G.hn技术发展与趋势.doc

G.hn技術發展與趨勢 資策會市場情報研究所：鍾曉君 資策會智慧網通系統研究所：兆天佑、黃麗芳、王吳祺 因應家庭連網應用與市場之需求，目前已經有數個支援之技術與標準，包含MoCA、HomePlug以及G.hn等相關技術，其中G.hn是ITU聯盟所發展之電信級標準規範，因此本文將針對G.hn的市場發展以及技術內容進行介紹，並討論G.hn未來發展之趨勢與挑戰。 G.hn技術介紹 G.hn標準制訂 G.hn是關於家庭電話線、電源線和同軸電纜的一套協定規範，起初由Intel發起，此後ITU負責制定，目前則由Home Grid Forum推廣。未來供應商可以參照該標準提供相應的網路硬體，並足以應付家庭所需的寬頻，包括PC、電視、藍光播放機等，進而實現家庭內部高畫質電視節目傳輸。 同時，採用G.hn標準之設備允許用戶自行安裝，而不需要任何附加費用，故可透過降低安裝費用來擴大市場滲透率及民眾接受度。G.hn可提供相當於目前無線網路技術輸送量的20倍速率，也可以提供有線家用網路的3倍速率，最高理論傳輸速度可達1Gbps，而實際傳輸速率則依傳輸媒介的差異而有所不同，利用同軸電纜傳輸時速率為700Mb/s，電話線傳輸速率為500Mb/s，電源線為300Mb/s。 而G.hn於2010年6月11日通過ITU-T認證成為正式標準，主要包含三層元件：實體層標準（G.hn PHY，G.9960）、資料連結層標準（G.hn DLL，G.9961）、以及使未來採用G.hn標準的產品能與使用其他標準的設備互通之共存協議標準（G.cx，G.9972）皆已宣告完成。值得注意的是，在G.hn的制訂過程中，由於必需滿足電話線、電源線和同軸電纜三種傳輸介質，而電源線是其中最為複雜的一塊，若能滿足電源線通訊的需求，基本上滿足電話線與同軸電纜便無太大阻礙。因此，G.hn的技術實際上是以電源線技術為基礎進一步擴展的。從PHY層規範觀察，更可發現其調變（Windowed?OFDM）、子載波技術等都是以電源線現有的標準為基礎。 G.hn網路架構介紹 G.hn的網路架構模型中可包含一至多個Domain，其間以Inter-domain bridge橋接(Inter-domain bridge為節點（Node）的AE層的可附加功能)，Domain另可橋接至Wi-Fi、Ethernet等家庭網路，也可橋接至DSL或PON等接取網路。 從圖一中可發現，Global master的功能主要用來協同調整資源的使用，如頻寬的保留、服務流的優先傳送、遠端管理系統的溝通。而Domain可包含多個節點，這些節點的連接都是透過相同的傳輸媒介，而其中會有一個節點會成為Domain master的角色。因此，同一Domain中的節點彼此溝通前，這個Domain master必須要先存在。而如果不同Domain間的節點要互相溝通時，需要透過Inter-domain bridge才能溝通。 在效能上，Domain必須支援最少32個節點同時註冊進入Domain中，並且最多可以選擇性的支援到250的節點；此外，每個節點都必須支援到同時間能跟最少8個節點溝通。 圖一　G.hn 網路架構圖資料來源：ITU G.9960標準文件 G.hn通訊協定層簡介 G.hn協定的參考模型則包含3個主要的參考點：Application interface（A-interface）、Physical medium-independent interface（PMI）與Medium-independent interface（MDI）；而在Data link layer與PHY layer中另包含x1、x2與α、δ參考點。 MDI為一個實體的介面，其規範了傳輸媒介上傳送實體的信令（Signalling）以及接取傳輸媒介。PMI介面其本身獨立於傳輸媒介與上層的應用，定義了某些功能的流向與邏輯的信令，為一個功能的介面。A-interface則根據使用者應用協定而定（例如：IP或Ethernet），其為G.hn通訊協定與使用者應用協定間的介面。而x1、x2與α、δ參考點則有各自的功能流向與邏輯信令，並且與傳輸媒介的類型獨立。 圖二　G.hn 通訊協定示意圖資料來源：ITU G.9960標準文件 G.hn裝置在資料傳送前會先根據MAP所描述的MAC cycle判斷與決定是否能傳送資料、能傳送多少資料，而節點可根據MAP的描述決定透過STXOP或CFTXOP傳送資料。然傳送的資料主要以PHY frame承載，PHY frame包含Header及Payload，Header中描述了此PHY的類型、Domain編號、傳送端與接收端、傳送時間長度等重要資訊。 Payload即為一MPDU，節點必須根據MAP的描述來決定要傳送多大