承續Ethernet優質產業模式
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2003-04-01 00:00
前言:
G-bit Ethernet網絡卡的平均單價在2001年中約近300美元,在2002年已滑落至100美元,同年年底甚至已有40美元的產品推出,逐漸逼近100M級的價格。預料2003~2004年將是G-bit Ethernet大幅度崛起的一年。業界若無法在10G-bit Ethernet的雙絞線版做好準備,無異將為Ethernet的蓬勃發展劃上句點。故10GBASE-T的出現對于業界具有積極而正面的定義。
網絡追求高速化是電子產業追求創新不變的法則,卻也不能忽略低價化的經濟效益。光纖通訊雖可輕易地達到高速化,成本下降速度緩慢一直是致命傷,遂而難以普及化。
高速化和平價化是Ethernet最具優勢的資產
在網絡的解決方式中,以Ethernet最具成本效益,蓋其傳輸范圍定位在局域網絡,距離較短,可以使用材質十分便宜的雙絞線(UTP) 而非光纖,作為傳輸媒介。另一個有利的條件是Ethernet是附掛在PC的界面上,具備可觀的市場需求。尤其在九○年代中期以后,硅谷的專業IC設計公司大力投入Ethernet的芯片設計,大幅度壓低價格,使Ethernet的市場接受度大增。臺灣業界在九○年代末期的介入更使Ethernet徹底廉價化。臺灣業界主攻的低價市場有所區隔,美系業界在此時漸搶入G-bit Ethernet,甚至為了展示技術的領導力,Broadcom和Intel在2000年都陸續推出10G-bit Ethernet的樣品。
10G-bit Ethernet的誕生恰和光纖通訊的OC-192速度相當,被視為數據通訊產業跨入電信業的切入點,在2000年曾引起業界間廣泛的討論,直到2001年網絡泡沫化為止。
2003年初啟動10G BASE-T標準化作業
10G-bit Ethernet雖立下了新的里程碑,必須使用光纖來傳輸的限制,將無法突顯過去經濟的優越性。事實上業界在九○年代末期開始研究10G-bit Ethernet的規格時,就已認為如此高速的傳輸,使用雙絞線做為傳輸媒介,幾乎是不可能的。然而拜訊號處理等技術的進步,在2002年底已有六家新興創業的IC設計公司,提出了使用雙絞線傳輸的10G-bit Ethernet的規格,在標準化組織IEEE 802.3委員會下,稱為『10GBASE-T』,于2002年11月正式設立研究小組(SG,Study Group)。2003年1月起開始研擬規格,2003年3月承認基本方針(PAR,Project Authorization Request),同年7月移交作業給Task Force,預定2004年上半年公布草案,2006年中正式公布規格。10GBASE-T之成立,將持續為Ethernet注入活水,帶動市場的擴大。G-bit Ethernet網絡卡的平均單價在2001年中約近300美元,在2002年已滑落至100美元,同年年底甚至已有40美元的產品推出,逐漸逼近100M級的價格。預料2003~2004年將是G-bit Ethernet大幅度崛起的一年,業界若無法在10G-bit Ethernet的雙絞線版做好準備,無異將為Ethernet的蓬勃發展劃上句點。故10GBASE-T的出現對于業界具有積極而正面的定義。
六家公司投入先期開發
當終端客戶端開始采用G-bit級之后,理論上服務器端的界面至少要10倍以上,亦即10G-bit。依過去的經驗,服務器端界面卡的價格是客戶端的2~3倍,因此10G-bit網絡卡的可能合理價格是100美元左右。在G-bit漸成為主流之際,10G-bit的雙絞線版的最初產品應有可能在2004年內問世。
目前投入10G-bit Ethernet雙絞線版的業者大致有六家,包括SolarFlare、Plato Labs、Cicada Semi、Accelerant Networks、Mysticom和Telicos等。欲達到10G的傳輸速度,又是在雙絞線上傳輸等于是雙重挑戰,困難度極高,每個業者都有各自獨特的處理方式,但部份主張倒是共通的。諸如使用在G-bit Ethernet的5值PAM(Pulse Amplitude Modulation)提高至10值PAM轉用在10G-bit Ethernet等。
以新技術解決嚴苛的模擬問題
SolarFlare的技術是以數字訊號處理,并結合MIMO(Multiple-input Multiple-Qutput)為核心。MIMO亦被Agere System使用在WLAN上,并于2002年11月發表,據稱可達到162Mbps的高速。MIMO是解決遠近串音和等化的最新技術。此兩公司運用訊號處理訊號解決模擬部份的技術問題,因而需要高階的AD轉換器,如SolarFlare即使用了800M Sample/s的規格。Plato Labs則使用了Maxim的可調式線纜(quad 3.2-Gbps)均衡器配合解決以訊號處理方式達成等化效果。MIMO最大的副作用是運算規模龐大。SolarFlare即承認其晶粒面積高達20x20mm2,必須再經改良。Cicada是運用1000BASE-T的擴張技術結合FEXT(Far End Cross Talk)消除技術,而完成其10GBASE-T之技術。
各公司所提的技術基礎實和所提出的傳輸媒介種類有密切的關系。大部份的業者,雖提出和G-bit Ethernet規格相同的Category 5改良版Category 5e,但仍搭配了插入損失和近端衰減特性較不嚴重的Category 6。在10Gbps的傳輸速度下,4條銅線的串音,傳收訊號間的反射等,受到外部噪聲影響嚴重。各業者需在模擬電路上改良。
只是個開始,待克服課題仍多
SolarFlare表示10GBASE-T的PHY價格,將可落在1000BASE-T的10~30美元,以及10-Gbit Ethernet光纖版的1000美元之間。在功率消耗方面,可由7W再降低至1W以下。10G-bit Ethernet雙絞線版似乎已成功地踏出第一步。不過現階段這些公司的技術都只能在25公尺的傳輸距離內實現,尚難符合Ethernet要求的100公尺以上,未來待努力的空間仍很大。部份業者對10GBASE-T技術的可行性仍心存懷疑,并認為同軸電纜版(Twinax)的10GBASE-CX4技術障礙較低,應早于10GBASE-T發展,把握度較高。
Ethernet由100M轉換至1G,相對于10M交替至100M所耗費的時間,已有延長的傾向。由1G轉換至10G,恐怕困難度更高,整個IT產業如無法有默契地共同營造高速化的必要性,Ethernet的世代交替勢必更加緩慢。如應用方式的多媒體化驅動局域網絡數據流量需求的增加,PC內部總線仍高速化等,都將決定Ethernet速度提升步伐的快慢,亦影響業界投入開發資源的多寡。10G-bit Ethernet雙絞線版的標準化啟動,只不過個開始,使Ethernet產業模式承繼下去,未來待克服的難題仍不少。