家庭異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合：IEEE 1905.1a標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)詳述

　　目前智能電視、手機(jī)等終端裝置的使用量逐年增加，各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在家中可說(shuō)隨處可見(jiàn)。透過(guò)家庭中的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，在家中將可以更輕松地在自己喜歡的位置使用各種上網(wǎng)裝置；有線網(wǎng)絡(luò)則提供了更高的帶寬（Bandwidth）以及質(zhì)量，甚至是透過(guò)家中的插座，都可以利用電力線隨時(shí)隨地使用網(wǎng)絡(luò)。

　　上述這些網(wǎng)絡(luò)技術(shù)大眾并不陌生，在現(xiàn)今生活也都廣泛地被使用，因此也促使電子電機(jī)學(xué)會(huì)（IEEE）開始訂定融合這些不同標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)——IEEE 1905.1a.

　　本篇文章將從IEEE針對(duì)家庭異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)的技術(shù)層面開始介紹，亦即IEEE 1905.1a標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)論述、IEEE 1905.1與IEEE 1905.1a的差異性，并藉由技術(shù)面的概述，進(jìn)而探討家庭異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展、應(yīng)用層面，以及智能家庭異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)普及之后所面臨的挑戰(zhàn)。

　　IEEE 1905.1a標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)論述

　　IEEE 1905.1a主要針對(duì)傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)連接層（Data-link Layer）擴(kuò)增定義抽象層（Abstraction Layer）的概念，存在于物理層（Physical Layer）與網(wǎng)絡(luò)層（Network Layer）之間，同時(shí)也可以稱做虛擬媒介訪問(wèn)控制層（Virtual MAC Layer），如圖1所示；以下將之簡(jiǎn)稱為1905 AL（1905 Abstract Layer）。

　　圖1虛擬媒介訪問(wèn)控制層

　　以圖2抽像層模型來(lái)看，介于上層（LLC）與下層（MAC）之間的灰色區(qū)塊即是1905 AL，1905 AL融合了不同網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，從LLC往下層看，可以透過(guò)1905 AL MAC address來(lái)識(shí)別，亦即利用AL MAC address識(shí)別一個(gè)1905的裝置（以及此裝置是否為1905裝置）。

　　圖2抽象層模型（數(shù)據(jù)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(wǎng)絡(luò)技術(shù)的MAC address，其主要利用1905 Interface SAP與底下各個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)技術(shù)介接（如IEEE 802.1、IEEE 802.11、IEEE 1901、MoCA等），在1905.1a的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格中，并沒(méi)有要求修改底層的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，因此不須要改變?nèi)魏蔚讓泳W(wǎng)絡(luò)技術(shù)的行為或是實(shí)作方式，也可以與舊有的通訊標(biāo)準(zhǔn)兼容。

　　在1905的裝置和裝置之間，則是傳送控制信息數(shù)據(jù)單元（Control Message Data Unit， CMDU）來(lái)交換信息，1905 CMDU可以依據(jù)1905協(xié)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(zhuǎn)送（Forwarding）的功能上，IEEE 1905.1a規(guī)格本身并無(wú)特別訂定Forwarding Entity的行為，而是使用IEEE 802.1 bridge實(shí)現(xiàn)。

　　透過(guò)1905 CMDU的交換，可以讓1905裝置透過(guò)群播（Multicast）的方式建立家庭網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌∟etwork Topology），以及通知網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞母淖儯ㄈ缬行碌木W(wǎng)絡(luò)裝置增加，或是既有的網(wǎng)絡(luò)裝置脫機(jī)），也可以進(jìn)一步利用單一傳播（Unicast）方式詢問(wèn)鄰近1905裝置的狀態(tài)（例如鄰近1905裝置底下有幾個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口、網(wǎng)絡(luò)接口的類型等信息），也包含了底層彼此相連的網(wǎng)絡(luò)接口鏈接狀態(tài)（Link State），如遺失封包的數(shù)量、傳輸封包的數(shù)量等。

　　IEEE 1905.1a藉通用物理層技術(shù)實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)整合

　　IEEE 1905.1a工作小組于2013年發(fā)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(qǐng)求，最后于2014年底發(fā)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(gòu)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(lán)牙（Bluetooth）與其他未在IEEE 1905.1中定義的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)提高此整合機(jī)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(jìn)行說(shuō)明。