5Gbps 世代到來，自有品牌網路卡當前鋒
Aquantia 品牌對大多數人而言是陌生的，但其實包含 Intel、Cisco、Xilinx 等諸多大廠，都有投資這家網路晶片設計公司。各大廠會這麼做，無非是看中 Aquantia 擅長銅纜線傳輸技術，希望藉此節省獨立開發產品的成本。此合作關係更帶動 IEEE 802.3bz 規範誕生，具有 5Gbps、2.5Gbps 兩種傳輸速率規格，相較於目前普遍常見 IEEE 802.3ab（即 1Gbps），最高能帶來 5 倍的傳輸效率。
▲ Aquantia 自有品牌乙太網路卡 AQtion AQN-108，測試樣品未必是零售版本，因此配件可能稍有不同。
Aquantia 過去著重在商用市場，推出各式合乎企業需求的應用產品，因此普羅大眾確實會較為無感。不過在順利推動 IEEE 802.3bz 成為工業規範後，也開始規劃一些消費性導向產品，如 AQtion AQN-107 與 AQtion AQN-108 兩款自有品牌網路卡。參考價格依序分別為 127 美元、99 美元，台灣市場將由世平集團代理引進，而我們所要介紹的產品為 AQtion AQN-108。
AQtion AQN-107 和 AQtion AQN-108 本是同根生，AQtion AQN-107 晶片型號為 AQC107，支援 IEEE 802.3an（10GBASE-T 即 10Gbps）、IEEE 802.3bz（5GBASE-T / 2.5GBASE-T 即 5Gbps / 2.5Gbps）、IEEE 802.3ab（1000BASE-T 即 1Gbps）、IEEE 802.3（100BASE-T 即 100Mbps）等規範，而這些諸多 Gigabit 等級規範、速率又得以簡稱為 Multi-Gig。
▲ AQtion AQN-108 匯流排介面為 PCIe x1，正面為晶片裝配了不算小的散熱片。
▲ AQtion AQN-108 印刷電路板採用半高卡（Low-Profile）規格，能自行更換擋板改變形式。
AQC107 為 MAC（Media Access Control，媒體存取控制）與 PHY（Physical Layer，實體層）整合單晶片產品，提供單一連接埠，匯流排介面要求是較高的 PCIe 3.0 x4。Aquantia 將 10Gbps 部分拿掉就變成了 AQC108 晶片，用以製作成 AQtion AQN-108，因此兩造晶片成本與網路卡成品報價頗為接近。最起碼，和其他廠牌 10Gbps 網路卡動輒倍數起跳的價格相較，AQtion AQN-107 是顯得相當便宜。
本篇主角 AQtion AQN-108 部分，晶片支援 5Gbps、2.5Gbps、1Gbps 等傳輸速率，匯流排介面因而只需要 PCIe 3.0 x1 規格，目標銷售族群鎖定高性能個人電腦為主。其建構使用環境要求，和目前常見 1Gbps 方案沒多大差別，產品設計亦支援 WOL、APCI 與 UEFI、PXE 等標準或功能。至於作業系統部分，對應支援 Windows 10/8.x/7 與 Linux 3.10～4.4 版，驅動程式亦有 32bit 與 64bit 版本可選用。
▲ AQtion AQN-108 為單一連接埠產品，外觀看來和 Gigabit 產品相仿。
▲ Aquantia 曾指出 IEEE 802.3bz 產品設計，保護電路用料的成本相對於 Gigabit 會高一些。
有限度兼容舊線材，短距離配線並不用大舉翻新
簡單聊一下 IEEE 802.3ab 限制，NBASE-T 規範典型最多 100 米長度配線，5Gbps 速率建議至少使用 Cat.6 線材。而 2.5Gbps 能直接沿用普遍常見的 Cat.5e 線材，這是 1Gbps 規範所建議線材規格，而且並非完全不適合 5Gbps 應用。配線長度、線材品質等諸多變數，都會左右 Cat.5e 線材在 5Gbps 速率的表現，故線材頻率建議由 100MHz 拓展至 250MHz。
IEEE 802.3ab 能夠有限度沿用 Cat.6 甚至 Cat.5e 線材，這是帶來介於 10Gbps 與 1Gbps 之間的傳輸速率，成為 10Gbps 經濟實惠解決方案的另一個要點。線材變因與使用建議可參考下圖，Cat.6A 是官方組織最為建議使用的線材，得以確保最佳品質、速度、穩定度。而隨著長度不同變化，官方組織也以 ALSNT 外部風險衡量標準，提出不同配線長度與應用速率建議資訊。
▲ IEEE 802.3ab 速率與線材規格建議簡表，就基本而言 Cat.6 通吃兩種速率。
▲ 以 ALSNR 針對不同規格線材、配線長度、傳輸速率的應用建議。
就一般台灣居家應用而言，短距離所需長度通常在 1～2 米不等，例如電腦一旁就是無線路由器、網路儲存器等設備。而各房間網路連接埠與客廳的弱電箱之間，才會有 5～15 米不等長度配線需求，至於透天厝、大戶人家就另當別論了。像這樣一般常見的應用需求，比對官方組織 ALSNT 風險參考資訊來看，Cat.5e 線材仍然在 5Gbps 傳輸速率可用範圍內，因此未必需要大舉翻新。
▲ Cat.6 線材已不再比 Cat.5e 貴太多，但是就短距離配線而言，Cat.5e 仍然適用於 5Gbps 速率。
（下一頁還有：性能實測體驗、總評）
Cat.5e 亦可穩上 5Gbps 速率，輕鬆達成 5 倍速
性能實測體驗部分，Aquantia 另外提供了 AQtion AQN-107 搭配使用，我們在兩個電腦平台安裝、直接對連，比較組則為主機板所內建 Intel 網路晶片 I-219V（1Gbps）。我們想以比較貼近現實的方式，體驗 IEEE 802.3ab 並呈現其速度感，並非追求趨於規範的理論值。因此反其道而行，使用手邊現成的 Cat.5e 線材當測試主軸，Cat.6 則是當自用比對組（同為 2 米、4 Pair、24AWG）。
