CTIMES- 漫谈有线通讯技术发展趋势 :有线通讯,NS

听来似乎有点不可思议，因为这个情况与无线通信技术的发展趋势背道而驰，例如 WiFi 热点、3G 及 4G 移动电话、蓝芽（Bluetooth）以及许多其他的无线消费性产品技术，目前都很受消费者欢迎。很多人甚至大谈无线通信技术的优越性，事实上，这类夸张失实的广告说词并非只针对消费性电子产品。随着Zigbee及无线射频识别技术（RFID）等新科技的迅速普及，人们又纷纷大谈无线对讲机（M2M）联系如何优越。

为甚么要选用有线网络？其原因非常简单，无线通信技术最适用于必须随身携带的电子产品，其他的场合则适合采用有线网络。无线产品虽然可以随身携带，但我们得为此付出代价，其中计算机的无线鼠标便是一个极佳的例子。由于无线鼠标需要采用电池，而且联系不时中断，这是严重的缺点，因此即使没有电线的束缚，其优点也不见得足以弥补缺点，难怪甚少人采用无线鼠标。

预计大概到 2015 年左右，我们便会惊觉各式各样的网络已交织一起，将整个世界连成一体，无论是机器与机器之间还是机器与人之间的通讯连系，都透过这些网络进行。这些无线及有线的网络可以连接数以百亿计的节点。若这个情况真的出现，便证实米特卡尔夫（Metcalf）定律的正确性。根据这个定律，网络的有用程度相等于用户数目的二次方。简单来说，产品的联系能力越高，便越受消费者的欢迎。

有线网络：拨开云雾见真相

有线及无线通信技术各有其优势及限制。「有线网络并未死去，造谣者夸大其词」，以上这一论断可以总括目前的情况。有关有线网络的真假，我们会在以下详细分析，而且全部分析都以截至 2006 年为止的实际情况作为依据。

误解一：无线技术将会取代有线技术

真相：由于无线节点的数目大幅飙升，有线网络的需求也随着上升，因为必须铺设可支持长距离数据传送的线路，才可满足众多无线节点的要求。以机器对机器（M2M）的作业模式为例，通讯系统对上行链路或反向信道的需求不断增加，令对称带宽的需求也随之提升。有线技术能够较易为讯号信道提供对称带宽，相较之下，无线技术则相形见绌。

误解二：无线网络较易建立，成本也比有线网络低

真相：无线节点不但较难追踪，而且所需的技术支持及保固服务也不易提供，有线节点在这几方面的表现反而胜出。很多时候无线节点必须利用有线网络进行配置，才可正式在网络上使用。此外，无线节点较贵，成本通常是同类有线节点的二～十倍左右。

误解三：无线通信比有线通讯灵活度高真相：目前的无线网络，即使在家中使用，一般都需要加设一个或多个有线接收点，才可将网络联系一起。曾经尝试在家中建立无线网络的人都知道，收藏在衣柜内、以至设于地下室或阁楼的隐蔽式接收点只能提供微弱的连系讯号，而且很多时候这些接收点不但不够隐蔽，而且覆盖范围也不够广。此外，这些接收点还需要电源供应，也需要以太网络为其提供有线连系。

相信很多人都会留意到，大部分利用无线网络连系家电产品的家庭都在墙上铺设了很多蓝色的电缆及RJ-45插座。但只要采用PoE技术，便可确保远距离的接收点也可获得供电，这是铺设无线网络的重大技术突破。对于无线技术的发展来说，这不能不说是一大讽刺。只要采用PoE技术，接收点便可透过连接以太网络的同一电缆获得电源供应。

误解四：新的电子产品都会采用无线链接方式，无需有线网络支持真相：无线通信是否稳定可靠以及能否确保数据安全，一直是令人担忧的问题，而这方面的顾虑令无线网络的普及应用受到较大的限制。有线网络有它的物理特性，可为传送的讯息提供第一道的保密防线，而且电缆可以藏于钢板或混凝土之内，也可铺设在海底，物理上的阻隔不会产生联系上的问题。任何稍为重要的功能都必须透过电缆执行，而且预计在未来一段颇长的时间内，这个情况都不会改变。例如，日渐普及的高画质电视机必须透过有线网络接收电视讯号，因为这类电视机需要能连续提供高带宽的线路，才可支持规定的讯框速度及分辨率，以确保画面清晰，以及满足越来越高的要求。此外，有线网络也可确保数据安全。例如，可以利用电波拦截器轻易将隧道或桥梁的无线保全系统的监控功能废除。

