|
介紹 無(wú)線(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)正在成為家庭中新型的首選數(shù)據(jù)服務(wù)分布技術(shù)。802.11b 的價(jià)格與有線(xiàn)解決方案不相上下，并且無(wú)需任何連線(xiàn)即可在新舊家庭中實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，對(duì)那些希望在家庭中鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)的用戶(hù)來(lái)說(shuō)是自然而然的選擇。企業(yè)市場(chǎng)對(duì) 802.11b 產(chǎn)品的需求非常高，這推動(dòng)了其價(jià)格進(jìn)一步下降，也為用戶(hù)提供了家庭和公司網(wǎng)絡(luò)共同的接口，從而使其作為家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更具有吸引力。 家庭網(wǎng)絡(luò)目前最主要的推動(dòng)力量是在多臺(tái)電腦間實(shí)現(xiàn)寬帶連接共享。802.11b 可在 300 至 500 英尺的傳輸距離中實(shí)現(xiàn) 11 Mbps 的原始數(shù)據(jù)速率，為上述需求提供了良好的解決方案。隨著新式服務(wù)引入家庭網(wǎng)絡(luò)中，802.11 g／a 后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)解決了不斷加大的容量需求，而 802.11e 和 802.11i 則解決了對(duì)服務(wù)質(zhì)量 (QoS) 和安全性的更高要求。但是，隨著家庭網(wǎng)絡(luò)對(duì)容量的要求不斷增長(zhǎng)，無(wú)線(xiàn)連接的傳輸范圍可能會(huì)限制有線(xiàn)電視運(yùn)營(yíng)商提供帶寬要求較高的新式服務(wù)與應(yīng)用（如家庭視頻分布）的能力。 IEEE 802.11 標(biāo)準(zhǔn) 最先進(jìn)的 802.11a／g 標(biāo)準(zhǔn)吞吐量高達(dá) 54 Mbps，為在家庭中分布多部 MPEG 視頻流提供了充足的容量，但根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)的不同，產(chǎn)品連接距離和范圍在最高吞吐量模式下工作時(shí)可能仍在許多情況下不夠用。這是為什么？因?yàn)?802.11a／b／g 的高吞吐量操作模式對(duì)因障礙物（如墻壁）造成的路徑損失最為敏感，對(duì)隨時(shí)間變化的多路而造成的衰減也最為敏感。因此，我們不能保證用上述操作模式實(shí)現(xiàn)可靠的服務(wù)交付。 我們?cè)诒疚闹袑⒔榻B一種新的概念，使有線(xiàn)電視運(yùn)營(yíng)商能在家庭中提供高帶寬要求服務(wù)（特別是視頻分布）時(shí)可以解決覆蓋范圍的障礙問(wèn)題。我們推薦使用家庭同軸線(xiàn)纜網(wǎng)絡(luò)作為射頻 (FR) 家庭網(wǎng)絡(luò)的主干，而以 802.11 a／b／g 作為同軸線(xiàn)纜網(wǎng)絡(luò)上的傳輸協(xié)議。 運(yùn)營(yíng)商利用家庭同軸線(xiàn)纜網(wǎng)絡(luò)增加無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的連接距離和范圍，就可在家庭中提供可靠的視頻分布以及其他服務(wù)，并能保證在每一點(diǎn)上都能實(shí)現(xiàn)高容量覆蓋，同時(shí)還能獲得 802.11b／a／g／e／i 的全部?jī)?yōu)勢(shì)，其中包括 QoS、安全性及低成本等。 一般概念 我們建議通過(guò)無(wú)線(xiàn) (over the air) 與同軸線(xiàn)纜網(wǎng)絡(luò)的方式建立基于 802.11 傳輸技術(shù)的家庭網(wǎng)絡(luò)（本文中的術(shù)語(yǔ)"802.11"均指的是所有基于 802.11 的標(biāo)準(zhǔn)，包括所有各種擴(kuò)展 802.11b／a／g／e／i）。