4G時代的網路設備功能應用與技術趨勢
- DIGITIMES企劃
-
網通廠商推出達10/40/100G骨幹傳輸速率、符合OpenFlow & SDN規範，可做為雲端伺服器？資料中心虛擬化的先進網路交換器產品；並掌握像新一代無線4G LTE、802.11ac新興無線通訊技術，研發出協助3G/4G行動通訊平衡負載的家用閘道器？基地台，延伸無線影音傳輸應用，更納入網管所需的安全機制…
智邦科技(Accton)產品技術中心產品行銷規劃處資深協理陳進添(Tim Chen)指出，下一代網路技術趨勢會朝向：1.雲端運算普及化：像公有雲？私有雲、FB、Google、Amazone服務；2.無限量資料信息產生：衍生出資料分析與商業智能的需求；3. App市場普及化；4. iOS、Android、Windows等平台競逐激烈；5.無線網路無所不在，Wi-Fi與3G/4G平衡卸載，4G-LTE、Wi-Fi 11ac與WiGig等技術的應用；6.通信整合行動化，帶動智能裝置及行動辦公室化；7.終端連網垂直應用多元化，像智能電視、行動網際網路(Mobile Internet)、住家或企業智能電網等；8.資訊防護安全化，像UTM、防火牆、ITS/IPS、病毒？垃圾信防護等。
4G將帶來全球市場的轉變，帶動資料中心爆量成長，行動精簡型電腦(Mobile Thin Client)興起，以及網路電視(IPTV)與視訊隨選(VOD)的需求。伺服端需要更多資料中心的建置、互連操作的平順整合，以光纖為主的網路佈建基礎，同時尋求點對點全面連線成本的降低。整個市場聚焦於有線與無線、語音？數據？視訊的匯流與整合。整個市場架構與規格進展，固網連線頻寬從GE(Giga Ethernet)邁向10/40/100GE，傳輸線從銅軸進化到光纖；Wi-Fi將從802.11n推進到802.11ac/ad，行動通訊將從3G推到4G(WiMax/LTE)。
陳進添指出智邦科技的願景，是以下一代網通技術(Next Generation Networks；NGNs)的未來應用來豐富人類生活，並以網路聚合技術帶來市場轉變與通訊進階應用，創造人們更美好的生活。
據此，智邦建構四大產品區塊：1.電信營運商用戶終端(CPE)：如路由器(Router)、xDSL、ONT/OLT、GPON與智能裝置；2.網通安全管控產品：如UTM、Firewall Security Appliance與網管產品等；3.企業用交換器(Enterprise switch)、機架頂端交換器(D.C TOR Switch)、11ac Wi-Fi EAP、4G LTE Router等；4.應用伺服器、特定用途伺服器(video server)、儲存伺服器(NAS、SAN)。
當全球網路架構朝向IP化(IP-centric Infrastructure)，智邦提供10/40/100G加上OpenFlow架構與SDN(Software Defined Network)的雲端運算交換器解決方案；推出支援802.11ac EAP & Router、LTE Wi-Fi Router等無線應用產品；網路安全部份推出UTM、防火牆與防毒產品；提出以Intel Micro Server概念所設計的綠色資料中心應用伺服器(Green Data Center Server Appliance)；最後在居家保全與節能方案上，以類比前端裝置(Analog Front End；AFE)加入網路連通技術，以建構物聯網(IoT)與機聯網(M2M)。
雲端運算的交換器解決方案
陳進添提到，從最早分離式資料中心僅需100M/1Gbps Ethernet、Multi-I/O與伺服器？儲存裝置分離；到資料中心虛擬化階段，交換器需具備Unified Network統合網路交換、10G乙太網路、虛擬化I/O與伺服器？儲存裝置分離架構。
展望新一代雲端運算資料中心的交換器，必須具備：1.Data Center OS(Open/Cloud Stack)達成網路虛擬化；2.Spine Network Switch，採OSPF(Open Shortest Path First)、BGP(Border Gateway Protocol)等路由協定、10G/40G/100G骨幹網路傳輸速度；3.符合Open Flow網路交換架構；與4.SDN軟體定義網路(Software Defined Network)架構。智邦提供8埠到48埠的新雲端資料中心交換器，具備10G/40G/100G傳輸速率，採L2/3/4/PoE並支援802.3at/802.3af PoE協定，支援兼顧IPv6、進階QoS、DHCP、RIP、SPF與IP叢集化功能，以及符合Open Flow & SDN規範。
陳進添進一步說明，2008年由史丹佛大學(Stanford)推廣的Open Flow網路交換架構，此架構把傳統交換器分成軟體的Secure Channel與硬體Flow Table，Secure Chanel透過OpenFlow Protocol/SSL協定委由PC端，藉由PC的硬體運算能力進行編碼運算，交換器只保留簡單的Flow Table流量判讀分流線路。在OpenFlow架構下SDN軟體定義網路，可藉由LAN/WAN從雲端，藉由OpenFlow的交換器對資料中心進行資源虛擬化、私有雲設定、資料中心光纖化、遠端重新路由設定、雲端交換與全球管理的功能。
