Gigabit Ethernet與ATM之發展趨勢

Gigabit Ethernet

乙太網路是目前被使用最廣泛的區域網路，而Gigabit Ethernet更是乙太網路技術中速度最快的，它可搭配現有乙太網路架構而提供1Gbps(Giga Bit Per Second，每秒鐘一千萬個位元)的網路傳輸速率。就因為Gigabit Ethernet具有可從現有的乙太網路直接升級而不必更改既有的大部份設備與管理工具的特色。因此，比起其他同等級傳輸速度的方式，可以說是較為經濟且簡易的。

Gigabit Ethernet吸引人之處在於它和目前的乙太網路架構相同，而乙太網路也正是目前整個區域網路的主流，它可以很容易且低成本的將區域網路由10/100Mbps提升至1Gbps，但有些問題仍待解決。

首先要解決網路上的問題，並不單靠提升其頻寬就能解決，還牽涉到網路的架構、設備與通信協定的問題。Gigabit Ethernet延續著傳統乙太網路的架構，當然原來乙太網路的一些缺失也仍然存在。乙太網路所使用的通訊方法仍是IEEE 802.3 CSMA/CD，CSMA/CD的運作原理很簡單，也就是利用碰撞後再重傳的原理，而對乙太網路而言，當其使用率超過35%時，其整體效率就會逐漸變差，因為會有太多的碰撞發生，因此Gigabit Ethernet的實際頻寬也約在300-400Mbps之間，但不容否認的是，它的確是比傳統乙太網路提供更高的頻寬。

現在的乙太網路，其網路線材為了管理及設置的方便性，多採用雙絞線。高品質的雙絞線如Category 5的雙絞線，雖然可以傳載高頻寬，但對於Gigabit 的頻寬有能力負擔嗎？Gigabit Ethernet的傳輸速率一直都是以光纖為主要的傳輸媒介，因為其可以傳輸較遠的距離；但對於一般的銅線，Gigabit 的速率就有點困難了，而到目前為止Category 5的雙絞線最遠只能到達25公尺。但是如果一個辦公室之內的區域網路環境必須要使用光纖才能實現Gigabit Ethernet，那辦公室內使用的意願並不會太高；因為一般會用光纖來傳輸的地方，是網路的主幹部分，而不是用戶端。此外Gigabit Ethernet所標榜的是向下相容性，以及可以利用現在網路投資，而對大部分的乙太網路而言，它們的雙絞線至少都有100公尺以上的距離，則Category 5雙絞線若只能達到25公尺，便不能用於Gigabit Ethernet了。所以目前Gigabit Ethernet對於雙絞線的支援仍在努力中。

ATM

ATM可是個相當熱門的名詞，它是Asynchronous Transfer Mode的縮寫，也就是非同步傳輸模式的意思，但可別把本章的ATM當作是自動提款機(Automatic Teller Machine；ATM)。

為什麼ATM會引起這麼大的討論和重視呢？ATM號稱是下一代網路的救世主，自然有它的魅力所在。簡單地說，ATM的誕生主要是要解決現有網路的技術瓶頸，同時又期望能整合語音、數據和視訊等三種資訊的應用，在這個背景下所提出的一種之全新的架構和解決方案。

加速頻寬理論(The Accelerating Bandwidth Principle)可用來說明促成ATM蓬勃發展的原動力。隨著電腦運算能力的加強，具有每秒處理百萬個指令(MIPS)的電腦已出現在一般的辦公室裏，導致新的資訊應用型態的出現，例如群組軟體、分散式資料庫、視訊會議、多媒體系統、隨選視訊、電子郵件、全球資訊網等。

就目前網路的頻寬來看，早已無法滿足一直在增加的頻寬需求，我們急需一種更快速，且更具運用彈性的網路系統，來滿足各式各樣的網路需求，ATM於焉誕生。而且根據該理論的推論，具有每秒傳送1000Mb的網路，也將在不久的將來普及到我們的生活之中。

看起來是不是很吸引人呢？但這樣一個號稱全方位的解決方案就是代表一切了嗎！在某些狀況下，ATM確實要比其他傳統網技術要有效率的多；但在另一方面，其它的解決方案可能在價格的考慮上會較佔優勢。