我們?cè)O(shè)想的網(wǎng)絡(luò)包括帶有天線(xiàn)的接入點(diǎn) (AP)，用作無(wú)線(xiàn) 802.11 家庭網(wǎng)絡(luò)，也包括同軸線(xiàn)纜連接。網(wǎng)絡(luò)還包括兩種類(lèi)型的站點(diǎn) (STA)：一種通過(guò)同軸線(xiàn)纜與網(wǎng)絡(luò)連接，而另一種則通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式連接。在家庭同軸線(xiàn)纜網(wǎng)絡(luò)中的某一節(jié)點(diǎn)上也可掛接遠(yuǎn)程天線(xiàn)。 每個(gè)在 AP 生成的數(shù)據(jù)包都可通過(guò)無(wú)線(xiàn)或同軸線(xiàn)纜進(jìn)行傳輸。這樣，每個(gè)數(shù)據(jù)包都能通過(guò)三種信號(hào)路徑之一到達(dá)其目的地。第一種可能的路徑就是采用天線(xiàn)連接至 AP 的直接無(wú)線(xiàn)連接；第二種是在遠(yuǎn)程天線(xiàn)之前結(jié)合采用同軸線(xiàn)纜，隨后以無(wú)線(xiàn)的方式無(wú)線(xiàn)站連接；第三種則是完全采用同軸線(xiàn)纜。所有采用無(wú)線(xiàn)和同軸線(xiàn)纜方式的傳輸都將采用相同的頻帶（2.4 GHz 或 5 GHz，但 2.4 GHz 更具優(yōu)勢(shì)，2.4 GHz 以無(wú)線(xiàn)和同軸線(xiàn)纜方式傳輸?shù)乃p沒(méi)有 5GHz 那么大）。 在大多數(shù)家庭中，802.11b／g 或 802.11a信號(hào)的傳播損失（2.4 GHz 或 5 GHz情況下）在同軸線(xiàn)纜情況下都低于無(wú)線(xiàn)方式，特別在考慮到無(wú)線(xiàn)信號(hào)遇到的障礙（如墻壁）時(shí)更是如此。因此，同軸線(xiàn)纜避免了損失較大的無(wú)線(xiàn)路徑，而采用損失較低的同軸線(xiàn)纜路徑或同軸線(xiàn)纜／無(wú)線(xiàn)相混合的路徑，這就擴(kuò)大了網(wǎng)絡(luò)的連接距離和覆蓋范圍。同軸線(xiàn)纜網(wǎng)絡(luò)中 AP 和站點(diǎn)間全采用同軸線(xiàn)纜的連接質(zhì)量尤其高，這就能在 802.11a／g 的高吞吐量模式 (54 Mbps) 下實(shí)現(xiàn)可靠的操作。 下面我們不妨舉一個(gè)例子，說(shuō)明典型的家庭環(huán)境如何采用 802.11g 進(jìn)行數(shù)據(jù)與視頻分布。在這個(gè)例子中，住家共有兩層：一層的起居室內(nèi)放了電視與數(shù)字機(jī)頂盒 (STB)，家庭辦公室中放了筆記本電腦；二層的一間臥室中還有一部電視加 STB，另一件屋子放有臺(tái)式電腦。一層起居室的數(shù)字 STB可能包括集成的 DOCSIS 線(xiàn)纜調(diào)制解調(diào)器和 802.11g AP，數(shù)據(jù)速率最大為 54 Mbps。家庭中的兩臺(tái)電腦共用因特網(wǎng)、電子郵件寬帶無(wú)線(xiàn)連接。一層的電腦通過(guò)802.11g無(wú)線(xiàn)方式連接至STB／AP。二層電腦所處的位置可能無(wú)法收到STB生成的無(wú)線(xiàn)信號(hào)，因此通過(guò)遠(yuǎn)程天線(xiàn)（先通過(guò)同軸線(xiàn)纜連接至天線(xiàn)）連接至網(wǎng)絡(luò)。在本例中，連接二層電腦至無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的功能是混合同軸線(xiàn)纜／無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)。 第二個(gè)重要優(yōu)勢(shì)就在于房屋中兩個(gè) STB 之間的高容量連接，這就能實(shí)現(xiàn)從一個(gè)房間到另一房間的視頻信號(hào)分布。兩個(gè)房間的距離足夠進(jìn)行 2 至 11 Mbps 的無(wú)線(xiàn)連接數(shù)據(jù)服務(wù)（因特網(wǎng)、電子郵件等） 。但是，視頻分布需要高達(dá) 54 Mbps 的吞吐量，這就要求在兩個(gè) STB 間進(jìn)行同軸線(xiàn)纜連接。兩個(gè) STB 間進(jìn)行高容量連接使得 PVR 之間可共享錄制的材料，也可實(shí)現(xiàn)通過(guò)所有 STB 訪(fǎng)問(wèn)電子郵件與因特網(wǎng)等。