Transcript HomePlug 網路的優勢

本章重點
 5-1 HomePNA
 5-2 HomePlug
 5-3 下一代家庭網路G.hn
 5-4 VLAN
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前言
 先前所討論的區域網路, 都是以乙太網路為重心。
雖然它的確是目前最受歡迎的區域網路, 但是許多
人便因此產生『區域網路就是乙太網路』的錯誤
觀念！為了避免這種以偏概全的誤解, 本章將再介
紹以下幾種網路技術：
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HomePNA 網路
G.hn 網路
HomePlug 網路
VLAN
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前言
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5-1 HomePNA
 近年來, 區域網路已經褪去設備昂貴、技術艱深的
色彩, 開始走入一般家庭環境, 因此『家庭網路（
Home Network）』的興起便成為一股趨勢。所謂
『家庭網路』泛指應用於家庭或SOHO 族工作室
的網路技術, 通常具備以下特色：
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毋須佈線：家庭的格局規劃不比公司, 鮮少會使用
高架地板或輕鋼架天花板, 以預留管線行走空間。
因此若要施工佈線, 往往得穿牆鑿壁、破壞裝潢,
這當然難以被大眾接受。所以家庭網路的第一口號
就是－No New Wires！－不要另外佈線, 沿用既有
線路。
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HomePNA
 以最近的發展來看, 使用電話線傳輸的HomePNA
與使用電源線傳輸的HomePlug, 這兩種技術。
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5-1-1 HomePNA 的發展
 HomePNA 是Home Phoneline Networking All
iance（家庭電話線網路聯盟）的簡稱。該組織於
1998 年成立, 致力於開發利用電話線架設區域網
路的技術
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HomePNA 的發展
 HomePNA 最初提出的1.0 版規格, 傳輸速率只有
1 Mbps, 未獲廠商青睞,因此市面上很少有這類產
品。到了2.0 版, 傳輸速率提升為10 Mbps, 可連接
25 部裝置, 最大傳輸距離為1000 英呎（約305 公
尺）。這樣的規格足以應付一般家庭網路的需求,
才逐漸被大眾接受。
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HomePNA 的發展
 目前的最新規格為 2006 年 12 月所推出的 3.1 版,
其傳輸速率可達 320 Mbps, 可讓家中的電腦在傳
輸多媒體資料時順暢不延遲。
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HomePNA 的發展
 雖然電話、傳真機、ADSL 和HomePNA 都是在
電話線上傳送電子訊號, 可是由於彼此所使用的頻
段都不同, 所以不會互相干擾！換言之, 當您用電
話線架設了HomePNA 網路之後, 可以一邊傳輸資
料、一邊講電話或發送傳真, 甚至同時使用ADSL
上網！
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5-1-2 HomePNA 的應用範例
1. 架設單純的HomePNA 網路
假設各個房間已經預留了電話線路, 只要直接利
用這些線路就能迅速架設起HomePNA 網路：
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HomePNA 的應用範例
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HomePNA 的應用範例
2. 與ADSL/ 乙太網路整合
目前許多家庭都使用 ADSL 連接到網際網路, 因
為ADSL 數據機使用乙太網路與電腦連接, 但是
乙太網路與HomePNA 畢竟是截然不同的技術,
因此在兩者之間必須加裝一個橋接器(Bridge) 執
行訊號轉換工作, 其連接示意圖如下：
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HomePNA 的應用範例
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5-2 HomePlug
 直到2000 年3 月, 由Cisco 、HP 、Motorola 、
Intel 等數十家企業共同成立HomePlug Powerline
Alliance（家庭電源線網路聯盟）之後, 以電源線
架設區域網路的構想終於有了一致的標準和具體
的進度。
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HomePlug
 2010 年推出傳輸速率達600Mbps 的HomePlug
AV2 。
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5-2-1 HomePlug 網路運作原理
