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[導(dǎo)讀]驅(qū)動(dòng)近年來(lái)電信服務(wù)供貨商寬帶存取網(wǎng)絡(luò)快速成長(zhǎng)的來(lái)源,就是那些需要超高速頻寬的新一代因特網(wǎng)服務(wù)(例如高畫(huà)質(zhì)IPTV)。今天,服務(wù)供貨商有許多可以運(yùn)用的寬帶存取技術(shù),包括ADSL2+、VDSL2以及GPON等。 雖然這些可供

驅(qū)動(dòng)近年來(lái)電信服務(wù)供貨商寬帶存取網(wǎng)絡(luò)快速成長(zhǎng)的來(lái)源,就是那些需要超高速頻寬的新一代因特網(wǎng)服務(wù)(例如高畫(huà)質(zhì)IPTV)。今天,服務(wù)供貨商有許多可以運(yùn)用的寬帶存取技術(shù),包括ADSL2+、VDSL2以及GPON等。


雖然這些可供運(yùn)用的寬帶存取技術(shù)擁有著高達(dá)1Gb/s(即1Gb/s)的速度,但也只能解決一部分的問(wèn)題。對(duì)于服務(wù)供貨商來(lái)說(shuō),次世代網(wǎng)絡(luò)的另一項(xiàng)挑戰(zhàn)就是該如何妥善處理用戶(hù)家中的每一項(xiàng)裝置(電視、個(gè)人計(jì)算機(jī)、機(jī)上盒等)的聯(lián)機(jī)問(wèn)題,以便消費(fèi)者可以在家里的每一個(gè)角落享受到高速上網(wǎng)的種種樂(lè)趣。

為何不用以太網(wǎng)絡(luò)和Wi-Fi無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò)
以太網(wǎng)絡(luò)(Ethernet)這種聯(lián)機(jī)技術(shù)雖然非常成熟,但其建置成本卻較為昂貴,而且只有在全新的建置環(huán)境里,對(duì)于大眾市場(chǎng)普遍存在的用戶(hù)既有網(wǎng)絡(luò),才是考驗(yàn)著網(wǎng)絡(luò)服務(wù)供貨商的重點(diǎn)。即使是最新一代的平板電視,也都提供了以太網(wǎng)絡(luò)的接口,但大部分的家庭都沒(méi)有或只有一部分有以太網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)路。要安裝新的基礎(chǔ)建設(shè)需要大量的人力投入,不僅所費(fèi)不貲,還要?jiǎng)虞m打攪用戶(hù)的生活。正因?yàn)槿绱?,以太網(wǎng)絡(luò)并非IPTV服務(wù)供應(yīng)者所考慮的主要解決方案之一。


而對(duì)于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)802.11n來(lái)說(shuō),要透過(guò)這項(xiàng)技術(shù)來(lái)傳遞IPTV的服務(wù)已經(jīng)具有純熟表現(xiàn)的程度了。然而,要能同時(shí)在無(wú)線(xiàn)傳輸里,滿(mǎn)足高畫(huà)質(zhì)(HD)影像以及其他家中的數(shù)據(jù)傳輸,則仍舊充滿(mǎn)了一些技術(shù)挑戰(zhàn)。在諸多常見(jiàn)的應(yīng)用環(huán)境中,服務(wù)供貨商得在類(lèi)似家中骨干的有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)以及無(wú)線(xiàn)傳輸之間取得平衡,以提供居家環(huán)境里各個(gè)娛樂(lè)節(jié)點(diǎn)(例如平板計(jì)算機(jī)與平板電視)的聯(lián)機(jī)應(yīng)用。