帶有 AP 的 STB 可成為存儲(chǔ)視頻和音頻的家庭媒體中心，其他較低級(jí)的 STB 則可通過(guò)同軸線(xiàn)纜網(wǎng)絡(luò)訪(fǎng)問(wèn)上述信息。所有 STB 還都能訪(fǎng)問(wèn)家庭中的數(shù)據(jù)服務(wù)和電腦資源，如打印機(jī)、掃描儀、攝像機(jī)等。 802.11e 的 QoS 功能將保證共享介質(zhì)的高效使用，并為要求 QoS 的服務(wù)保證帶寬分配和最長(zhǎng)等待時(shí)間要求。STB 實(shí)施的 CableHome 功能將方便進(jìn)行對(duì)家庭網(wǎng)絡(luò)的管理。 高容量同軸線(xiàn)纜通道與 802.11e 的結(jié)合將能保證運(yùn)營(yíng)商在同軸線(xiàn)纜網(wǎng)絡(luò)的站點(diǎn)間始終可靠地交付高帶寬要求服務(wù)，如視頻分布。 混合同軸線(xiàn)纜／無(wú)線(xiàn)的技術(shù)考慮事項(xiàng) 盡管家庭同軸線(xiàn)纜網(wǎng)絡(luò)的所有組件都為低于 900 MHz 的信號(hào)而設(shè)計(jì)，但 802.11 信號(hào)足夠穩(wěn)健，能夠容忍 2.4 GHz 操作帶來(lái)的衰減。在一般情況下，家庭同軸線(xiàn)纜路徑在每米線(xiàn)纜上會(huì)有 0.5 dB 的衰減，而一般分離器會(huì)有20-30 dB的衰減（2.4 GHz 時(shí)在分離器輸出間以及輸入至輸出間測(cè)量得出），這甚至比良好的無(wú)線(xiàn)通道的要求還要低。現(xiàn)有的 802.11b／g 系統(tǒng)可容許在傳輸器和接收器之間出現(xiàn) 90 至 100 dB 的衰減（同時(shí)仍可保持最高吞吐量），這種衰減容限就可實(shí)現(xiàn)數(shù)百英尺長(zhǎng)的同軸線(xiàn)纜和若干分離器。 混合同軸線(xiàn)纜／無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)將出現(xiàn)多路徑，這是由無(wú)終端接頭線(xiàn)纜所致。但是，考慮到典型無(wú)線(xiàn)環(huán)境中的許多反射和信號(hào)路徑，802.11設(shè)備根據(jù)設(shè)計(jì)可減輕非常嚴(yán)重的多路徑情況。信號(hào)泄漏至相鄰家庭的情況不太可能，因?yàn)楦骷抑g均采用了額外的線(xiàn)纜和分離。不過(guò)，802.11還是提供了內(nèi)在的安全特性，可解決因信號(hào)泄漏造成的安全隱患。 與其他解決方案的對(duì)比 線(xiàn)纜運(yùn)營(yíng)商已擁有各種針對(duì)家庭多媒體分布問(wèn)題所提出的解決方案。下面我們就將本文所推薦的解決方案與其他解決方案加以比較。 1. 模擬分布 模擬分布為家庭視頻分布問(wèn)題提供了簡(jiǎn)單的解決方案，其明顯優(yōu)勢(shì)在于無(wú)需分離的轉(zhuǎn)換器盒即可對(duì)已升頻的視頻信號(hào)進(jìn)行解碼。但是，這種解決方案就功能和質(zhì)量而言都有很大的局限性。數(shù)據(jù)交付（包括遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)控制）將要求分離的介質(zhì)及更多的組件，而且由于同軸線(xiàn)纜通道的微反射問(wèn)題，圖像質(zhì)量可能較差。802.11 的數(shù)字信號(hào)對(duì)微反射的穩(wěn)健性要強(qiáng)得多，這樣，家庭同軸線(xiàn)纜網(wǎng)絡(luò)就實(shí)現(xiàn)了始終可靠的視頻交付與高速數(shù)據(jù)傳輸。 2. 純粹的 802.11 a／b／g／e 網(wǎng)絡(luò) 盡管這種方法在大多數(shù)情況下都能以支持?jǐn)?shù)據(jù)服務(wù)寬帶連接共享的速度滿(mǎn)足整個(gè)家庭環(huán)境的需求，但對(duì)多媒體分布而言仍不夠。高吞吐量操作模式對(duì)無(wú)線(xiàn)路徑損失及多路徑最敏感，對(duì)可支持視頻分布的模式的覆蓋可能不完全。 為了擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)連接距離，可使用無(wú)線(xiàn)中繼器。