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新一代乙太網路標準鎖定汽車、工廠應用
電子工程專輯 [2015.05.05]
 

正在開發中的新一代晶片與軟體期望將乙太網路延遲縮減至數微秒(microsecond),其應用範圍涵蓋汽車、工廠機器人、電廠以及一般家庭。不過新標準對於那些已經開始為媒體接取控制器(MAC)設計所需小修改的晶片廠商來說,還是遠水救不了近火;而開放源碼版本的通訊協議組合可望比預計明年底完成開發的晶片與測試套件更早問世。

「我們現在已經有了全新的軟體堆疊,我們需要使用它──就從這場研討會開始;」在一場4月底於美國矽谷舉行的研討會上,博通(Broadcom)技術總監Michael Johas Teener在發表專題演說時表示:「我們現在能在各處使用乙太網路技術,從工業控制到桌上型電腦等所有方面。」他自2005年就參與了乙太網路新標準的開發。

也曾主導Firewire互連介面開發的Teener半開玩笑地表示,新技術可望取代從車用的MOST、PC用的USB到電視用的HDMI:「所有這一切應該都是一樣的。」

新技術是AVB (Audio Video Bridging)的後繼,這是一部分由專業音訊公司所推動的乙太網路衍生標準,能將每次交換時的延遲縮短至250微秒;而新一代晶片與軟體號稱能利用Gb乙太網路,將延遲進一步縮短至數微秒。Teener表示,新晶片需要的新閘道數非常少,不過廠商們必須要確認是否符合新標準通訊協議組,而業界對新標準的採用速度仍然緩慢。


乙太網路新標準的寬鬆架構,在MAC部分僅需少數幾個閘道


舉例來說,在專業的音訊領域,供應商現在才開始擁有連結來自不同廠商之AVB系統的能力,而這都要拜AVnu Alliance舉行的認證測試之賜;AVnu Alliance是一個目前有100位成員,負責工業用系統測試的產業組織。

Teener表示,新軟體則將是Open AVB的後續,是現有程式碼的開放源碼版本:「Open AVB在終端系統部分相當完整,但還未準備好因應中繼系統的崛起,例如路由器以及交換器;那些設備仍然是廠商各自為政。」

音訊專家現在使用來自如Arista、Extreme與Netgear的AVB交換器;Cisco System還沒發表AVB交換器,部分與會者很擔心該公司可能會為對時間敏感的應用開發獨家交換器。

來自GE (General Electric)的代表在這場研討會上,提及在工業控制與發電廠等領域利用乙太網路新標準;Kuka的一位資深開發工程師,則是談到了新標準在生產線機器人的應用。還有研討會講師談到了利用新技術在家庭中傳遞音樂與視訊串流,以及在可容納1,200名觀眾的戲院中將立體聲與重低音傳送到每一個座位。

朝更低延遲邁進
目前有十幾家屬於AVnu Alliance成員的晶片業者,包括ADI、Broadcom、Imagination、Intel、Marvell、Micrel、NXP 、Renesas與Xilinx,有可能會推出新一代晶片。Teener表示:「通常晶片廠商會先聚焦於特定市場,以求能有好的發展並隨著時間進一步滲透技術,然後在公司內部分享相關IP;」他指出工業控制與汽車是目前市場需求的驅動力來源。

Intel在研討會上展示了一款修改汽車音響以執行視訊的參考設計,採用其AVB乙太網路晶片以及Bay Trail平板電腦處理器;該公司代表指出,車廠會想用新技術來確保汽車視訊系統不至於讓需要傳遞資訊給駕駛人的網路負載過重。

Teener表示,藉由這種對時間敏感的網路方案:「我們正在打造今日的最大努力適應性網路上,打造一種相當於電路交換層的東西──我們不想擾亂正在運作的。」

不過工程師仍面臨各個標準團體要將不同通訊協議整合到最終堆疊的許多爭論,在此之外,他們還得做更長期抗戰,為對時間敏感的網路開發進步更大的下一代技術。舉例來說,IEEE 1588工作小組正在訂定透過網路發送精確時序的方法;該小組將在5月舉行會議,一個更分層化的架構會是在新軟體聚合通訊協議的關鍵。


新軟體會需要整合部分IEEE 802.1與1588通訊協議


在IEEE 1588工作小組的會議上,還將討論採用所謂White Rabbit技術──那是在大型強子對撞機(Large Hadron Collider)中,為數百萬顆感測器提供皮秒(picosecond)等級網路延遲的技術。對此1588工作小組共同主席John C. Eidson表示:「如果你是工程師就知道那是好東西,我有百分之百的信心能讓它在某天變成人人都能用的標準。」
目前1588標準技術已經應用在中國具備上百萬個節點的蜂巢式手機網路;Eidson表示:「這是目前我看過該技術最神奇的應用。」
編譯:Judith Cheng (參考原文: Ethernet Geared for Cars, Factories,by Rick Merritt)