情形有点像拉斯韦加斯的赌场，赌桌旁边的赌客无法利用手机与外界通讯，因为所有电波都会在中途被拦截，就连用MP3播放器收听音乐也需要有线网络的支持。

上文已就人们对有线网络的误解加以分析，并指出有线网络的优胜之处，但推动有线通讯技术发展的原动力又是甚么呢？

简单来说，世界各地的联系越趋紧密为不可逆的发展趋势。虽然无线技术最适用于语音通讯，事实上，手机的覆盖范围可说无远弗届，但对于机器对机器及人机之间的联系，有线网络则较为适用。而事实上这方面的应用也急速增加，远比以前普及。以下是值得留意的发展趋势：

机器对机器（M2M）通讯基本上必须依靠紧密耦合的回授回路，传统的控制系统无法满足这方面的要求

实时机器对机器通讯的应用正日渐普及，甚至已成为生活的一部分，令人们对其准确性有更高的要求。为了满足这方面的需求，网络的延迟时间必须更短，而讯号抖动幅度则更小。可以支持实时通讯的以太网络已彻底解决这个问题，但新一代的无线通信技术对这个问题仍然没有完美的解决方法。试想，汽车的线路驱动方向盘若出现两秒的延迟时间，而准确度则出现 +/-10 度的误差，后果将会如何？

越来越多智能网络及接口设备采用电缆作为联系接口

随着网络带宽的不断大幅提升，运算工作已无需集中在传统主/从架构的处理器内进行。目前很多系统的运算工作都在电缆内完成，而机器与机器之间的通讯则透过极高带宽的线路进行。

对网络的安全性、可靠性及灵活性都有严格要求的用户大多选用有线网络

无线技术的最新发展都以改善服务质量（QoS）为宗旨，例如新一代的网络都或多或少设有自我救援及备份功能。但有线网络已开始引进比无线网络更先进的功能，以改善服务质量。有线网络可以进入比空气复杂、限制比空气多的媒体。利用电缆传送数据的优点是可以细心监控数据的讹误情况，甚至可以透过统计数字预测出现故障的机率，而有足够时间预先改变数据传送的路径或抢修受损线路，以免遗失数据。若故障情况严重，线路物理层的联系可以在短短的几毫微秒（ns）之内出现故障。但无线网络的缺点是整个系统必须先行确定有关的联系是否已正式中断，而并非因讯号衰减而暂时中断。

由于目前还没有无线供电技术，因此无线网络的灵活性也大为减少。与其单单利用电缆作供电用途，为何不考虑改用能同时支持十倍以上数据传送带宽的电缆，何况有线网络更为稳定可靠，成本也较低。

电子产品不断推陈出新，而新应用对带宽的要求越来越高，有时只有有线网络可满足类似需求

以前只有昂贵的企业系统才会采用USB2.0、Firewire、HDMI等速度高达1Gbps的高速串行有线接口，但最近一般的电子消费产品都开始采用这种接口技术。当然，无线网络的带宽始终会提升到1Gbps以上，但随着新一代的有线技术如PCI Express相继推出之后，有线网络的数据传输率又进一步提高至80Gbps，因此预计无线网络的带宽始终都会落后于有线网络。

回归基本价值

以上这么多有关米特卡尔夫定律（Metcalf's Law）、紧密耦合回授回路及服务质量的谈论究竟与日常生活的基本需求有甚么关系呢？

有线网络可以确保家人平安、保障健康。有线网络是目前危害最少的一种网络，无论在家中还是在码头，也无论在隧道之内还是在大桥之上，有线网络都可确保传送过程安全可靠，讯号完整无缺。在不久的将来，人们都可以在家中进行视频会议，透过清晰的画面与亲朋好友会面。这是高画质电视、高速传输技术及有线网络的结合所带来的方便。此外，有线网络也可以在不知不觉间代人们办妥许多日常琐事，为人们增加不少休闲时间，例如，自动缴费功能的应用范围进一步扩大，只需透过有线网络，便可订购生活必需品或雇用机电工人修理家中的电器。

这是人们的愿景，而有线网络的普及最终必定会彻底改变人们的生活方式。届时，下一代都渴望其房间能铺设采用颜色艳丽的第五类（CAT-5)电缆，而身为父母的则慨叹以前的年代没有这么幸福。（作者任职于NS美国国家半导体）