Wi-Fi推進到Gbps級的802.11ac
陳進添指出，新一代Wi-Fi無線網路解決方案，必須提供低成本效能的影音串流化解決方案，能支援802.11ac/ad以及Multi-user MIMO(3x3、4x4、MU-MIMO)與Beam forming波束成型技術的Wi-Fi EAP、Switch與Router，提供CAPWAP UDP通道與符合802.11U規範的Hotspot 2.0交換點服務功能。
他進一步提到Wi-Fi 802.11ac技術的細節：採5GHz頻率波段，以4x4 MIMO、160MHz頻帶、256QAM調變下最高傳輸速率可達3.64Gbps；跟既有802.11a/n相容並支援多用戶多天線收發(MU MIMO)功能，可避免其他裝置干擾，享有最主要的傳輸頻寬的波束成型(Beam forming)傳輸技術。
802.11ac足以應付家用閘道器傳輸1920x1080 Full HD高清影音與3D立體影音資料的傳輸，解決網路擁塞並提供更多連網裝置存取網路資訊；可設計來做為HDMI、USB與Giga Ethernet等網路無線化的延長傳輸裝置，行動通訊運營商提供給用戶的CPE用戶端裝置，以及做為行動3G/4G平衡卸載的家用基地台等應用。此外也可以用來設計家用Wi-Fi 802.11ac NAS無線網路儲存裝置，具備DLNA/PnP網通協的家用多媒體伺服器，以及建構家庭私有雲儲存裝置。據In-Stat預測，100%行動交換基地台在2015年會導入802.11ac規格。
網路安全與微型伺服器方案
陳進添提到在當前網路安全方案中，從防火牆伺服器(Firewall Server)、Security Appliance中，智邦在開放源碼的OS架構下，建置了UTM、Firewall、VPN、IDS/IPS、網頁內容過濾(Web Content Filtering)、病毒防護？防垃圾信與客戶訂製化應用。防火牆部份提供WAN/LAN所需的網路隔離區域(DMZ)，以及連接點故障時的自動繞行(LAN Bypass)機制，以及網路應用伺服器的一些像是流量控制、快取伺服、家用網路伺服器等應用。
他也提到英特爾(Intel)提出的微型伺服器架構(Micro Server)，將每一個多核心伺服器主機板系統，硬是縮小到可納入既有的5.25吋抽取式磁碟匣內，據Intel表示同樣一個機櫃，過去可以容納41組1U尺寸的機架式伺服器(Rack Server)，改成MicroServer架構後，一個機櫃可以容納119個微型伺服器，單位體積？運算效能提昇了3.6倍。另外像Seamicro公司推出的SM15000應用伺服器，採AMD Opteron處理器架構與Micro Server的設計，約10U的機架高度可容納512個處理器核心，具備4TB(TeraBytes)記憶體，並支援5PB(PetaBytes)容量的光纖網路儲存裝置。
而戴爾(Dell)也推出採ARM架構的Zinc伺服器，採用Calxeda公司以ARM授權IP設計的EnergyCore EXC-1000低耗能刀鋒伺服器，3U伺服器機架可以塞入12組Blade Server機板，每一個機板採用4顆EnergyCore EXC-1000處理器(相當1.4GHz ARM Cortex-A9架構)。他還提到ARM將推出64位元ARM-v8架構的處理器，除了兼容既有32位元ARMv6/v7指令集架構之外，64位元ARM將瞄準更先進的智能手機、行動運算、高階數位家庭娛樂、無線網通裝置，以及進軍低功耗伺服器等領域的殺手級應用。
居家安全與能源應用方案
陳進添提到，智邦針對居家安全(Home Security)推出彈性化的產品。像是整合觸控螢幕並一體成形、如iPad與iPhone外觀的居家控制面板，它整合ZigBee、Copper與Wi-Fi無線網路，連接像是門把、窗戶、玻璃感測器、動作感測器、煙霧感測器與遠端遙控功能，並可將居家狀況傳至用戶的平板電腦或智能手機上。
當前智能電網有電力層(Power Layer)、通訊層(Communication Layer)與應用層(Application Layer)三大應用層，據統計到2015年會有50億美元的市場商機。智慧能源的機聯網(Smart Energy M2M)方案，可藉由採IP網管設計的機器設備，以支援Wi-Fi、ZigBee、RS485/RS232各種有線？無線網路的閘道器，接收來自佈建的感測網路、符合AMI協定的智能電錶、自動販賣機等裝置的訊號。
目前已有廠商推出能利用居家電力網路傳輸(PLC)、並支援無線Wi-Fi、ZigBee的類比前端(Analog Front-End；AFE) SoC晶片，設計Wi-Fi IPCAM無線攝影機、Wi-Fi/ZigBee閘道器、AFE類比前端裝置、HA感測器、家用儲存裝置，以及透過iPhone、iPad、Tablet雲端監控的應用。