運(yùn)用居家環(huán)境里既有的線(xiàn)路來(lái)連結(jié)IPTV
基于上述的種種原因,影像與數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)的供貨商希望能在用戶(hù)家里既有的有線(xiàn)線(xiàn)路(例如家電所使用的電力線(xiàn)、有線(xiàn)電視的同軸電纜,或室內(nèi)電話(huà)的電話(huà)線(xiàn))中,找出可供使用的解決方案。面對(duì)這樣的條件,服務(wù)供貨商一般都是以當(dāng)?shù)刈钇毡榈那樾?,?lái)決定該用什么解決方案。舉例來(lái)說(shuō),在北美地區(qū)的家庭里,最常見(jiàn)的居家聯(lián)機(jī)線(xiàn)路乃是同軸電纜,但這種聯(lián)機(jī)方式在歐洲卻不普遍。這使得北美地區(qū)的服務(wù)供貨商選擇了同軸電纜(MoCA或HomePNA)來(lái)聯(lián)機(jī),而北美地區(qū)以外的市場(chǎng)則以電力線(xiàn)(HD-PLC、HomePlug或UPA)為依歸。

圖1 有線(xiàn)/無(wú)線(xiàn)的混合網(wǎng)絡(luò)


時(shí)至今日,這些聯(lián)機(jī)方式都只做出了部分成績(jī)而已,畢竟是受到了許多技術(shù)限制與市場(chǎng)因素所影響。(根據(jù)研究機(jī)構(gòu)iSuppli的預(yù)估,有線(xiàn)聯(lián)網(wǎng)的出貨埠數(shù),在2009年只有將近三千萬(wàn)而已)
在這些聯(lián)網(wǎng)技術(shù)里,最顯著的限制就在于只透過(guò)單一種線(xiàn)路來(lái)連接(只用電力線(xiàn)或只用同軸電纜)。如果服務(wù)供貨商要在客戶(hù)家中安裝一種以上的聯(lián)機(jī)方式,則會(huì)需要一個(gè)以上的收發(fā)器(例如:芯片數(shù)量至少是一顆以上)。這么一來(lái),將大幅增加系統(tǒng)的整體成本,而所使用的解決方案顯然不適合于大多數(shù)的應(yīng)用環(huán)境中。


這種作法還有一項(xiàng)限制,那就是技術(shù)之間存在著很大的差異(使用的調(diào)變機(jī)制、錯(cuò)誤修正機(jī)制、信號(hào)封包方式、加密方式,以及不同的傳輸服務(wù)質(zhì)量架構(gòu)QoS architecture等)。對(duì)于硅芯片供貨商來(lái)說(shuō),將很難透過(guò)單一芯片來(lái)同時(shí)支持這么多技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(即使是雙模芯片,其所需要的晶粒面積會(huì)遠(yuǎn)比單模芯片大得多)。


與上述兩大原因緊密相關(guān)的另一項(xiàng)限制,就是即使廠(chǎng)商開(kāi)發(fā)出這樣的芯片,但卻無(wú)法達(dá)到經(jīng)濟(jì)規(guī)模。就算全球出貨量在2009年達(dá)到三千萬(wàn)臺(tái),但單一技術(shù)項(xiàng)目卻無(wú)法突破一千萬(wàn)臺(tái)的關(guān)卡。量小的結(jié)果,使得制造與開(kāi)發(fā)成本壓不下來(lái),這也讓最終使用者所需負(fù)擔(dān)的價(jià)格高不可攀。


這些原因都造就了廠(chǎng)商只能選擇單一的有線(xiàn)居家聯(lián)網(wǎng)技術(shù),而且只能在某家規(guī)格開(kāi)發(fā)業(yè)者或封閉的技術(shù)團(tuán)體里打轉(zhuǎn),更無(wú)法讓從業(yè)者有機(jī)會(huì)享受由多家技術(shù)提供者所聯(lián)合推出的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)(唯一例外的應(yīng)該只有HomePNA,該技術(shù)草案G.9954已經(jīng)成為ITU-T的標(biāo)準(zhǔn))。


