IEEE P1905 網路覆蓋率 Wi-Fi 混合式網路 家庭網路 PLC QoS

提高家庭網路可靠性 P1905混合式網路標準出線

2011-06-21
沒有一種保證的萬用技術,可以適用於所有的環境和不同的使用條件,這是在家庭中傳輸整合式影片、語音和資料所面臨的實際情況。儘管依靠單一網路技術是最理想的方案,服務供應商也希望減少家中網路布線的成本,但是在家中任一特定房間,網路覆蓋率永遠不會達到100%,因此依賴單一網路技術確實是不容易實現的(圖1)。
沒有百分百的網路覆蓋率

例如採用電力線通訊(PLC)技術,儘管每個房間都能找到電源插座,但是部分家庭使用不同的電力相位,因而降低電力線通訊的效能。無線覆蓋範圍也是一樣,因為它取決於房屋牆壁的結構和密度,而且容易受到干擾。即使覆蓋率是一致的,有效的傳輸流量也可能會有變化。例如,有些營運商使用電力線通訊支援標準畫質(SD)影片傳輸串流。在這種情況下要達到可靠的目的,就必須為鏈路也就是網路,提供大量的多餘頻寬。

圖1 沒有一種互連技術,即使是Wi-Fi也無法達到100%的覆蓋率,因為會受家中牆壁結構和密度的影響,並且容易受到干擾。

例如,使用具有200Mbit/s PHY速率的網路技術來提供2Mbit/s的傳輸流量。在某些家庭中,這樣的網路技術或許能承載更多資料,但營運商在意的是,如何可靠地支援第二條標準畫質傳輸串流,甚至是在整個家庭中支援單一高畫質(HD)傳輸串流。

同樣地,無線區域網路(Wi-Fi)路由器也許能將訊號傳送到家中各個角落,但如果資料速率不夠高或不穩定,圖片品質將會明顯受影響。事實上,網路覆蓋不足或流量不夠,即使是短時間的不穩定,也可能會產生昂貴的售後服務費用,甚至失去客戶。

為了符合現今消費者和營運商的需求,人們開始採用支援多種技術的混合式網路,藉此提高網路的相互使用性。在混合式網路中,營運商可以透過不同技術的覆蓋範圍以達到更高的互補性,進而提供更可靠的服務。例如,傳統的固定電話和手機基地台都有可能出現問題,只是同時都失效的機率可能不高。因此,一個家中同時具備這些技術以確保電話服務不會被中斷,這種想法顯然是合乎邏輯的。

相同地,在家中也可以採用有線和無線混合的網路,以便當其中一種鏈路網路介面失效或降低時,可以立即切換到另一個網路介面上。譬如,當Wi-Fi連接中斷時,電力線通訊可以繼續傳輸訊號。

此外,Wi-Fi和電力線通訊也可以並行運作,因為在Wi-Fi和電力線通訊訊號都相對較弱的區域內,也能給予訊號所需要的流量。混合網路可以提供接近100%的覆蓋率,因此能提高服務品質,並讓訊號傳輸不中斷。所以,混合式網路有助於將高昂的售後服務費用降到最低。

許多營運商都清楚混合式網路的需求性。但是在布建混合式網路時,營運商面臨的一個難題是,網路的每一個部分都必須獨立設置、管理和運作。這將導致消費者無法依照統一的標準來使用多種網路。解決之道是採用IEEE P1905混合式網路。

統一家庭網路 確保可靠互連

基於已建立的家庭網路技術的混合式網路,開發P1905標準的目的是為了定義共通的數據資料和控制服務接取點(Service Access Point)。也就是說,無論選擇任何高層協定層還是底層網路技術,都可以透過任何介面來做封包的接收與傳送。

尤其,P1905在第二層和第三層之間引入一個軟體層,該軟體層萃取出每一條連接的各個介面的內容,並匯聚可用的頻寬,進一步地提供完美的整合。該軟體層簡化了設定,舉例來說,當用戶進入不同的網路傳輸介面時,毋須輸入不同的密碼。P1905還可以確保點對點的服務品質(QoS),同時簡化配置新設備的過程、建立安全的連線、擴大網路覆蓋範圍,並提供先進的網路管理功能如偵測、通路選擇、服務品質協商等。

可靠的互連性非常重要,因為可以同時傳輸多個影片、語音和資料串流,以及使用YouTube、Netflix、Hulu等需要大量傳輸量的應用。即使只有一台電視機的家庭,也可以從混合式網路中受惠,因為可以連接很多其他數位裝置如電話、平板電腦、遊戲機、數位相框、影片播放器、電腦等。

P1950具備多項優勢

目前除了P1905外,沒有其他技術能夠統一日益增多的有線和無線技術、平台及網路環境。P1905還提供如下許多的優點:

