家庭異構網絡融合:IEEE 1905.1a標準架構詳述
目前智能電視、手機等終端裝置的使用量逐年增加,各種網絡技術在家中可說隨處可見。透過家庭中的無線網絡,在家中將可以更輕松地在自己喜歡的位置使用各種上網裝置;有線網絡則提供了更高的帶寬(Bandwidth)以及質量,甚至是透過家中的插座,都可以利用電力線隨時隨地使用網絡。
上述這些網絡技術大眾并不陌生,在現今生活也都廣泛地被使用,因此也促使電子電機學會(IEEE)開始訂定融合這些不同標準的網絡技術標準——IEEE 1905.1a.
本篇文章將從IEEE針對家庭異構網絡融合技術的技術層面開始介紹,亦即IEEE 1905.1a標準架構論述、IEEE 1905.1與IEEE 1905.1a的差異性,并藉由技術面的概述,進而探討家庭異構網絡的發展、應用層面,以及智能家庭異構網絡普及之后所面臨的挑戰。
IEEE 1905.1a標準架構論述
IEEE 1905.1a主要針對傳統的數據連接層(Data-link Layer)擴增定義抽象層(Abstraction Layer)的概念,存在于物理層(Physical Layer)與網絡層(Network Layer)之間,同時也可以稱做虛擬媒介訪問控制層(Virtual MAC Layer),如圖1所示;以下將之簡稱為1905 AL(1905 Abstract Layer)。
圖1虛擬媒介訪問控制層
以圖2抽像層模型來看,介于上層(LLC)與下層(MAC)之間的灰色區塊即是1905 AL,1905 AL融合了不同網絡技術,從LLC往下層看,可以透過1905 AL MAC address來識別,亦即利用AL MAC address識別一個1905的裝置(以及此裝置是否為1905裝置)。
圖2抽象層模型(數據源:IEEE Std 1905.1a 2014 )
而從MAC/物理層(PHY)往上層看,1905 AL底層包含了不同網絡技術的MAC address,其主要利用1905 Interface SAP與底下各個不同網絡技術介接(如IEEE 802.1、IEEE 802.11、IEEE 1901、MoCA等),在1905.1a的標準規格中,并沒有要求修改底層的網絡技術,因此不須要改變任何底層網絡技術的行為或是實作方式,也可以與舊有的通訊標準兼容。
在1905的裝置和裝置之間,則是傳送控制信息數據單元(Control Message Data Unit, CMDU)來交換信息,1905 CMDU可以依據1905協議中不同的信息類型(例如Topology Discovery Message、Topology Notification Message、Topology Query Message、Topology Response Message、Link Metric Query Message、Link Metric Response Message等),將信息包在TLV(Type Length Value)中做傳送。在信息轉送(Forwarding)的功能上,IEEE 1905.1a規格本身并無特別訂定Forwarding Entity的行為,而是使用IEEE 802.1 bridge實現。
透過1905 CMDU的交換,可以讓1905裝置透過群播(Multicast)的方式建立家庭網絡的網絡拓撲(Network Topology),以及通知網絡拓撲的改變(如有新的網絡裝置增加,或是既有的網絡裝置脫機),也可以進一步利用單一傳播(Unicast)方式詢問鄰近1905裝置的狀態(例如鄰近1905裝置底下有幾個網絡接口、網絡接口的類型等信息),也包含了底層彼此相連的網絡接口鏈接狀態(Link State),如遺失封包的數量、傳輸封包的數量等。
IEEE 1905.1a藉通用物理層技術實現異構網絡整合
IEEE 1905.1a工作小組于2013年發行第一版后,隨即開始討論1905.1a修正版,期間開放且接受各方的請求,最后于2014年底發行IEEE 1905.1a正式版,最主要是制定一通用信息藉以支持額外的MAC/PHY異構接口,例如ITU-T G.hn和G.hnem、HD-PLC 3 inside、HomePlug AV2、IEEE 1901.2 Narrow band PLC、HomePNA、MoCA 2.0、ZigBee、藍牙(Bluetooth)與其他未在IEEE 1905.1中定義的網絡傳輸技術標準,同時提高此整合機制的可用性。以下就IEEE 1905.1a新增加的CMDU,分成上層信息交換、能源管理、通用物理層支持等三大類進行說明。
- 第 1 頁:家庭異構網絡融合:IEEE 1905.1a標準架構詳述
- 第 2 頁:上層信息交換
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( 發表人:方泓翔 )