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P1905混合网络提高家庭网络可靠性

我爱方案网| PLC,混合网络,家庭网络,IEEE P1905,吞吐量| 2011-09-28
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中心议题:
       *P1905混合网络提高家庭网络可靠性

在家庭中传输融合的视频、话音和数据所面临的现实情况是,没有一种保证在所有环境和工作条件下都适用的“万能”技术。出于降低家庭联网成本的考虑,尽管采用单一网络技术是最理想的方案,但由于在家中任何特定房间,覆盖的可能性永远不会达到100%,因此依靠单一网络技术完全是不现实的(见图1)。例如电力线通信(PLC)技术,尽管每个房间都能找到电源插座,但是房间的不同部分可能会处于不同的相位,因而降低了PLC的性能。无线覆盖范围同样是没有保证的,因为它依赖于房屋墙壁的结构和密度,而且容易受到干扰。

 

即使达到了完全覆盖,有效吞吐量也可能会发生变化。例如,有些运营商利用 PLC 支持标清(SD)视频流传输。在这种情况下,可靠性是通过提供大量链路冗余实现的:即用具有200Mbps PHY速率的网络技术来提供2Mbps的视频流传输。在一些家庭中,这样的网络技术也许能承载更多数据,但这些运营商关心的是,如何可靠地支持第二条SD视频流传输,或者甚至是在整个家庭中支持单条高清(HD)视频流传输。类似地,Wi-Fi路由器也许能将信号传送到家中的各个角落,但是如果数据速率不够高,或者不稳定,那么图形质量将受到明显的影响。事实上,覆盖不足或吞吐量不够(即使是短时间的)都有可能导致高昂的售后服务费用,最终丧失客户。

 

为满足当今消费者和运营商的需求,人们开始采用支持多种技术的混合网络,这样就可以提供一种可替换的网络路径。在混合网络中,通过相互补充的网络覆盖,运营商能更有把握地提供可靠的服务。例如,传统的固定电话线路和蜂窝基站都有可能出现问题,但是它们同时失灵却不太可能。因此,同时使用固定电话和手机的家庭可以确保不间断的电话服务,这种想法显然更合乎逻辑。

 

 

《电子系统设计》
图1:左图中的数字表示分别采用PLC和Wi-Fi网络时提供的吞吐量,右图的数字则表示采用混合网络所能达到的吞吐量。

 

同样,在家中也可以采用有线和无线混合网络,以便当一种链路失灵或性能衰退时,可以切换到另一种链路上。例如,当Wi-Fi连接中断时,PLC 可以将信号接管过来。此外,Wi-Fi和PLC通道还可以并行工作,从而在Wi-Fi和PLC信号都相对较弱的区域,也能实现保证信号质量所要求的吞吐量。混合网络可以提供几乎100%的覆盖,因此能提高服务质量,并实现不间断的信号传输。混合网络还有助于最大限度地减少高昂的售后服务费用。

 

很多运营商都清楚,对混合网络的需求是存在的。但是在部署混合网络时,运营商面临着一个难题是网络的每一个组成部分都必须独立地配置、管理和运行。这使得消费者无法依照统一的标准透明地使用多种网络。

 

解决方法就是采用IEEE P1905混合网络。

 

统一家庭网络

 

开发P1905标准的目的是,为基于已有家庭联网技术的混合网络定义一个公共的数据和控制服务接入点(Service Access Point)。无论是选择高层协议层还是底层网络技术,数据包的收发都可以通过任何接口完成。

 

尤其是,P1905在第二层和第三层之间引入了一个软件层,该软件层抽象出每一个接口的各个细节,并汇集可用带宽,从而为无缝集成提供了方便。该软件层简化了配置,例如,用户访问不同的链路时,无需输入不同的密码。P1905还规定了端到端的服务质量保证(QoS),同时简化了新设备引入网络的过程、建立了安全的连接、扩大了网络覆盖范围并提供了先进的网络管理功能,如发现、路径选择、服务质量(QoS)协商等功能。

 

人们需要可靠的互连来同时传输多个视频、话音和数据流以及像YouTube、Netflix、Hulu这样需要大吞吐量的应用。即使是只有一台电视机的家庭,也可以从混合网络中受益,因为他们可以连接很多其他数字设备,包括电话、平板电脑、游戏机、数码相框、视频播放器、PC和笔记本电脑。

 

除了P1905,目前还没有其他某种技术能统一日益增多的有线和无线技术、平台以及网络环境。P1905具有很多优势,包括:

 