 當HomePlug 網路的傳送端電腦送出訊號時, 通常
先透過乙太網路卡傳到HomePlug 橋接器,再由
HomePlug 橋接器將乙太網路訊號轉換之後加入
電源線中；而接收端電腦也同樣先透過HomePlug
橋接器, 將電源線上的訊號還原為乙太網路訊號,
才能用乙太網路卡接收。其傳送示意圖如下：
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HomePlug 網路運作原理
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HomePlug 網路運作原理
 由以上的說明可知, HomePlug 網路的每一部電腦
都必須配備一部HomePlug橋接器, 執行訊號轉換
工作。大體來說, HomePlug 網路就像是『使用電
源線的乙太網路』。不過HomePlug 橋接器也可
以採用USB 介面連接電腦, 如此一來便毋需乙太
網路卡。
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5-2-2 HomePlug 網路的規格與競爭力
 HomePlug 1.0 的最高傳輸速率為14 Mbps, 最大
傳輸距離可達300 公尺, 最多可連接15 部電腦。
而HomePlug AV 最高傳輸速率為200Mbps。
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HomePlug 的實際傳輸效率
 若是單從規格上的最大傳輸速率來看, HomePlug
1.0 略勝於HomePNA 2.0的10 Mbps 和802.11b
的11 Mbps 。
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HomePlug 的實際傳輸效率
 不過一般認為, 在現實的電源環境裡,HomePlug
會受到導線材質、雜訊、佈線施工方式等等因素
的干擾, 所以傳輸速率會打些折扣。例如
HomePlug 1.0 理論值為14Mbps, 實際傳輸約為
5.2Mbps,而HomePlug AV 理論值為200Mbps, 實
際傳輸約為48.5Mbps。
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HomePlug 網路的優勢
 雖然HomePlug 在傳輸速率上屈居下風, 但它仍擁
有以下值得重視的優勢：
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安裝容易
只要先以網路線連接乙太網路卡和HomePlug 橋接
器, 再將HomePlug 橋接器的電源線插到電源插座,
就完成了安裝。真的很難找到更簡單的安裝方式了
。而且目前市面上可以買到的HomePlug 產品也比
HomePNA 多。
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HomePlug 網路的優勢
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HomePlug 網路的優勢
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沒有如同802.11b/g/n 的通訊死角
802.11b/g/n 無線網路最為人所詬病的缺點, 便是
容易有通訊死角。位於這些死角的裝置所收到的訊
號, 通常微弱到難以辨識, 自然也就無法建立連線
。而HomePlug 網路就不會有這個問題。
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HomePlug 網路的優勢
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未來將普及到家電產品
家庭電源線網路聯盟正持續發展新的規格, 打算將
HomePlug 技術應用到家電中。舉例來說, 使用者
可以將硬碟的MP3 檔案, 傳送到支援HomePlug 規
格的家用音響, 該音響便能播放所收到的MP3 檔案
；或者是將影像檔傳送到支援HomePlug 規格的電
視, 便能利用電視來展示商品型錄。倘若這些深具
潛力的應用能及早實現, 必定會使HomePlug 的前
景一片光明。
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5-2-3 HomePlug 網路的應用範例
 目前HomePlug 網路主要仍與乙太網路相互結合
, 以下列出其中 3 種運作架構：
1. 建立單純的HomePlug 網路
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HomePlug 網路的應用範例
2. 透過集線器（或交換器）連接乙太網路或ADSL
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HomePlug 網路的應用範例
 HomePlug 除了與乙太網路相結合外, 業者也期望
未來的智慧家電都能透過HomePlug 相互連線－
只要將這些智慧家電的電源線插上電源插座, 就同
時有了電力與HomePlug 網路連線, 讓您得以透過
網路監看並遙控這些家電的運作。
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5-3 下一代家庭網路G.hn
 在無線家庭網路中, 因為802.11b/g/n 的流行, 所以
