乙太網路在工業領域已屹立不搖相當長的一段時間,從2000年開始即持續維持著1Gbps的傳輸速度,然而這樣的傳輸速度,隨著工業物聯網(IIoT)或是工業4.0(Industrial 4.0)的興起,已逐漸捉襟見肘。現在,新一代的乙太網路在傳輸速度方面終於有所進化,隨著相關業者推出新一代乙太網路控制器與實體層(PHY)晶片,乙太網路的傳輸速度已開始朝2.5Gbps甚至100Gbps邁進,未來也將改變整體乙太網路的網路傳輸架構。

背後金主來頭不小的Aquantia,該公司大中華區總經理吳林聰指出,乙太網路在工業或是家庭網路中已存在非常久,其1Gbps的傳輸速率,對使用者來說已足夠,其高穩定性對工業市場則是相當加分的特性,也因此,多年來,乙太網路一直維持「原貌」。不過,物聯網(IoT)相關應用的需求,對乙太網路傳輸速率度也帶來新的要求。

物聯網網路架構約可分為三個部分:最前端且數量龐大的感測器、攝影機…等、中間的資料彙整部分,如企業端、私人資料中心…等網路邊緣(Edge),最後段則是雲端(Cloud)或是大型資料中心。

Marvell聯網事業群副總裁暨總經理Michael Zimmerman表示,試想,物聯網世界中,全年無休的感測器或是高畫質監視攝影機每天所傳輸的資料量會有多龐大?舉例來說,一輛自動駕駛汽車每行駛1英哩將傳輸1GB的資料量,這些海量資料會先進到網路邊緣預處理後才傳輸到雲端。目前網路邊緣主要的傳輸技術即為乙太網路,這意味著,乙太網路勢必得再提升現有的傳輸速率,才得以因應如此龐大資料量的傳遞。

20170711_Ethernet_NT31P1 儘管乙太網路的傳輸速率不斷提高,但各種不同的乙太網路速度將會共存,帶動新的互連方案進展

直衝100Gbps速率

乙太網路已確定得將傳輸速度再提高,Aquantia憑藉其技術優勢,聚焦Multi-Gig乙太網路相關技術的研發,並發佈新的整合乙太網路PHY與控制器的系統單晶片(SoC),值得注意的是,每根乙太網路雙絞線傳輸速度最高可達25Gbps,而一條Cat 5e和Cat 6乙太網路線內有4根雙絞線,因此可將傳輸速度推升至100Gbps。

吳林聰表示,傳輸速度達到25Gbps~100Gbps的乙太網路控制器,目標應用鎖定大型資料中心,現階段也有資料中心業者對該公司的產品抱持高度興趣。但更重要的是,高速乙太網路不應只是侷限在大型資料中心或工業領域的應用範圍,目前重度遊戲玩家、專業工作者、消費者也開始對Multi-Giga乙太網路展現其需求,因此企業和家庭網路都開始也隨之從傳統1Gbps乙太網路升級至Multi-Giga乙太網路。

而為顧及中小企業與家庭網路應用所需,Aquantia以其乙太網路控制晶片為基礎,推出能以5Gbps和2.5Gbps傳輸速度連接網路的AQtion網路介面卡。吳林聰強調,新網路介面卡的推出宣示Aquantia將其乙太網路晶片應用擴展到一般中小企業與消費性市場。該網路介面卡基於2016年9月通過的IEEE 802.3bz標準,可相容於現行的Cat 5e和Cat 6網路線,也能支援傳統的1000BASE-T 乙太網路,還具備支援10GBASE-T 乙太網路的優勢。更重要的是,AQtion 網路介面卡透過1個RJ-45網路連接埠亦可相容於PCI Express ×4 與 ×1,使用者無需更換新的電腦設備,即可升級原有裝置乙太網路連接能力,達到達到5Gbps的傳輸速度。

事實上,2016年9月正式核准的乙太網路標準IEEE 802.3bz標準即是參考Aquantia Multi-Gig技術而來。吳林聰認為,若非技術能力獲得肯定,也實際可行,Aquantia為首,以及其他50家公司創立的NBASE-T聯盟(NBASE-T Alliance)所力推的Multi-Gig技術,也不會獲得IEEE的認可。

20170711_Ethernet_NT31P2 AQtion網路介面卡能以5Gbps和2.5Gbps傳輸速度連接網路

模組化堆疊出想要的網路架構與速度

有鑑於物聯網世界對網路邊緣運算及乙太網路傳輸速度的需求逐漸升溫,Marvell力拱新的網路邊緣架構,以期能更有效的處理與改變資料架構。Zimmerman指出,新網路邊緣架構有三大發展趨勢:乙太網路頻寬再提升、模組化與採用開放原始碼資源。

為因應這三大趨勢,Marvell推出Alaska M 88E218010億位元乙太網路收發器(Gigabit Ethernet transceiver),該收發器符合IEEE 802.3bz標準及NBASE-T聯盟規範的8埠數10億位元乙太網路收發器,可透過CAT5e纜線達到2.5Gbps及5Gbps傳輸速度。

新的收發器不僅增加傳輸速度,並採用模組化的設計,使用者可根據網路使用環境連接並搭配每個模組,彈性擴充乙太網路連接埠的數量。Zimmerman強調,透過新一代模組化設計的乙太網路收發器產品,可為使用者帶來具成本低、功耗低與彈性配置等優勢,由於功耗低,因此可實現無風扇設計,目前已有台灣廠商利用此新收發器進行產品研發。

另一方面,新的乙太網路收發器還可搭配Marvell Prestera 98DX325x(Alleycat3X)單晶片交換器,提供具有2×40GbE或2×25GbE上傳(uplink)速度的24×2.5GbE。這樣的組合可讓新世代企業部件更好的Wi-Fi存取點上傳與交換網路。

經過17年的時間,傳統且有一定市場基礎的1Gbps乙太網路終於有了新進展。無論是100Gbps、5Gbps或是2.5Gbps的傳輸速率,皆有其相對應的市場需求與應用情境。換句話說,時代在改變、網路使用習慣亦跟著改變的時刻,促使乙太網路也須跟著進行一波「改造」。

20170711_Ethernet_NT31P3 Alaska M 88E2180十億位元乙太網路收發器利用CAT5e纜線可達2.5Gbps及5Gbps速率