首先以 Iperf 進行基礎測試，於 Windows 10 環境預設組態下，AQtion AQN-108 所得傳輸、接收速率僅達 1.16Gbps，這不過比 1GBASE-T 那 0.94Gbps 表現高出 23％ 左右而已。接著在 Iperf 將 TCP window size 設置為 100MB，AQtion AQN-108 傳輸率提升至 1.65～1.66Gbps 之間，比較組並沒有什麼變動，因此差距得以拉開到 75％ 左右。
▲ 短距離配線 Cat.5e 線材仍然得以 5Gbps 速率穩定運作。
▲ 開啟 Jumbo Frame 之前，5Gbps 網路基礎測試所得傳輸率最高僅 1.66Gbps 左右。
這和 5GBASE-T 理論值還有一大段差異，我們試著打開 Jumbo Packet（一般稱為 Jumbo Frame，巨型封包）項目設置在 9014Bytes，再進行一輪相同指令測試。Iperf 基本指令測試，AQtion AQN-108 傳輸率小幅提升至 1.89Gbps，比較組亦小小提升到 0.97Gbps，此時兩造差距為 97％。而 TCP window size 設置為 100MB 時，AQtion AQN-108 傳輸率衝上 4.96～4.97Gbps 之間，這就算未達極限也夠令人滿意了，而比較組仍然是 0.97Gbps。
▲ AQtion AQN-108 的 Jumbo Pocket 項目有 16348、9014、4088、2040Bytes 單位值選擇。
▲ 開啟 Jumbo Frame 之後，5Gbps 網路基礎測試所得傳輸率可以達到 4.96Gbps 或以上。
經合宜設定，檔案傳輸速度猶如外接固態硬碟
為了更有感的呈現傳輸率差異，我們利用 Windows 10 網路芳鄰、目錄共用功能，透過 FastCopy 傳輸檔案試驗之。雖然兩端電腦配備稍有差異，為了盡可能排除性能變數，較為重要的儲存裝置部分統一使用 Plextor M6e 256GB 固態硬碟。至於所傳輸的檔案內容，如同過去測試外接儲存裝置，我們使用相同的單一與零散檔案，傳輸速度差異會更容易依經驗來定調。
於 Jumbo Pocket 預設關閉組態下，AQtion AQN-108 傳輸單一大檔的平均速度達 182.73MB/s，比較組則是有 108.43MB/s，即使沒有最佳化的設置也有 68％ 左右差距。至於零散檔案方面，AQtion AQN-108 速度為 73.89MB/s，基於檔案存取架構限制因素，相較於比較組 67.47MB/s 這般表現，兩者之間只有大約 9％ 的差距。
當 Jumbo Pocket 設置為 9014Bytes 時，AQtion AQN-108 傳輸大檔的速度高達 470.28MB/s，比較組則是變化微乎其微的 108.4MB/s，雙方差距超過 4 倍。470.28MB/s 是什麼概念呢？這相當於 USB 3.1 Gen 1 外接固態硬碟可達表現。至於零散檔案部分，AQtion AQN-108 速度為 106.32MB/s，比較組則有 84.07MB/s，差距亦是較小的 26％ 左右。
▲ 網路芳鄰檔案傳輸試驗，啟用 Jumbo Frame 後 5Gbps 網路傳輸大檔的速度高達 470.28MB/s。
由 Aquantia 所提供 AQtion AQN-108 網路卡，來看 IEEE 802.3bz 規範的效益，我們認為是相當值得期待應用普及化。其重點在於成本，儘管 10GBASE-T 有著 1GBASE-T 的 10 倍傳輸速率，然而網路卡與應用裝置多為商用產品，購置成本有著莫大的差距。反觀 5GBASE-T、2.5GBASE-T，定調為 10GBASE-T 成本導向折衷解決方案，個人與小企業都將能從中受益。
當然了，現在要投入 IEEE 802.3bz 還早了點，畢竟像最基本的應用裝置交換器，乃至於居家常用無線路由器都還沒有個影子。除非你的需求僅止於 2 台電腦直接對連，那麼確實可以等待 AQtion AQN-108 引進台灣銷售，其參考價格並不貴、算是合理。反之，建議將之列入中長期擴充、升級計畫內，持續留意 IEEE 802.3bz 相容產品的未來發展動向，等待合適時間點再投入。
廠商資訊
Aquantia http://www.aquantia.com/
測試平台
- 終端：AQtion AQN-108
- 處理器：Intel Core i7-7700K
- 主機板：Asus ROG Maximus IX Formula
- 記憶體：Kingston ValueRAM KVR24N17D8/16
- 系統碟：Plextor M5 Pro 256GB
- 資料碟：Plextor M6e 256GB
- 電源供應器：FSP Aurum 92+ PT-550M
- 作業系統：Windows 10 Pro 64bit
- 伺服器端：AQtion AQN-107
- 處理器：Intel Core i5-6600K
- 主機板：Asus ROG Maximus VIII Extreme
- 記憶體：Kingston HyperX Predator DDR4 HX430C15PB2K4/16
- 系統碟：Kingston HyperX SSD 240GB
- 資料碟：Plextor M6e 256GB
- 電源供應器：FSP Hydro X 550W
- 作業系統：Windows 10 Pro 64bit
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