษาการไหลเวียนอากาศที่เหมาะสมผ่านการจัดเรียงสายเคเบิลกลายเป็นสิ่งสำคัญ³² เซิร์ฟเวอร์ AI ความหนาแน่นสูงอาจใช้พลังงานแร็คเป็นสองเท่าเมื่อเทียบกับอุปกรณ์ดั้งเดิม ทำให้การจัดระเบียบสายเคเบิลที่เหมาะสมมีความสำคัญยิ่งขึ้นสำหรับการจัดการความร้อน³³

คำแนะนำเฉพาะของ NVIDIA ตอบสนองความต้องการของแร็ค GPU ตรวจสอบให้แน่ใจว่าแร็คมีความกว้างเพียงพอที่จะวางสายเคเบิลระหว่างสวิตช์และผนังด้านข้างของแร็ค สายเคเบิลไม่ควรกีดขวางการไหลเวียนอากาศหรือการถอด transceiver/หน่วยระบบ รัดสายเคเบิลกับโครงสร้างแร็คเพื่อลดความเครียดและความตึงบนขั้วต่อ³⁴

ข้อกำหนดการแยก ป้องกันการรบกวน รักษาระยะห่างระหว่างสายไฟและสายข้อมูลอย่างน้อย 50 มม. หรือใช้ถาดที่มีฉากกั้นเพื่อป้องกันการรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า³⁵ มาตรฐานอุตสาหกรรมแนะนำให้แยกสายข้อมูลและสายไฟอย่างน้อย 12 นิ้ว³⁶

การปฏิบัติตามรัศมีการโค้งงอ ปกป้องความสมบูรณ์ของสัญญาณ ปฏิบัติตามข้อกำหนดของผู้ผลิต: โดยทั่วไปสี่เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางสำหรับ Cat 6 และสิบเท่าสำหรับไฟเบอร์เพื่อป้องกันการสูญเสียสัญญาณ³⁷ ตัวเลือกไฟเบอร์ที่ทนต่อการโค้งงอลดข้อจำกัด แต่ข้อกำหนดระดับสายเคเบิล (ไม่ใช่ระดับไฟเบอร์) ยังคงเป็นข้อจำกัดในทางปฏิบัติในมัดสายความหนาแน่นสูง

แนวทางการรัด ส่งผลต่อความสะดวกในการซ่อมบำรุง ใช้สาย hook-and-loop (Velcro) แทนเคเบิลไทร์เพื่อปกป้องปลอกสายเคเบิลและอนุญาตให้เปลี่ยนเส้นทางได้ง่าย³⁸ เว้นช่องว่างอย่างน้อย 75 มม. ด้านหน้าช่องดูดอากาศของอุปกรณ์และเดินสายเคเบิลในแนวนอนเพื่อหลีกเลี่ยงการกีดขวางพัดลม³⁹

การกำจัดสายเคเบิลที่ไม่ใช้งาน ป้องกันการโอเวอร์โหลด การปล่อยสายเคเบิลที่ไม่ใช้ไว้ในที่เดิมทำให้เกิดการโอเวอร์โหลดแร็คโดยทั่วไป ลดการไหลเวียนอากาศ ลดประสิทธิภาพอุปกรณ์ และทำให้การแก้ไขปัญหาซับซ้อนขึ้น⁴⁰ การตรวจสอบสายเคเบิลเป็นประจำระบุและกำจัดโครงสร้างพื้นฐานที่ถูกทิ้งร้าง

ตัวเลือกฮาร์ดแวร์โครงสร้างพื้นฐาน

ฮาร์ดแวร์จัดการสายเคเบิลมีตั้งแต่ถาดแบบง่ายไปจนถึงระบบเหนือศีรษะที่ซับซ้อนที่ตรงกับความต้องการการติดตั้งที่แตกต่างกัน

ถาดสายเคเบิลแบบบันได มีโครงสร้างคล้ายขั้นบันไดที่อำนวยความสะดวกในการหมุนเวียนอากาศและการระบายความร้อนในขณะที่รองรับสายเคเบิลหนัก⁴¹ การออกแบบแบบเปิดช่วยให้ตรวจสอบด้วยสายตาและระบายความร้อนได้ ทำให้ถาดแบบบันไดเป็นที่นิยมสำหรับเส้นทางแนวนอนเหนือแถวแร็ค

ถาดแบบราง มีการออกแบบแบบปิดที่ปกป้องสายเคเบิลจากความชื้นและเศษซาก⁴² การก่อสร้างแบบทึบเหมาะกับสภาพแวดล้อมที่การป้องกันทางกายภาพมีความสำคัญมากกว่าการระบายความร้อน