以下我們將從各方面來描繪ATM的輪廓，讓讀者有初步的瞭解：

• ATM可說是一套「規則」，用來規定點與點間互傳資訊時應該如何動作。
• ATM是一個「通訊的程序」，它把資訊切割為長度固定為53位元組的細胞(cell)以快速的傳送。
• ATM是一組「通訊協定」，它以非同步多工的方式傳輸，並使用交換技術來把這些資源連結起來。
• ATM是一種可用於「區域網路」的技術，它提供使用者、工作站及伺服器間高速的連線。
• ATM是一種可用於「校園網路」的技術，它可以擴大區域網路架構的規模，並容納更大的傳輸量和更多使用者。
• ATM是一種可用於「廣域網路」的技術，不僅有高速的頻寬和整合各類資料傳輸的優越能力，並可和區域網路輕易地結合。
• ATM是「電信業者」所提供的一種寬頻服務，提供多點間的虛擬網路連結。
• ATM是一種「非同步傳輸模式」。這種模式是把資訊拆解成細胞，而所謂的非同步則是指這些細胞的傳送不需要遵照同步訊號的週期來傳送，故可經由硬體的快速交換，而大幅提昇傳輸速率。
• ATM是一種全新「電訊概念」，它適用於各種型態傳輸，包括數據、聲音和視訊，並適用於使用者與網路間的介面。

Gigabit Ethernet verse ATM

ATM已被視為下一波解決區域網路或廣域網路瓶頸的技術方案，但是轉眼間，Gigabit乙太網路儼然又成為改善區域網路效率的新興方案，頗有後來居上之勢。在區域網路上的應用範疇，Gigabit Ethernet是否 對ATM造成威脅呢？若是它並沒有和ATM互別苗頭之意，而是用戶想升級Ethernet之另類選擇的話，那麼這兩項技術當可並存。

在產品的發展方面，ATM比Gigabit Ethernet要早，ATM論壇建立了許多ATM標準，雖然還有許多標準有待討論，但過去三、四年間ATM產品已在市面上供應並廣泛佈置。ATM已漸漸建立其地位，在許多方面ATM技術 都比Gigabit Ethernet優秀，但其設計成本卻很高，因此策略 上Gigabit Ethernet須把價格壓低才行。不過也不能一昧以價格來衡量，ATM的確比Gigabit Ethernet提供了更多功能，Gigabit Ethernet只不過是陽春型地提升了乙太網路的頻寬罷了。

由於用戶已熟悉乙太網路和其上的所有應用，所以並不想放棄乙太網路技術，他們不想改變網路基本架構，且希望在花費較經濟的情況下便能改善網路效能，而Gigabit Ethernet正好可投其所好。身為一傳輸技術，ATM定義遠比Gigabit Ethernet嚴謹，其為一完善的技術，無論在區域網路抑或廣域網路之環境，ATM都足可勝任，擴充性也沒有多大限制；而Gigabit Ethernet在此便無法與之媲美。ATM的五十三位元固定封包和其服務品質(Quality of Service; QoS)參數，使其可以處理各種型式的資料包含：數據、圖形、影像、視訊以及語音。反觀乙太網路技術，主要做為數據傳送用，它不是為多媒體通訊而設計，尤其是需要即時傳送的 語音和視訊，雖然它的頻寬足以應付這些應用，但仍需設計新機制讓語音/視訊在傳送時比數據擁有更高的優先權，並將傳送延遲的可能性降至最低。

在區域網路的網路層，過去幾年協定的發展著重在提升QoS，導致路由器和交換器相比在價格上有顯著的增加，這些協定包含即時協定(RTP)和資源保留協定(RSVP)。為了快速傳遞，RTP協定在IP封包中加入了 優先權的資訊，而RSVP協定則使網路管理員能夠設定不同訊務的優先權，並且為特殊的IP應用保留頻寬，但是這些協定並不保證如ATM般點對點的QoS。雖然Gigabit Ethernet有自己的QoS版本來適應協定， 但最後結果卻是不確定的，並且在即時傳\光纖，則不用汰換纜線系統(Cabling System)。相對地，升級到Gigabit Ethernet只須換上幾台Gigabit Ethernet交換器， 並且把連接到Gigabit Ethernet交換器的網路介面卡汰換掉即可。

總結來說，ATM由高階市場向下拓展，而乙太網路則由下往上開發，2個市場衝突點就發生了。Gigabit Ethernet與快速乙太網路一樣，扮演了延緩ATM普及化的速度，一些覺得乙太網路速度不夠快、或者架構不夠完美的網路使用者，在另一方面卻又因ATM的價格與管理之困難度而卻步，在這個時候，快速乙太網路與Gigabit Ethernet就是他們的選擇了。從另一個角度來看，ATM的魅力仍會讓特定的使用者抵擋不住，就上面所述ATM的優點而言，一些學術研究單位、政府機構、醫療機構、私人大型企業等等，速度與完美的網路水準是必要的奢侈，這些使用者在考慮網路升級時，多半會捨乙太網路而就ATM。