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上層信息交換 - 家庭異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合:IEEE 1905.1a標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)詳述

2016年04月22日 14:06 互聯(lián)網(wǎng) 作者:佚名 用戶評(píng)論(0

  上層信息交換

  上層信息請(qǐng)求(Higher Layer Query Message)與上層信息響應(yīng)(Higher Layer Response Message),用以交換上層信息,包含1905 AL MAC地址、信息版本、裝置識(shí)別信息、設(shè)定與控制接口之URL、裝置對(duì)應(yīng)的IP地址等。透過(guò)上層信息的交換,預(yù)期將使IEEE 1905.1a具有更好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境調(diào)適能力,并且使整個(gè)整合網(wǎng)絡(luò)環(huán)境在運(yùn)作上更具有效率。

  能源管理

  透過(guò)1905裝置之間交換的能源狀態(tài)消息(Interface Power Change Information TLV/Interface Power Change Status TLV),讓彼此可以透過(guò)單一傳播達(dá)的方式,也就是利用請(qǐng)求(Request)、響應(yīng)(Response),達(dá)到節(jié)能省電的目的,例如透過(guò)Interface Power Change Information可以要求鄰近裝置幾種使用能源的狀態(tài),如關(guān)閉電源(PWR_OFF)、啟動(dòng)電源(PWR_ON)、省電狀態(tài)(PWR_SAVE)。當(dāng)鄰近裝置接收到請(qǐng)求時(shí),也會(huì)針對(duì)目前狀態(tài)做幾種響應(yīng),如狀態(tài)改變完成(Request Completed)、狀態(tài)不須要做任何調(diào)整(No Change Made)等。

  通用物理層支持

  包含通用物理層查詢/回復(fù)(Generic Phy Query/Response Message)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮剿鳎═opology Discovery)等控制信息?,F(xiàn)行網(wǎng)通技術(shù)多樣,可根據(jù)應(yīng)用需求與布建環(huán)境選擇不同的通訊技術(shù),面對(duì)如此多樣化的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境與應(yīng)用場(chǎng)景,IEEE 1905.1a提供了通用物理層的概念,此舉將使各種不同的網(wǎng)通技術(shù)得以交換物理層信息、進(jìn)行拓?fù)涮剿?,達(dá)到能彈性整合不同網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的目的。

  智能家庭異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)趨勢(shì)成形

  智能家庭異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,主要基于各種不同家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之整合應(yīng)用,例如以自動(dòng)化系統(tǒng)控制各項(xiàng)家用設(shè)備,提供智能互動(dòng)、保全監(jiān)控、環(huán)保節(jié)能、居家照護(hù)、云端存取、高速影音串流等等提高生活質(zhì)量的應(yīng)用。

  隨著此趨勢(shì)之發(fā)展,各種家電用品紛紛加入聯(lián)網(wǎng)功能,使家電變得更智能且人性化。視聽(tīng)娛樂(lè)設(shè)備如智能電視,更可藉由因特網(wǎng)的豐富信息與寬帶網(wǎng)絡(luò)的普及,帶來(lái)更繽紛的使用體驗(yàn),滿足使用者的多樣化需求,而成為近年聯(lián)網(wǎng)裝置的熱門(mén)產(chǎn)品。同時(shí),居家環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)取用方便性,也可以讓親友之間的通訊變得更加便利,拉近人與人之間的距離。

  而在未來(lái)智能家電大量應(yīng)用于智慧家庭的環(huán)境中,會(huì)有許多智慧互動(dòng)空間,包含客廳、書(shū)房、廚房、臥室,甚至是庭園等等的智慧環(huán)境。異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)整合扮演了相當(dāng)重要的角色,方便且有效率地整合不同設(shè)備、通訊方式,勢(shì)必成為未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

  想象一下走進(jìn)未來(lái)智慧家庭的場(chǎng)景,透過(guò)感測(cè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),一進(jìn)門(mén)會(huì)有互動(dòng)玄關(guān)歡迎住戶回家,同時(shí)根據(jù)時(shí)間與習(xí)慣,開(kāi)啟居家空間的燈光、空調(diào),甚至是熱水器等。走進(jìn)客廳,可能會(huì)有可與行動(dòng)裝置整合的智能電視甚至是智能玻璃面板,整合多樣服務(wù),使用者除了可以享有喜歡的數(shù)字內(nèi)容、透過(guò)體感互動(dòng)滿足人對(duì)于身心靈健康上的追求,也能實(shí)時(shí)控制家中各種裝置、不漏接小區(qū)信息,掌握生活信息。書(shū)房則有觸控書(shū)桌、電子畫(huà)布、電子白板等等工作、學(xué)習(xí)用設(shè)備;廚房有智能型冰箱、可于因特網(wǎng)搜尋食譜做為調(diào)理參考的智能型調(diào)理工具等等。

  針對(duì)更多不同需求的應(yīng)用,如居家照護(hù)需要的生命征象傳感器、空氣質(zhì)量/溫濕度傳感器等,或是關(guān)系整個(gè)家庭空間安全的設(shè)備,如瓦斯偵測(cè)/遮斷器、煙霧偵測(cè)器、警報(bào)按鈕、紅外線或超音波入侵檢測(cè)等。這些機(jī)制都有助保障生命財(cái)產(chǎn)安全。