中繼器確實(shí)能夠提高覆蓋范圍，但會(huì)占用更多頻譜。但不好好計(jì)劃仍不能保證完全覆蓋，而且這種解決方案比本文推薦的混合式同軸線(xiàn)纜／無(wú)線(xiàn)解決方案健碩性差，而造價(jià)更高。 3. HPNA 與有線(xiàn)電視 HPNA (HPNA over cable) HPNA 2.0作為家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在市場(chǎng)中并不成功。盡管其數(shù)據(jù)速率足夠進(jìn)行高速數(shù)據(jù)服務(wù)，但還是讓更流行的無(wú)線(xiàn)解決方案搶占了市場(chǎng)份額。由于電話(huà)接口位置的問(wèn)題，許多家庭中的覆蓋范圍都不完全，而且許多用戶(hù)從直覺(jué)上也覺(jué)得用電話(huà)線(xiàn)做家庭網(wǎng)絡(luò)連接不如無(wú)線(xiàn)連接有利。實(shí)施上，隨著開(kāi)發(fā)基于802.11解決方案的芯片技術(shù)和系統(tǒng) 廠(chǎng)商數(shù)量大幅增多，開(kāi)發(fā)基于HPNA產(chǎn)品的芯片技術(shù)和系統(tǒng)廠(chǎng)商數(shù)量不斷減少，由于缺乏競(jìng)爭(zhēng)，這使該技術(shù)更缺少吸引力了。 就多媒體應(yīng)用而言，HPNA 2.0根本不能很好適用。實(shí)際數(shù)據(jù)速率不足以進(jìn)行視頻分布，而且規(guī)范中的 QoS 機(jī)制很少，導(dǎo)致共享介質(zhì)使用效率較低，而且有線(xiàn)電視運(yùn)營(yíng)商也不能保證 QoS 以實(shí)現(xiàn)服務(wù)贏利。新一代標(biāo)準(zhǔn) HPNA 3.0 可能會(huì)解決此問(wèn)題；但還有其他問(wèn)題讓 HPNA 2.0 難以成為富有吸引力的家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。 就像本文建議對(duì)無(wú)線(xiàn)技術(shù)采用線(xiàn)纜一樣，也有建議提出采用線(xiàn)纜 HPNA 2.0。但是，與帶有 QoS 選項(xiàng)的 802.11g／a 高數(shù)據(jù)速率模式不同，HPNA 2.0不能通過(guò)同軸線(xiàn)纜分布多個(gè) MPEG 流，因?yàn)槠渫掏铝坎粔颍胰狈oS。 此外，HPNA over cable 還要求進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換，以不干擾線(xiàn)纜上行傳輸（HPNA 2.0的頻帶與線(xiàn)纜上游頻帶重疊）。這導(dǎo)致該解決方案帶有非標(biāo)準(zhǔn)因素，要求采用電話(huà)線(xiàn) HPNA之外的其他組件，為實(shí)現(xiàn)多廠(chǎng)商的可互操作性還要求額外的標(biāo)準(zhǔn)。頻率轉(zhuǎn)換對(duì)標(biāo)準(zhǔn)HPNA組件而言可能成為問(wèn)題，因?yàn)镠PNA 2.0不允許進(jìn)行上述轉(zhuǎn)換。這些問(wèn)題再加上 HPNA 2.0芯片技術(shù)廠(chǎng)商本身數(shù)量不多，就使其幾乎成了某家公司的專(zhuān)利解決方案。 此外，為了連接同軸線(xiàn)纜和電話(huà)網(wǎng)絡(luò)，家庭中必須至少有一點(diǎn)進(jìn)行二者線(xiàn)路連接。由于許多家庭中同軸線(xiàn)纜和電話(huà)接口都在房間相對(duì)兩側(cè)，因此兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的連接不會(huì)像無(wú)線(xiàn)連接那樣簡(jiǎn)單。 最后，考慮到無(wú)線(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)的流行程度，因此到頭來(lái)AP還是要求具備無(wú)線(xiàn)支持。無(wú)線(xiàn)手持終端設(shè)備和帶有 WLAN 接口的公司電腦以及其他不靠近電話(huà)或同軸線(xiàn)纜接口的設(shè)備都無(wú)法由 HPNA 同軸線(xiàn)纜／電話(huà)線(xiàn)解決方案提供服務(wù)。