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漫談有線通訊技術發展趨勢
 

【作者: Jeff Waters、Andy McLean】   2006年03月01日 星期三

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未來 10 至 15 年,科技會怎樣發展?我們會生活在一個甚麼樣的世界?



我們認為科技的價值在於滿足我們生活上的基本需要,這是人類社會的共同需要,因此未來的科技發展必須以滿足這些需要為出發點。但即使是在今天,科技也未必能滿足以下的一點點要求:




  • ●為家人提供一個安全及健康的生活環境;



  • ●與至親好友保持聯繫;



  • ●充分利用我們的工作外的時間。





為甚麼要選用有線網路?其原因非常簡單,無線通訊技術最適用於必須隨身攜帶的電子產品,其他的場合則適合採用有線網路。網路的有用程度相等於用戶數目的二次方。簡單來說,產品的聯繫能力越高,便越受消費者的歡迎。



聽來似乎有點不可思議,因為這個情況與無線通訊技術的發展趨勢背道而馳,例如 WiFi 熱點、3G 及 4G 行動電話、藍芽(Bluetooth)以及許多其他的無線消費性產品技術,目前都很受消費者歡迎。很多人甚至大談無線通訊技術的優越性,事實上,這類誇張失實的廣告說詞並非只針對消費性電子產品。隨著Zigbee及無線射頻識別技術(RFID)等新科技的迅速普及,人們又紛紛大談無線對講機(M2M)聯繫如何優越。



為甚麼要選用有線網路?其原因非常簡單,無線通訊技術最適用於必須隨身攜帶的電子產品,其他的場合則適合採用有線網路。無線產品雖然可以隨身攜帶,但我們得為此付出代價,其中電腦的無線滑鼠便是一個極佳的例子。由於無線滑鼠需要採用電池,而且聯繫不時中斷,這是嚴重的缺點,因此即使沒有電線的束縛,其優點也不見得足以彌補缺點,難怪甚少人採用無線滑鼠。



預計大概到 2015 年左右,我們便會驚覺各式各樣的網路已交織一起,將整個世界連成一體,無論是機器與機器之間還是機器與人之間的通訊連繫,都透過這些網路進行。這些無線及有線的網路可以連接數以百億計的節點。若這個情況真的出現,便證實米特卡爾夫(Metcalf)定律的正確性。根據這個定律,網路的有用程度相等於用戶數目的二次方。簡單來說,產品的聯繫能力越高,便越受消費者的歡迎。



有線網路:撥開雲霧見真相


有線及無線通訊技術各有其優勢及限制。「有線網路並未死去,造謠者誇大其詞」,以上這一論斷可以總括目前的情況。有關有線網路的真假,我們會在以下詳細分析,而且全部分析都以截至 2006 年為止的實際情況作為依據。



誤解一:無線技術將會取代有線技術


真相:由於無線節點的數目大幅飆升,有線網路的需求也隨著上升,因為必須鋪設可支援長距離資料傳送的線路,才可滿足眾多無線節點的要求。以機器對機器(M2M)的作業模式為例,通訊系統對上行鏈路或反向通道的需求不斷增加,令對稱頻寬的需求也隨之提升。有線技術能夠較易為訊號通道提供對稱頻寬,相較之下,無線技術則相形見絀。



誤解二:無線網路較易建立,成本也比有線網路低


真相:無線節點不但較難追蹤,而且所需的技術支援及保固服務也不易提供,有線節點在這幾方面的表現反而勝出。很多時候無線節點必須利用有線網路進行配置,才可正式在網路上使用。此外,無線節點較貴,成本通常是同類有線節點的二~十倍左右。



誤解三:無線通訊比有線通訊靈活度高


真相:目前的無線網路,即使在家中使用,一般都需要加設一個或多個有線接收點,才可將網路聯繫一起。曾經嘗試在家中建立無線網路的人都知道,收藏在衣櫃內、以至設於地下室或閣樓的隱蔽式接收點只能提供微弱的連繫訊號,而且很多時候這些接收點不但不夠隱蔽,而且覆蓋範圍也不夠廣。此外,這些接收點還需要電源供應,也需要乙太網路為其提供有線連繫。相信很多人都會留意到,大部分利用無線網路連繫家電產品的家庭都在牆上鋪設了很多藍色的電纜及RJ-45插座。但只要採用PoE技術,便可確保遠距離的接收點也可獲得供電,這是鋪設無線網路的重大技術突破。對於無線技術的發展來說,這不能不說是一大諷刺。只要採用PoE技術,接收點便可透過連接乙太網路的同一電纜獲得電源供應。