有鑒于由單一規(guī)格開(kāi)發(fā)業(yè)者所推出的技術(shù),常會(huì)伴隨著繁復(fù)的專(zhuān)利授權(quán),而這樣的不確定性可以避免,在由像ITU(國(guó)際電信聯(lián)盟)這樣知名的研發(fā)組織(SDO:Standard Development Organization)所推出的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)中,所有參與的成員都可享有的“合理且不受歧視”(RAND:Reasonable and Non-Discriminatory)的智慧財(cái)產(chǎn)權(quán)待遇。

ITU-T G.hn:開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)取向
對(duì)于服務(wù)供貨商的這些要求,也引爆出業(yè)界對(duì)于G.hn這種標(biāo)準(zhǔn)的期待,并使其成為真正適合于大眾市場(chǎng)的居家聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。在名稱(chēng)上,G.hn是源自于英文里的“居家網(wǎng)絡(luò)”(Home Network)(中文里有時(shí)也稱(chēng)為家用網(wǎng)絡(luò)),而“G”的意思,則是代表了由ITU-T所發(fā)展出的“傳輸系統(tǒng)與媒介、數(shù)字系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)”這類(lèi)型的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)系列家族。在G系列標(biāo)準(zhǔn)中,還有包括其他知名的標(biāo)準(zhǔn),包括G.992.1(ADSL)、G.992.5(ADSL2+)、G.993.2(VDSL2),以及常見(jiàn)的音頻編碼譯碼器,像G.711與G.729等。


G.hn的設(shè)計(jì)初衷,就是要解決既有有線(xiàn)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的問(wèn)題,包括:
在單一PHY/DLL之下,享受多重線(xiàn)路連結(jié):G.hn定義了通用的PHY(Physical Layer,實(shí)體層)以及DLL(Data Link Layer,數(shù)據(jù)鏈路層)架構(gòu),可以在包含電力線(xiàn)、電話(huà)線(xiàn)與同軸電纜在內(nèi)的任何居家聯(lián)機(jī)中運(yùn)作。透過(guò)G.hn,要設(shè)計(jì)出能夠在線(xiàn)路中運(yùn)作的單一芯片,將不再是難事,因?yàn)樗械闹饕獏?shù)(調(diào)變方式、錯(cuò)誤修正、加密、媒體存取控制等)都能通用于不同的實(shí)體媒介中。


降低系統(tǒng)/芯片設(shè)計(jì)負(fù)擔(dān):由于可以在單一芯片中同時(shí)提供多重聯(lián)機(jī)功能,將可大幅提升設(shè)備供貨商(不用再設(shè)計(jì)系統(tǒng)需要好幾種芯片,成本大幅降低)與芯片開(kāi)發(fā)商(不用再設(shè)計(jì)好幾種芯片來(lái)滿(mǎn)足不同市場(chǎng)區(qū)隔)的投入意愿,并且降低設(shè)計(jì)的負(fù)擔(dān)。


經(jīng)濟(jì)規(guī)模:因?yàn)橛凶銐虻氖袌?chǎng)總量,使得被切割成不同區(qū)隔的市場(chǎng)將破鏡重圓。用在同軸電纜聯(lián)機(jī)地區(qū)的芯片也可以同樣用在以電力線(xiàn)為依歸的地區(qū),這么一來(lái),將創(chuàng)造出可以大幅降低制造成本的經(jīng)濟(jì)規(guī)模。


將硅知識(shí)產(chǎn)權(quán)IPR的不確定性降到最低:所有參與ITU標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)的業(yè)者,都能享受到知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IPR,Intellectual Property Rights)的福利。這樣的“合理且不受歧視”的保證,將可以讓過(guò)去由其他供貨商所擁有的專(zhuān)利困擾不再重現(xiàn),ITU的IPR程序跟其他國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織(例如ISO與IEC)一樣容易親近。