ผลิตภัณฑ์แบบถาด ให้พื้นผิวเรียบสำหรับวางสายเคเบิล ส่งเสริมการติดตั้งที่เป็นระเบียบ⁴³ การออกแบบที่เรียบง่ายรองรับสายเคเบิลขนาดต่างๆ และช่วยให้เพิ่มเติมได้ง่าย

การเลือกวัสดุ ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมและน้ำหนัก ถาดอะลูมิเนียมมีน้ำหนักเบา ทนต่อการกัดกร่อน ติดตั้งง่าย เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่ไวต่อน้ำหนัก⁴⁴ ถาดเหล็กให้ความแข็งแรงและความทนทานสูงกว่าสำหรับน้ำหนักสายเคเบิลหนักและการใช้งานที่ต้องการความแข็งแรง⁴⁵

Zero-U vertical manager เพิ่มพื้นที่อุปกรณ์ให้สูงสุด การจัดการสายเคเบิลแนวตั้งที่ติดตั้งด้านหลังในพื้นที่ zero-U ระหว่างรางแร็คและแผงด้านข้างช่วยให้ตำแหน่งด้านหน้าว่างสำหรับอุปกรณ์⁴⁶ แนวทางนี้เหมาะกับการติดตั้งความหนาแน่นสูงที่ทุก rack unit มีความสำคัญ

Raceway จัดการการจัดระเบียบสายเคเบิลแนวตั้งได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแร็คเซิร์ฟเวอร์ความหนาแน่นสูงที่เส้นทางแนวตั้งต้องคงการจัดระเบียบและเข้าถึงได้⁴⁷

มาตรฐานและข้อกำหนด

มาตรฐานอุตสาหกรรมเป็นแนวทางในการออกแบบการจัดการสายเคเบิลเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพและความปลอดภัย

TIA-942-C ที่ได้รับการอนุมัติในเดือนพฤษภาคม 2024 ตอบสนองความหนาแน่นแร็คที่สูงขึ้นที่ขับเคลื่อนโดยภาระงาน AI และรับรู้ประเภทไฟเบอร์ multimode ใหม่⁴⁸ มาตรฐานนี้ให้กรอบการทำงานสำหรับการออกแบบโครงสร้างพื้นฐานการเดินสายศูนย์ข้อมูล

Category 8 Ethernet รองรับความเร็วสูงสุด 40Gbps ที่ระยะสั้น ทำให้เหมาะสำหรับแร็คความหนาแน่นสูงสมัยใหม่ที่การเชื่อมต่อทองแดงยังคงเหมาะสม⁴⁹ Cat 8 เหมาะสำหรับการเชื่อมต่อ server-to-ToR ภายในแร็ค

OM5 wideband multimode fiber เปิดใช้งานหลายความยาวคลื่นและให้ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นสำหรับเครือข่ายออปติกรุ่นถัดไป⁵⁰ ประเภทไฟเบอร์นี้รองรับ wavelength division multiplexing สำหรับความจุที่เพิ่มขึ้นบนโครงสร้างพื้นฐาน multimode ที่มีอยู่

แนวทางอัตราการเติม ป้องกันการโอเวอร์โหลดเส้นทาง ถาดสายเคเบิลที่ออกแบบให้มีความจุการเติม 50% เปิดให้มีที่ว่างสำหรับการระบายความร้อนและการเพิ่มเติมในอนาคต⁵¹ เส้นทางที่แออัดขัดขวางการระบายความร้อนและทำให้การย้าย เพิ่มเติม และเปลี่ยนแปลงซับซ้อนขึ้น

การวางแผนสำหรับการเติบโตของแบนด์วิดท์

โครงสร้างพื้นฐานการจัดการสายเคเบิลต้องรองรับการคาดการณ์การเติบโตของแบนด์วิดท์ที่ 50-75% ต่อปีที่ขับเคลื่อนโดยการแพร่กระจายของ AI⁵² การออกแบบที่รองรับเฉพาะความต้องการปัจจุบันจะเผชิญกับความล้าสมัยในเวลาอันใกล้

Fiber count headroom เปิดใช้งานการอัปเกรด transceiver Backbone MPO/MTP ที่มีจำนวนไฟเบอร์สูงและ patch panel แบบโมดูลาร์อนุญาตให้ปรับตัวกับเทคโนโลยี transceiver ใหม่ผ่านการสลับ cassette และ patch cord แทนที่จะต้องสร้างเส้นทางใหม่

[เนื้อหาถูกตัดสำหรับการแปล]