容易使用
  對消費者來說,清楚和簡易的網路配置和操作不可少。P1905為網路提供共同的配置程序,包括增加設備、建立安全的通路、實現QoS和管理網路等。

完整的備援
  當一條鏈路暫時停止工作或壅塞時,可以使用另一條通路來做替換。這將減少用戶的使用問題和避免線路中斷,以及降低營運商的售後電話服務費用。

傳輸量匯聚
  能跨不同介面,並且充分利用混合式網路所有可用的傳輸量,因此可將傳輸量發揮到最大限度。

同時傳輸多模影音串流
  例如互動電視等應用,因此即使是一個人也可以同時觀看多模影音串流(Multiple Stream)。

負載平衡
  混合式網路必須能在不同的鏈路中智能地做影音分配,以確保網路不會壅塞並維持一定的可靠性。例如,同時兩台機上盒在通過電力線通訊接收不同的媒體串流時,一支手機可能正透過一個穩定可靠的Wi-Fi傳輸影音。如果電力線通訊連接開始降低,那麼無論是因為網路上其他設備造成干擾還是壅塞問題,其中一台機上盒可以自動將部分或全部承載的傳輸量移轉到以Wi-Fi的方式傳輸。

QoS
  P1905規定點對點的QoS,且不會危及支援該標準的任何協定或介質(Medium)的內部完整性。

向下相容性
  很多家庭都安裝支援HomePlug、Wi-Fi、乙太網和MoCA規範的多媒體網路。P1905與這些已布建的網路技術皆具備互通性。

安全性
  P1905可以藉由簡單地按一下按鈕來完成設定。對於舊款設備,也可以繼續使用與支援P1905新設備一樣的密碼和驗證方法。

先進的診斷功能
  網路自我全面監控,以確保可靠、不中斷地運行。

自行安裝
  保持降低成本,這一點很重要。為了讓消費者能夠自行安裝,設備的安裝過程必須非常簡單,而且設備還要能自我配置。例如,當家庭用戶接上第二個無線網路橋接器時,不管該接取點是電力線通訊、MoCA還是Wi-Fi,主要的接取點都會自動配置第二個接取點,以使第二個接取點自動取得網路名稱和密碼。配對也很簡單,按一下標準按鈕就可完成,以避免複雜的密碼配置。

行動性
  須具備無線連接的能力,以支援可攜式的個人數位助理(PDA)、手機和平板電腦。

完美互連性
  要實現真正網路使用的透明性,消費者要能從家中每一個房間連接到混合網路,而且不必知道設備連接網路的哪一部分。當用戶從一個房間移動到另一個房間時,必須確保還能保持完美的連線。

電源管理
  在跨越不同技術的狀況下,優化網路能源的使用,使之能夠更有效率、更環保地使用網路。

廣泛的業界支持
  業界主要公司正在合作制訂P1905這個引人注目的標準。晶片製造商、原始設備製造商(OEM)和營運商等都大力支持此標準,這將有助於形成一個多樣化的、廣泛的設備和服務生態系統。

改變家庭網路的面貌

單一網路技術不能保證能夠提供連續且100%的網路覆蓋率,而P1905透過混合式網路的透明管理,提高網路的可靠性,從而為服務供應商創造更多機會。該標準要能確實解決現今家庭網路中存在的真實問題,如此,營運商才能更有信心地部署混合式網路。

圖2 博通等公司支援多種構成混合網路的介質、標準和互連技術,以確保最高的可靠性,同時簡化設計並降低終端設備成本。
IEEE P1905拓展一些主要的網路廠商已經完成的工作,並將這些廠商中最好的技術集合到同一個標準之下。例如,博通(Broadcom)開發出Xtendnet智慧決策軟體架構,該架構可實現電力線-同軸電纜混合式網路,這種混合式網路能在兩種不同的傳輸介質之間不斷地轉換媒體串流。Xtendnet已經在亞洲地區使用,並為構成P1905的標準,提供許多基礎技術和功能的概念驗證。此外,博通等公司也支援相關的介質、標準和互連技術(圖2),並提供一個完整的平台,以確保最高的可靠性,同時簡化設計並降低終端設備的成本。

P1905提供前瞻性的流程、協議和準則,代表著家庭網路有基本的進步。該標準讓混合式網路更容易配置和使用,同時提高家庭網路的總體效能。就傳輸多模影音串流的家庭網路部署而言,P1905是一個非常重要的標準,可確保大多數消費者都有正面的使用經驗。

為了滿足千變萬化的媒體服務需求,網路技術也持續不斷的演進。混合式網路將變得越來越重要,因為混合式網路能夠支援各種類型的數據資料,並提供家中日益擴大的網路覆蓋範圍。P1905將成為連接多種有線和無線技術的橋樑,使消費者能夠靈活地實現家庭互連功能。就營運商而言,能不間斷、可靠地提供高品質的服務,意味著有能力提供新的加值服務以便吸引新客戶並提高營業額。

(本文作者為博通資深技術總監)

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