傳輸介面光纖化為高頻寬應用創造機會
隨著HDMI、DisplayPort、Thunderbolt、USB 3.0新一代高速傳輸介面,動輒Gbps的巨量高速傳輸需求漸增,原有的銅纜線材已經遭遇應用材質的物理限制,在面對傳輸介面版本升級時,反而使得銅纜線材的可用傳輸距離越來越短,因此高速傳輸線材、連接器業者,紛紛投入光纖取代銅纜的解決方案開發...
越來越多的高速傳輸介面,在實際傳輸資料的量與速度上,已經有跳躍性的暴增現象!尤其是近來熱門的娛樂影音介面設計方案,從原有的720p跳到1080i/p水準,甚至2013年已有成熟的4K2K解析度的平面電視產品,而在傳輸介面的支援上,為了滿足視訊、音訊的傳輸需求,線材選用的應用方案,自然也必須跟進市場演進而提供新的升級方案。
高速序列傳輸介面 傳統線材限制傳輸距離
在純資料傳輸的應用範疇,如新一代USB 3.0、Thunderbolt技術方案,也面臨相同的線材問題,以USB 3.0為例,所使用的銅纜線材一般也是要求需在3m內才能穩定提供高速傳輸表現,而高效能的Thunderbolt介面,目前主流的線材長度,也約在2m上下,超過2m對於線材的用料、隔離材料的設計要求在成本方面就會呈現指數型態的增幅,亦即在USB 3.0/Thunderbolt介面的傳輸應用上,傳輸線材的可支援線距,就成為傳輸介面推廣的瓶頸。
但基本上,在介面傳輸效能持續提昇的方向下,即便USB 3.0、Thunderbolt等數據型應用介面,大多仍僅限於短距離的周邊連接高速傳輸應用用途為主,但也是介面的高效傳輸優勢,進而吸引更多全新概念的應用模式導入!甚至在現有產品中以有利用新一代高速傳輸介面來取代多種樣態的傳輸線材用途。
新型態Dock擴充塢方案 提供優異的整合效益
例如,在Dock型擴充產品方面,已有大量利用USB 3.0/Thunderbolt的高速傳輸優勢,利用單一線材同時整合USB 2.x/3.0/VGA/HDMI/Audio/Mic多種用途的線材傳輸,而訊號經轉換後僅需利用單一條USB 3.0或Thunderbolt,就可取代用戶電腦周邊的相關應用線材,等於是周邊線材的終極解決方案。
但問題來了,正因為USB 3.0與Thunderbolt的效率傳輸實力,也使得其應用的銅纜線材限制相當多,除了電氣信號需要的銅纜用料與材質需有一定水準外,為了避免傳輸高頻信號可能造成的高頻輻射干擾,單一信號線使用的披覆隔離材料處理,也會讓線材的成本增加,甚至於像是USB 3.0與Thunderbolt所使用的資料線芯數量也較以往序列傳輸方案要多,在線材、包覆材等零零總總再加上電氣訊號的位準提昇中繼器,這類高速傳輸線材的成本將會因傳輸距離的增長、而使得線材成本增加、線徑增粗。
高速傳輸朝複合介面發展 HDMI、DP視訊介面亦有相同趨勢
相同的問題也發生在HDMI與DisplayPort高速視訊整合介面上!因為HDMI與DisplayPort即便是針對新一代視聽設備最佳化的應用介面,但實際上近來的發展現況卻是朝向整合影音與數位資料多重傳輸的應用方向。例如,HDMI高速傳輸介面在1.4版即加入3D視頻的高量資料傳輸支援、同時也追加了Ethernet的複合網路功能支援,也就是說用戶僅需使用單一HDMI就能處理影、音與設備的連網網絡有線連結需求,不僅簡化視聽設備的連接應用,甚至還可進階整合新一代的網路家電應用價值。
至於DisplayPort,方向也同HDMI的使用趨勢,因為DisplayPort也在如新一代的Thunderbolt實體介面直接選用下,讓單純的DisplayPort傳輸線被賦予更多應用環境,對於線材本身基本的傳輸效能要求與線材用料特性,也會因為新增功能與擴充應用需求,對線材的要求會越來越嚴苛,尤其是會再將銅纜的應用極限持續往上逼升。
事實上,一昧地升級銅纜線材,並非發展新一代快速傳輸介面的良性發展方向,因為畢竟銅纜有其物理極限,即便利用更好的材料與披覆隔離技術,若是傳輸效能持續提昇,對於線纜的成本、製造難度也會墊高終端應用的成本負擔。
AOC光纖線纜解決方案 為高速傳輸介面複合應用解套
目前從HDMI、DisplayPort、USB 3.0甚至Thunderbolt,已有相關線材廠商構思運用電信設備常見的Active Optical Cable(AOC)技術方案,導入消費性電子設計,以極具穩定優勢的光通訊技術,置換原有銅纜線材,將銅纜換成光纖纜線後,最直接的效益是線纜的長度已可達到100m以上,甚至搭配部分位準提昇中繼器,利用光纖網絡架起來的設備連線,還可直接超越100km長度,甚至更高表現!