次世代數(shù)據(jù)傳輸速率與可擴(kuò)充性:在G.hn標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格中,其數(shù)據(jù)傳輸速率可高達(dá)1Gb/s。在技術(shù)上,已經(jīng)取得了多種因素之間的平衡,諸如:電力消耗、芯片復(fù)雜度與性能表現(xiàn)等,并達(dá)成可交互運(yùn)作的保證。舉例來(lái)說(shuō),單廠(chǎng)商采用了最高傳輸速率1Gb/s的高級(jí)裝置,而另一家從業(yè)者設(shè)計(jì)出的最高傳輸速率只有10Mb/s的低復(fù)雜度裝置,兩者之間仍可完全地互通。


這種具備了高擴(kuò)充性,使得G.hn成為吸引業(yè)界目光的焦點(diǎn),并滿(mǎn)足各種應(yīng)用需求,例如,電信導(dǎo)向的多房間高畫(huà)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)電視(multi-room HD IPTV)(所需頻寬高達(dá)數(shù)百個(gè)單位的Mb/s),乃至于提升能源效率的智慧電網(wǎng)(所需傳輸速率只不過(guò)幾個(gè)單位的Mb/s而已)等。


圖1所呈現(xiàn)的是常見(jiàn)的有線(xiàn)/無(wú)線(xiàn)混合網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境,透過(guò)新興的G.hn標(biāo)準(zhǔn),可以把包括IEEE 802.11n Wi-Fi在內(nèi)的各種網(wǎng)絡(luò)整合在一起。

G.hn:技術(shù)概要
在2010年6月通過(guò)的G.hn標(biāo)準(zhǔn),是由兩項(xiàng)各自獨(dú)立的技術(shù)草案文件規(guī)格所組成:Recommendation G.9960(實(shí)體層)以及Recommendation G.9961(數(shù)據(jù)鏈路層)。


在G.9960以及G.9961中所具備的特性,詳情可見(jiàn)表1。

導(dǎo)入嶄新的ITU-T G.hn標(biāo)準(zhǔn)
在G.hn標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)之后的這些日子以來(lái),符合這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的新集成電路已經(jīng)出現(xiàn)在市場(chǎng)上。其中一個(gè)代表產(chǎn)品,就是來(lái)自于Lantiq公司并已在2011年1月推出了的XWAY HNX100系列產(chǎn)品。


該系列產(chǎn)品中的芯片HNX176,提供了完整的G.hn標(biāo)準(zhǔn)建置,包括支持了所有實(shí)體媒介類(lèi)型(電力線(xiàn)、電話(huà)線(xiàn)以及同軸電纜),以及支持所有頻寬規(guī)劃(25、50以及100MHz)。


除了G.hn的功能外,HNX176還提供了一連串高速傳輸接口,包含:10/100/1000 Ethernet PHY、RGMII與PCI express等,以確保應(yīng)用裝置能透過(guò)高性能的通信連結(jié),并借此享受G.hn標(biāo)準(zhǔn)。


至于HNX176的目標(biāo)應(yīng)用范圍,則至少有:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)接裝置、居家網(wǎng)關(guān)、機(jī)上盒(STB)、HDTV、PC、網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)存、有線(xiàn)無(wú)線(xiàn)橋接裝置、分離式揚(yáng)聲系統(tǒng)(distributed speaker systems)等。

圖2 電力線(xiàn)與Gb以太網(wǎng)絡(luò)之間的轉(zhuǎn)換裝置

圖3 混合電力線(xiàn)與Wi-Fi的橋接裝置


圖2所呈現(xiàn)的,就是G.hn電力線(xiàn)與Gb以太網(wǎng)絡(luò)接口之間的轉(zhuǎn)換裝置應(yīng)用范例,并由高度整合的HNX176解決方案,把內(nèi)建的Gigabit PHY和芯片里的RAM整合在一起。圖3則是混合電力線(xiàn)與Wi-Fi的橋接裝置應(yīng)用范例,該應(yīng)用中可以透過(guò)HNX176把網(wǎng)絡(luò)處理器和PCIe整合在一起,并大幅降低外接組件的數(shù)量。

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