誤解四:新的電子產品都會採用無線連結方式,無需有線網路支援


真相:無線通訊是否穩定可靠以及能否確保資料安全,一直是令人擔憂的問題,而這方面的顧慮令無線網路的普及應用受到較大的限制。有線網路有它的物理特性,可為傳送的訊息提供第一道的保密防線,而且電纜可以藏於鋼板或混凝土之內,也可鋪設在海底,物理上的阻隔不會產生聯繫上的問題。任何稍為重要的功能都必須透過電纜執行,而且預計在未來一段頗長的時間內,這個情況都不會改變。例如,日漸普及的高畫質電視機必須透過有線網路接收電視訊號,因為這類電視機需要能連續提供高頻寬的線路,才可支援規定的訊框速度及解析度,以確保畫面清晰,以及滿足越來越高的要求。此外,有線網路也可確保資料安全。例如,可以利用電波攔截器輕易將隧道或橋樑的無線保全系統的監控功能廢除。情形有點像拉斯維加斯的賭場,賭桌旁邊的賭客無法利用手機與外界通訊,因為所有電波都會在中途被攔截,就連用MP3播放機收聽音樂也需要有線網路的支援。



只看眼前?還是將眼光放遠?


上文已就人們對有線網路的誤解加以分析,並指出有線網路的優勝之處,但推動有線通訊技術發展的原動力又是甚麼呢?



簡單來說,世界各地的聯繫越趨緊密為不可逆的發展趨勢。雖然無線技術最適用於語音通訊,事實上,手機的覆蓋範圍可說無遠弗屆,但對於機器對機器及人機之間的聯繫,有線網路則較為適用。而事實上這方面的應用也急速增加,遠比以前普及。以下是值得留意的發展趨勢:



機器對機器(M2M)通訊基本上必須依靠緊密耦合的回授迴路,傳統的控制系統無法滿足這方面的要求


即時機器對機器通訊的應用正日漸普及,甚至已成為生活的一部分,令人們對其準確性有更高的要求。為了滿足這方面的需求,網路的延遲時間必須更短,而訊號抖動幅度則更小。可以支援即時通訊的乙太網路已徹底解決這個問題,但新一代的無線通訊技術對這個問題仍然沒有完美的解決方法。試想,汽車的線路驅動方向盤若出現兩秒的延遲時間,而準確度則出現 +/-10 度的誤差,後果將會如何?



越來越多智慧型網路及周邊設備採用電纜作為聯繫介面


隨著網路頻寬的不斷大幅提升,運算工作已無需集中在傳統主/從架構的處理器內進行。目前很多系統的運算工作都在電纜內完成,而機器與機器之間的通訊則透過極高頻寬的線路進行。



對網路的安全性、可靠性及靈活性都有嚴格要求的用戶大多選用有線網路


無線技術的最新發展都以改善服務品質(QoS)為宗旨,例如新一代的網路都或多或少設有自我救援及備份功能。但有線網路已開始引進比無線網路更先進的功能,以改善服務品質。有線網路可以進入比空氣複雜、限制比空氣多的媒體。利用電纜傳送資料的優點是可以細心監控資料的訛誤情況,甚至可以透過統計數字預測出現故障的機率,而有足夠時間預先改變資料傳送的路徑或搶修受損線路,以免遺失資料。若故障情況嚴重,線路物理層的聯繫可以在短短的幾毫微秒(ns)之內出現故障。但無線網路的缺點是整個系統必須先行確定有關的聯繫是否已正式中斷,而並非因訊號衰減而暫時中斷。



由於目前還沒有無線供電技術,因此無線網路的靈活性也大為減少。與其單單利用電纜作供電用途,為何不考慮改用能同時支援十倍以上資料傳送頻寬的電纜,何況有線網路更為穩定可靠,成本也較低。



電子產品不斷推陳出新,而新應用對頻寬的要求越來越高,有時只有有線網路可滿足類似需求


以前只有昂貴的企業系統才會採用USB2.0、Firewire、HDMI等速度高達1Gbps的高速串列有線介面,但最近一般的電子消費產品都開始採用這種介面技術。當然,無線網路的頻寬始終會提升到1Gbps以上,但隨著新一代的有線技術如PCI Express相繼推出之後,有線網路的資料傳輸率又進一步提高至80Gbps,因此預計無線網路的頻寬始終都會落後於有線網路。



回歸基本價值


以上這麼多有關米特卡爾夫定律(Metcalf's Law)、緊密耦合回授迴路及服務品質的談論究竟與日常生活的基本需求有甚麼關係呢?