實際上802.11b/g/n 已經成為統一標準。但是家庭
中如果要使用有線網路, 可能會透過電話線
(HomePNA)或電源線(HomePlug), 甚至直接拉網
路線來建立有線網路, 這些媒介各自有自己的標準
, 彼此無法互通。
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下一代家庭網路G.hn
 為了統一有線家庭網路的規格, 國際電信聯盟
(ITU) 於2009 年10 月已經正式通過G.hn 標準, 這
是一個整合電話線、電源線和同軸電纜等多種媒
介來建立家庭有線網路的規格。G.hn 最高傳輸速
率為1Gbps, 遠遠超過目前各無線與HomePNA 、
HomePlug 等有線網路技術。
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下一代家庭網路G.hn
現在只要依照G.hn 標準, 硬體製造商就可以使用同
一個網路晶片, 同時支援電話線、電源線和同軸電
纜等多種媒介。而且安裝時只要尋找最近的電源線
或電話線連接即可, 不需要服務商派人施工拉線。
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下一代家庭網路G.hn
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佈建家庭網路
目前家庭中已經廣泛使用無線網路, 雖然無線網路
具有不必拉線、可隨意移動等優點, 但是也有訊號
不穩定、連線範圍不夠大、無線訊號加密不夠安全
、傳輸速度較慢等問題。
對於位置固定不會移動的PC、NAS、網路電視、
家庭劇院...等裝置而言, 其實使用有線網路會比較
合適, 但是過去不同媒介有不同標準, 造成使用者
建立家庭有線網路上的困難。所以藉由G.hn 標準
整合各種媒介後, 未來建立家庭有線網路將會變得
更容易。
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下一代家庭網路G.hn
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智慧家庭
智慧家庭主要是整合自動化家電和網路技術, 讓家
電透過感測、學習與適應, 並且和其他裝置連結相
互作用, 達到智慧化目的。
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下一代家庭網路G.hn
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智慧電網(Smart Grid)
智慧電網是在供電端與用電端之間所有設備加入通
訊與控制功能, 形成一個用電網路, 可以管理電力
消耗與整合統計電力使用的高低峰期。
使用智慧電網後, 電力公司能夠依照高低峰時間制
定差別電價, 用戶也可以觀看統計瞭解自己的用電
狀況, 甚至可以和家庭網路結合, 遠端或自動化控
制家中電器產品。另外, 如果用戶有裝置太陽能板
或其他發電系統, 也可以透過智慧電網將多餘的電
力賣回去給電力公司。
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5-4 VLAN
 VLAN (Virtual LAN, 虛擬區域網路)
 一般來說說, VLAN 具有3 個主要的功能：
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VLAN
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隔離廣播封包：將交換器上的連接埠賦予不同的
VLAN ID (VLAN Identifier,VLAN 識別碼), 有相同
的VLAN ID 代表隸屬於相同的VLAN 群組。當廣播
封包在傳送時, 便只會在該連接埠所屬的群組內傳
送, 不同群組的連接埠不會收到這個封包, 如此可
以減少不必要的干擾。
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VLAN
 除了以連接埠編號來設定外, 有的交換器可使用網
路卡的MAC 位址或IP 位址來設定VLAN ID。
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突破實體位置限制, 便於管理：無論電腦的實體位
置在何處,具有相同VLAN ID 的電腦就屬於相同群
組, 方便管理及配置硬體設備。
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VLAN
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限制存取, 提高安全性：將多個交換器分割成不同
的群組, 並且限制不同群組間的資料存取權限, 提
高管理的安全性。以下圖為例, 便是設定：『A 群
組不能存取 B 群組的資料, 但是 C 群組則可以存取
B 群組的資料』。
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VLAN
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VLAN
 VLAN 是針對OSI 第一、二層 (實體層、鏈結層)
所發展的技術, ：例如前面提到透過連接埠來設定
VLAN ID 的類型, 就屬於實體層的實作；而利用
MAC 位址來設定的, 則屬於鏈結層。
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