易于使用:当务之急是网络配置和使用对消费者应是透明的。P1905为向网络增加设备、建立安全链路、实现QoS和管理网络提供了通用的配置方法。

 

备用:当一条链路暂时停止工作或拥塞时,可以提供另一条替换链路。这减少了用户所能感觉到的问题和中断,也减少了运营商必须管理的技术支持服务。

 

 

《电子系统设计》
图2:博通公司支持多种构成混合网络的介质、标准和互连技术,以确保最高的可靠性,同时简化设计并降低最终设备成本。

 

吞吐量汇聚:能跨不同接口充分利用混合网络的所有可用吞吐量,这对最大限度地提高吞吐量极其有用。

 

同时传输多路流媒体:用于互动电视等应用,一个人甚至可以同时观看多个流媒体。

 

负载均衡:混合网络必须能够向不同的链路智能地分配视频,以限制拥塞并保持可靠性。例如,一部手机可能通过一个稳定可靠的Wi-Fi连接传输视频,同时两台机顶盒通过PLC接收不同的媒体流。如果PLC连接性能开始衰退,那么无论是因为网络上其他设备造成了干扰还是拥塞,两台机顶盒中的一台都有可能自动将部分或全部负载转移到Wi-Fi连接上。

 

QoS:P1905规定了端到端的QoS,且不会损害支持该标准的任何协议或介质的内部完整性。

 

向后兼容性:很多家庭都安装了支持HomePlug、Wi-Fi、以太网和MoCA规范的网络。P1905正是针对与这些技术的互操作性而设计。

 

安全性:P1905允许通过简单地按压按钮来完成设备配置。P1905还允许旧设备使用与新设备一致的口令和验证程序。

 

高级诊断:网络全面监控自身情况,以确保可靠、无中断的运行。

 

自助安装:这一点对于保持低成本是必不可少的。为实现自助安装,设备的安装过程对消费者来说必须非常简单,而且能够自我配置。例如,当家庭用户插上第二个接入点的电源时,不管该接入点是基于PLC、MoCA还是Wi-Fi,主接入点都会自动配置第二个接入点,以获取网络名称和密码。配对过程也很简单,按一下标准按钮就可完成,从而避免了复杂的密码配置。

 

移动性:需要无线连接来支持移动PDA、手机和平板电脑。

 

通用互连性:要实现真正的透明性,消费者要求能从家中每个房间连接到混合网络,而不必知道设备与网络的哪一部分连接。当用户从一个房间移动到另一个房间时,还必须确保能无缝切换。

 

电源管理:跨不同技术优化网络的电源使用,使网络以更高效率、更环保地运行。

 

广泛的业界支持:业界的主要公司正在合作制订一个引人注目的标准。芯片制造商、OEM和运营商提供的广泛支持将有助于形成一个多样化的、广泛的设备和服务生态系统。

 

改变家庭网络的面貌

 

单一网络技术无法确保提供连续的、100%的覆盖。P1905通过透明地管理混合网络,提高了网络的可靠性,从而为运营商创造了更多机会。该标准的目标是切实解决今天的家庭网络中存在的现实问题,只有解决了这些问题,运营商才能有把握地部署混合网络。

 

IEEE P1905拓展了一些主要网络厂商已经完成的工作,将这些技术中最优的部分汇集到同一个标准之下。例如,博通公司开发的Xtendnet智能决策软件架构,该架构可实现电力线-同轴电缆混合网络,这种混合网络能在两种不同的传输介质之间动态地切换流媒体。Xtendnet已经在亚洲投入使用,可为构成P1905的很多基础技术和功能提供概念验证。此外,许多公司(如博通)支持多种构成混合网络的介质、标准和互连技术(见图2),并将它们集成起来作为一个平台提供,以确保最高的可靠性,同时简化设计并降低终端设备的成本。

 

P1905通过提供前瞻性方法、协议和设计指南凸显了家庭网络的根本性进步。该标准使混合网络更容易配置和使用,同时提高了家庭网络的总体性能。对于传输多路视频流的家庭网络配置而言,P1905可确保绝大多数消费者都有良好的体验,因此该标准至关重要。

 

网络技术将继续发展以满足种类日益丰富的媒体服务的需求,与此同时,混合网络也会变得越来越重要,因为混合网络能够支持不同类型的数据,并在家中提供日益广泛的覆盖范围。P1905将成为连接多种有线和无线技术的桥梁,为消费者提供灵活、全面的家庭互连。对于运营商而言,能够不间断、可靠、高质量地提供服务意味着能吸引新客户并提高营业收入。

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