有線網路可以確保家人平安、保障健康。有線網路是目前危害最少的一種網路,無論在家中還是在碼頭,也無論在隧道之內還是在大橋之上,有線網路都可確保傳送過程安全可靠,訊號完整無缺。在不久的將來,人們都可以在家中進行視訊會議,透過清晰的畫面與親朋好友會面。這是高畫質電視、高速傳輸技術及有線網路的結合所帶來的方便。此外,有線網路也可以在不知不覺間代人們辦妥許多日常瑣事,為人們增加不少休閒時間,例如,自動繳費功能的應用範圍進一步擴大,只需透過有線網路,便可訂購生活必需品或僱用機電工人修理家中的電器。



這是人們的願景,而有線網路的普及最終必定會徹底改變人們的生活方式。屆時,下一代都渴望其房間能鋪設採用顏色豔麗的第五類(CAT-5)電纜,而身為父母的則慨嘆以前的年代沒有這麼幸福。(作者任職於NS美國國家半導體)

















延 伸 閱 讀

















台灣網路資訊中心(TWNIC)公布「2004年台灣寬頻網路使用調查」報告,截至2004年1月底為止,台灣地區上網人口成長已達1264萬人,上網率達61.01%,其中寬頻網路使用人數已達903萬人,約佔總人口數五成。在行政院數位化台灣(e-Taiwan)計畫之寬頻到府600萬目標推動下,高達五成一(51.15%)的家庭使用寬頻上網,用戶數約330萬戶。相關介紹請見「2004年台灣寬頻網路使用調查報告出爐」一文。

根據市場研究機構Forrester Research針對美國寬頻市場的調查發現,2010年美國寬頻家庭訂戶數將可達7100萬戶,約達美國家庭總數的62%。這比起2003年的19%與2004年的29%,提高了許多。其中,DSL訂戶數將因為營運商低價策略而提升佔有率。你可在「寬頻網路普及率不斷上升,有助於數位家庭發展


」一文中得到進一步的介紹。


近日有關於WiMAX的新聞實在很多,包含Nokia與Intel將聯手推動WiMAX技術,韓國政府推動WiBro計畫,台灣電信總局針對WiMAX頻譜開放而廣徵意見,淡水也在2005年5月開始進行WiMAX實驗計畫等。在「WiMAX 帶來過剩的頻寬」一文為你做了相關的評析。

















市場動態





















市場研究公司ABI Research發表報告指出,下一代802.11n Wi-Fi標準的發展正按部就班地進行,其標準將底定,而晶片組可能到2006年年底前上市,且新標準將提供超過乙太網路的速度。提出802.11n標準的兩大陣營在2005年年初曾同意協調雙方的提案。然而不久後,以英特爾(Intel)為首的部份晶片製造商和其它供應商組成了增強無線聯盟(Enhanced Wireless Consortium;EWC),因此也提出了第三方案。相關介紹請見「


802.11n標準明年可望通過 眾廠商圍剿Airgo」一文。


台北市政府研考員會與安源資訊舉辦「台北無線寬頻城」WIFLY 營運發表會,宣布北市無線網路無線接取盒(Access Point)布建數達兩千三百個、覆蓋面積達二十八點八平方公里、涵蓋人口數達五成,領先全球。你可在「台北無線寬頻網路涵蓋人口達五成 領先全球」一文中得到進一步的介紹。


WiMax是一項新興的無線通信技術,能提供網際網路的高速連接。無論在傳輸距離、數據傳輸速度、建網成本方面都是一個很理想的寬頻無線接入解決方案。但是如何創造出穩定的、產品供應商和營運商雙贏的商業營利模式,則再一次考驗WiMax組織和電信業者。在「新興寬頻無線接入技術-WiMax」一文為你做了相關的評析。




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