  而能源也是近來(lái)大家所關(guān)注的焦點(diǎn),透過(guò)智能家庭網(wǎng)絡(luò),各項(xiàng)家電的用電狀況以及用電比例將透過(guò)一管理機(jī)制進(jìn)行監(jiān)控分析,參考過(guò)去的使用的數(shù)據(jù),設(shè)定適合的電力使用目標(biāo)值,讓家中電力消耗更具效率,輕松節(jié)約用電,主動(dòng)省下不必要的浪費(fèi)。上述這些都是現(xiàn)在與未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì),導(dǎo)入智能家庭網(wǎng)絡(luò)之概念,對(duì)于生活質(zhì)量將可以大幅度地提升。

  應(yīng)用設(shè)定/網(wǎng)絡(luò)管理成智慧家庭發(fā)展兩大挑戰(zhàn)

  居家空間多樣、可能存在特殊環(huán)境與需求等特性,帶來(lái)多變與廣泛的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境需求。從傳統(tǒng)的有線以太網(wǎng)絡(luò)(Ethernet)、無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)(Wi-Fi),到ITU-T G.hn、MoCA 2.0、Homeplug 2.0、IEEE 802.15.4(ZigBee)、802.ah(Sub 1GHz)等等,皆在家庭網(wǎng)絡(luò)解決方案中角逐一席之地。對(duì)于新推出的不同網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之融合(Convergence)、整合機(jī)制,所面臨的挑戰(zhàn)大致上可分為建置的方便性、運(yùn)作的穩(wěn)定性等兩個(gè)方面討論。

  面對(duì)眾多的傳輸技術(shù),在理想的狀況下,消費(fèi)者可根據(jù)不同應(yīng)用層面、空間規(guī)劃等需求,選擇最適合的布建方式與傳輸技術(shù),建立心目中理想的智能居家網(wǎng)絡(luò)。然而眾多聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成的選擇難度及實(shí)施障礙,將會(huì)降低消費(fèi)者建構(gòu)完整智慧家庭環(huán)境的意愿。

  智慧家庭網(wǎng)通產(chǎn)品之消費(fèi)者,不一定為具備足夠知識(shí)背景的專(zhuān)業(yè)人士。有鑒于此,簡(jiǎn)化設(shè)定程序、自動(dòng)化設(shè)定、按鈕配對(duì)、通用即插即用(UPnP)等設(shè)計(jì)也陸續(xù)導(dǎo)入新的產(chǎn)品中。降低布建技術(shù)門(mén)坎也有利于家庭網(wǎng)絡(luò)、智慧家庭應(yīng)用與相關(guān)系統(tǒng)之推廣,且也能降低無(wú)形的推廣成本;面對(duì)整合不同網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的需求,相關(guān)自動(dòng)化設(shè)定機(jī)制的設(shè)計(jì)勢(shì)必要更有彈性,能夠精準(zhǔn)地判斷、選擇,方能建立容易使用的智慧家庭網(wǎng)絡(luò),此在未來(lái)將成為相當(dāng)重要的課題。

  在智能家庭異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)中,同時(shí)具有低速控制網(wǎng)絡(luò)與高速數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)等不同性質(zhì)的應(yīng)用需求,如何有效率地使用各種傳輸特性不同的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為關(guān)鍵的重點(diǎn)。例如在家庭娛樂(lè)的部分,隨著高畫(huà)質(zhì)影音網(wǎng)絡(luò)串流需求急遽增加,從Full-HD到Ultra-HD的影音傳輸,因所需的帶寬更大,以至于需要更快速的傳輸技術(shù),加上不同裝置同時(shí)分享相同串流內(nèi)容等需求,高速多任務(wù)是一大挑戰(zhàn)。同時(shí),關(guān)系于家庭節(jié)能的低速控制部分也要能維持正常運(yùn)作,在此場(chǎng)景下,除了通訊媒介整合之外,有效進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理也是使用一個(gè)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的重要挑戰(zhàn)。

  由于不同的通訊媒介具有不同的帶寬、延遲(Latency)、抖動(dòng)(Jitter)、通量(Throughput)及損耗(Loss)等特質(zhì),異構(gòu)家庭網(wǎng)路管理的重要問(wèn)題之一便是服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service, QoS)的控制,亦即針對(duì)每一個(gè)應(yīng)用的需求,同時(shí)顧及聯(lián)機(jī)穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性、傳輸速度、傳輸延遲等等的各種可能影響網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶用?,選用適當(dāng)?shù)耐ㄓ嵜浇榕c相關(guān)傳輸控制策略,使所有應(yīng)用皆能享有穩(wěn)定且有效率的網(wǎng)絡(luò)傳輸。

  在家庭網(wǎng)絡(luò)中,各種不同的應(yīng)用也日趨普及。從最基本的數(shù)據(jù)分享、通訊、影音娛樂(lè),到智慧家電控制,或是結(jié)合各種感測(cè)技術(shù)的節(jié)能、安全、居家照護(hù)等等先進(jìn)應(yīng)用。透過(guò)1905.1與其增修版本——1905.1a,將有助于上述智慧家庭的實(shí)現(xiàn),無(wú)論是支持不同網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的整合、提高傳輸效能等面相,皆提出了對(duì)應(yīng)的解決方案。有別于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)幾乎都是單一網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的特性,不同網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有的不同特性,例如不同的帶寬、空間規(guī)劃對(duì)無(wú)線信號(hào)的影響、家電對(duì)于電力線相同回路的干擾等問(wèn)題,同時(shí)也須兼顧對(duì)于一般消費(fèi)者的易用性與整體網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的自我調(diào)適能力與穩(wěn)定性。上述皆為異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)整合后將帶來(lái)的愿景與挑戰(zhàn),值得持續(xù)關(guān)注與期待。

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( 發(fā)表人:方泓翔 )

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