采用 HPNA 和 802.11 相配合的方案比起 802.11 同軸線(xiàn)纜／無(wú)線(xiàn)解決方案來(lái)就是效率低、重復(fù)冗余的解決方案。 4. 專(zhuān)用同軸線(xiàn)纜收發(fā)器 ('HomeCNA') 幾家公司建議一種采用非標(biāo)準(zhǔn)傳輸協(xié)議的基于同軸線(xiàn)纜的家庭網(wǎng)絡(luò)解決方案。事實(shí)上，通過(guò)同軸線(xiàn)纜交付多媒體的優(yōu)化協(xié)議可提供較好的技術(shù)解決方案，但與基于現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的解決方案相比（特別是考慮到 802.11b／a／g 非常流行），它不太可能被采用。為線(xiàn)纜家庭網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)新的專(zhuān)用標(biāo)準(zhǔn)與新組件是一條漫長(zhǎng)的道路，造價(jià)不菲，讓多家廠(chǎng)商投入這項(xiàng)工作的可能性不大。這種方法相對(duì)于采用802.11b／a／g作為傳輸協(xié)議的任何技術(shù)優(yōu)勢(shì)都遠(yuǎn)比不過(guò)依賴(lài)于現(xiàn)有已經(jīng)檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)這一重大優(yōu)勢(shì)，尤其重要的是依賴(lài)于現(xiàn)有的 802.11 芯片技術(shù)。 即便采用了上述方法，STB 除了同軸線(xiàn)纜網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（可假定為無(wú)線(xiàn)）之外還是要求另外的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)與不靠近同軸線(xiàn)纜接口的設(shè)備相連。這與 STB 中采用單一的 802.11 接口通過(guò)無(wú)線(xiàn)和同軸線(xiàn)纜方式進(jìn)行傳輸相比就是一種效率較低（而且昂貴）的解決方案了。 盡管專(zhuān)用同軸線(xiàn)纜家庭網(wǎng)絡(luò)解決方案可能號(hào)稱(chēng)比目前 802.11 支持的吞吐量更高（100 Mbps及以上，相對(duì)于 54 Mbps 而言），但 802.11 有一個(gè)專(zhuān)門(mén)任務(wù)組負(fù)責(zé)進(jìn)一步提高其速度，從而為高帶寬要求的應(yīng)用和服務(wù)提供更大的容量。 總結(jié) 我們介紹了采用現(xiàn)有 802.11標(biāo)準(zhǔn)和組件以混合同軸線(xiàn)纜-無(wú)線(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)高帶寬要求的多媒體應(yīng)用和服務(wù)。利用高達(dá)54 Mbps的數(shù)據(jù)速率、有保證的QoS以及完整的家庭覆蓋范圍，有線(xiàn)電視運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)在能夠獲得一種解決方案，幫助他們?cè)诩彝キh(huán)境中可靠地交付并分布要求高容量和 QoS 保證的服務(wù)（如視頻）。 通過(guò)采用現(xiàn)有的 802.11 標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)營(yíng)商可保證多家廠(chǎng)商的組件可用性和可互操作性，并可利用 802.11 市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)性和高產(chǎn)量來(lái)實(shí)現(xiàn)低成本、低風(fēng)險(xiǎn)的解決方案。 802.11 在家庭和企業(yè)領(lǐng)域中非常流行，基于 802.11 的產(chǎn)品數(shù)量眾多（如帶有集成無(wú)線(xiàn)功能的筆記本電腦、支持無(wú)線(xiàn)功能的 PDA 以及 802.11 安全攝像機(jī)等），這都促進(jìn)了混合式同軸線(xiàn)纜-無(wú)線(xiàn)802.11家庭多媒體網(wǎng)絡(luò)的廣泛采用。 |
