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家庭异构网络融合:IEEE 1905.1a标准架构详述

刘邦复?? 江肇元?? 翁浩耿?? 董一志?? 资策会智通所?? 新通讯?? 2015年07月27日 ?? 收藏0
目前智能电视、手机等终端装置的使用量逐年增加,各种网络技术在家中可说随处可见。透过家庭中的无线网络,在家中将可以更轻松地在自己喜欢的位置使用各种上网装置;有线网络则提供了更高的带宽(Bandwidth)以及质量,甚至是透过家中的插座,都可以利用电力线随时随地使用网络。

上述这些网络技术大众并不陌生,在现今生活也都广泛地被使用,因此也促使电子电机学会(IEEE)开始订定融合这些不同标准的网络技术标准--IEEE 1905.1a。

本篇文章将从IEEE针对家庭异构网络融合技术的技术层面开始介绍,亦即IEEE 1905.1a标准架构论述、IEEE 1905.1与IEEE 1905.1a的差异性,并藉由技术面的概述,进而探讨家庭异构网络的发展、应用层面,以及智能家庭异构网络普及之后所面临的挑战。

IEEE 1905.1a标准架构论述

IEEE 1905.1a 主要针对传统的数据连接层(Data-link Layer)扩增定义抽象层(Abstraction Layer)的概念,存在于物理层(Physical Layer)与网络层(Network Layer)之间,同时也可以称做虚拟媒介访问控制层(Virtual MAC Layer),如图1所示;以下将之简称为1905 AL(1905 Abstract Layer)。

图1 虚拟媒介访问控制层
图1 虚拟媒介访问控制层

以图2抽像层模型来看,介于上层(LLC)与下层(MAC)之间的灰色区块即是1905 AL,1905 AL融合了不同网络技术,从LLC往下层看,可以透过1905 AL MAC address来识别,亦即利用AL MAC address识别一个1905的装置(以及此装置是否为1905装置)。

图2 抽象层模型( 数据源:IEEE Std 1905.1a 2014 )
图2 抽象层模型( 数据源:IEEE Std 1905.1a 2014 )

而从MAC/物理层(PHY)往上层看,1905 AL底层包含了不同网络技术的MAC address,其主要利用1905 Interface SAP与底下各个不同网络技术介接(如IEEE 802.1、IEEE 802.11、IEEE 1901、MoCA等),在1905.1a的标准规格中,并没有要求修改底层的网络技术,因此不须要改变任何底层网络技术的行为或是实作方式,也可以与旧 有的通讯标准兼容。

在1905的装置和装置之间,则是传送控制信息数据单元(Control Message Data Unit, CMDU)来交换信息,1905 CMDU可以依据1905协议中不同的信息类型(例如Topology Discovery Message、Topology Notification Message、Topology Query Message、Topology Response Message、Link Metric Query Message、Link Metric Response Message等),将信息包在TLV(Type Length Value)中做传送。在信息转送(Forwarding)的功能上,IEEE 1905.1a规格本身并无特别订定Forwarding Entity的行为,而是使用IEEE 802.1 bridge实现。

透过1905 CMDU的交换,可以让1905装置透过群播(Multicast)的方式建立家庭网络的网络拓扑(Network Topology),以及通知网络拓扑的改变(如有新的网络装置增加,或是既有的网络装置脱机),也可以进一步利用单一传播(Unicast)方式询问邻近1905装置的状态(例如邻近1905装置底下有几个网络接口、网络接口的类型等信息),也包含了底层彼此相连的网络接口链接状态(Link State),如遗失封包的数量、传输封包的数量等。

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