而線纜的光纖化用途頗多,最簡單、直接的用途,即因為光纜線材可以達到更高的系統可靠度,線材只要不要撓曲超過了光纖的物理極限,都可在布線後保有極佳的訊號傳遞效能、甚至是預留了傳輸介面未來升級的可能性。而光纖化還有相當多的優點,像是傳輸距離數倍提昇、增加連線可靠度、線材線徑變短等成本關鍵問堤外,AOC形式的光纖線材產品,還可保留原有的慣用連接介面,對產品終端設計的衝擊會是最小,使用者學習新的介面應用,完全可以與傳統介面、傳輸線的使用方向一致,用戶自然不用再浪費成本一再購買線材、又遭遇市場淘汰的苦命巡迴。
但光纖化線纜是高速傳輸介面持續擴展應用下必要的升級手段,而光纖化線纜的的應用領域,也會在各種高速傳輸介面的應用擴展下而逐步發酵、進而產生必要的升級方向!例如,以往曾經熱門一段時間的瘦身型網路終端電腦架構Thin Client精簡電腦,早期在作業系統較特殊與網路技術的侷限下發展並不順利,但在現在動輒Gb水準的有線網路奧援下、與新一代的Thin Client分散式運算應用架構支援,像是微軟已有新的Zero-Client應用產品推出!
Zero-Client型態電腦架構 利用AOC方案達成傳輸最佳化
以Zero-Client的產品為例,雖然多數如hp、Dell針對Zero-Client架構設計的產品,仍以乙太網路作為Thin Client瘦身型電腦與主服務器連結的設計架構,但實際上乙太網路的效能再怎麼比也比不上USB 3.0甚至Thunderbolt高速傳輸介面,因此為了提高Zero-Client架構的Client終端擷取主服務器的資料互換效能,VIA也推出基於USB 3.0高速傳輸技術的光纖化AOC技術方案應用於Zero-Client架構的設計方案。
以VIA Labs的USB 3.0 Zero-Client架構方案來說,已將原有Client/Server間必備的網路線材,轉換利用USB 3.0的AOC光纖化傳輸技術取代,這對於發展Zero-Client架構解決方案來說,可以不用耗費成本投入基礎網路的升級設備部署,僅需針對需要終端電腦的數量需求,透過USB 3.0的AOC光纖直接銜接佈署,即可透過光纖取代高速區域網路,達到快速擷取服務器資源的應用需求。
而Zero-Client架構Thin Client瘦身型電腦熱潮,在目前全球景氣成長相對疲軟與業界開始關注雲端應用架構的趨勢下,近來已默默成為新一代IT設備升級的節約選擇方案,目前投入Zero-Client架構Thin Client瘦身型電腦開發的業者相當多,有hp、Dell等重量級的PC大廠均有投入,但目前多半仍以有線乙太網路做為主網絡架構,使用USB 3.0的AOC光纖來部署Zero-Client架構應用環境的設計方案雖未多見,但未來的市場機會相當具有發展潛力。
觀察hp或Dell的Zero-Client產品,在Server端其實概念還算一般,反而在Client的瘦身型電腦架構值得深入觀察,例如,hp最新發表的t410 All-in-One Smart Zero電腦,其實就是一部看起來相當普通的18.5吋屏幕,但其實其解析度有1,366 x 768水準,而螢幕僅需要接上網路線與Server銜接,就等於具備電腦的相關應用功能!而作為一部Thin Client低成本的精簡電腦,t410 All-in-One Smart Zero電腦的整體耗電量僅13W,螢幕的供電甚至還可透過PoE(Power over Ethernet)網絡的網絡路傳輸供電直接取代,對於日後系統維護、端點擴充與設備更換,Zero-Client產品等於是集採購、管理、維運最佳化的商用解決方案。
但使用PoE技術方案也相對造成精簡終端的網路連接速度受限在10/100Mbps水準,在執行較繁複的終端應用與遠端應用程式運行時,勢必會影響到整體應用架構的順暢度,而對於高效網路與遠端(Server)資源的擷取效能要求,就會產生應用線纜光纖化的急迫需求,可以想見未來如HDMI、DisplayPort、Thunderbolt、USB 3.0等高速傳輸介面的光纖解決方案,需求將會持續增加。