G.hn~奔馳在高速時代的高效能網路技術

十幾年前,人們透過網路撥接和世界接軌,當時因頻寬限制,只能簡單收發信件或瀏覽網頁。隨著網路技術爆炸性成長,人們要求更大頻寬、更快傳輸速率、更穩定的傳輸品質及便利性,從SD、HD至Ultra-HD(4K)的影音傳輸,亦或不同裝置同時分享相同串流內容等多元功能,高速多工傳輸網路時代終將宣告來臨。在眾多家用高速網路技術標準HomePlug、MoCA、HomePNA、G.hn之中,究竟那一種技術將會異軍突起稱霸天下?本篇文章將深入淺出介紹今年屆滿四歲的高效能家用網路(G.hn:Gigabit Home Networking),該新興技術旨在領先群雄開啟智能家庭全新面貌,成為家庭網路應用的標準。

什麼是G.hn

G.hn為Gigabit Home Networking之簡稱,是由國際組織家用網格論壇(HGF :HomeGrid Forum)依照國際電信聯盟標準化部門(ITU-T: International Telecommunication Union, Telecommunication sector)制定標準,推廣的有線高速網路技術。HGF由全球各地公部門及包含知名系統、晶片製造商和營運服務商等私營企業共70家會員而組成,致力推廣G.hn應用。用戶端可透過各種線材例如電力線(Powerline)、同軸線纜(Coaxial Cable)、電話線(Telephone line)、光纖(Plastic Optical Fiber)作為網路連線,並以1Gbps的傳輸速度進行。

G.hn的技術發展並非建立在任何既有網路技術基礎上,它是一個全新的技術。其問世絕非為了取代現有網路設備,亦或是限制消費者只能在G.hn或是其他技術裝置之中做選擇。它的最終目的為了擴展G.hn在電線、同軸線、CAT5網路線、光纖服務的涵蓋範圍,並將品質極大化。消費者無須為了G.hn技術而重新裝潢佈線,只需將符合G.hn規範的橋接模組接上家庭內的現有線路,就可以享受高速網路的樂趣。一般消費者也許會擔心,G.hn和既有網路技術共存的狀況下,是否會對傳輸速度造成影響?

今年HGF在拉斯維加斯舉辦的消費性電子展(CES: Consumer Electronics Show),成功展示G.hn和HomePNA同時使用同軸線,將IPTV內容傳送至兩個螢幕並正常播放,足以證明G.hn彈性分配及共存的特性,以下為CES現場展示示意圖。

6a010536d22047970c01a511b3034a970c-800wi

圖示1:CES展示圖,資料來源HomeGrid Forum Blog

http://homegridforum.typepad.com/homegrid_forum/2014/05/ghn-coexistence-with-hpna.html

HomeGrid

G.hn不但可和既有網路技術在共同媒介中並存,也可透過不同媒介當作是該網路之延伸技術(Adjunct Network),兩技術互不干擾。當HomePNA使用同軸線或是銅線時,G.hn可改採家家戶戶必備的電線,尤其在房間沒有同軸或電話線分佈的地方,G.hn可輕易透過電線做連線,無須裝修添設線材設備可節省成本。ITU-T更加以利用電線的普遍使用性,開發了一套G.hn和電線技術標準(例如IEEE 1901)共存的技術G.cx,不但讓兩種網路技術分享線纜輪流使用,另解決一般使用電線遇到的困難點。

從電力廠連接到用戶屋內的供電具有不受阻撓及斷電的特性,故電線通訊(PLC: Power Line Communication)十分容易受到其他訊號源干擾,尤其在高度密集住戶的亞洲城市,極易受到隔壁鄰居的訊號源干擾。G.hn的高階演算法及訊號結構技術可排除其他網路傳輸訊號,能夠篩選屬於自己的訊號,達到十分好的效果。

除了有共存、穩定、高速傳輸、佈線精簡、涵蓋範疇廣,HGF順應綠色地球趨勢開發出低複雜度、低耗電的自動化家電管理技術G.hn Lite,該技術透過電力線傳輸並使用25 MHz頻帶,可和同媒介上的各個G.hn裝置相容。試想未來可透過智慧型電視遙控器控制電燈開關,或直接管理家用安全系統,這類型家電應用皆為G.hn Lite的潛在產品,協會現也發起G.hn Lite認證測試。不同於廣頻度2-100 MHz主打影音傳輸的G.hn,使用25 MHz的G.hn Lite將專攻家庭自動化功能。

6a010536d22047970c01a511bc340b970c

圖示2:G.hn-Lite認證標誌

而在積極開發智能家庭的網路標準的同時,HGF更於2013年5月和 HomePNA Alliance(Home Phoneline Network Alliance)合併,推動國際網路標準及相關設備之相符性與互通性及認證(Compliance and Interoperability program: C&I)。

G.hn相符性及相容性認證計畫正式上路

凡通過Logo認證的產品不但可確認產品符合HGF標準,另可確保其與網路設備互通之相容性。身為亞太地區第一間全球家庭連網G.hn產品驗證機構及認證測試實驗室的百佳泰,期望在未來協助國內外廠商快速通過G.hn測試並取得產品認證資格,在此我們將介紹協會的兩項主要認證測試:

相符性測試(Compliance Testing: Silicon)

晶片測試為G.hn技術的核心,涵蓋面向由最基本的網路架構至高級邏輯運算,以及避免與其他網路訊號干擾之設計為考量,包含軟體及韌體是否依照協會標準及規格相符。

產品認證測試(Product Logo Certification Testing: Systems)

G.hn系統認證測試有個先決條件,即該系統必須採用G.hn認證晶片,系統測試以互用性及功能表現為主(Interoperability and performance),互用性是以在相同的線纜上,系統可和其他G.hn系統相容,表現能力即其吞吐量大小。一般大型系統廠多以功能及系統測試為主,很少會單獨測試晶片。HGF提供的晶片相符性測試,可省去日後G.hn系統和晶片間產生相容性問題,尤其對資源較少中小型營運商,可節省不少時間及成本。

市場趨勢觀察

目前全球共有22家系統大廠宣布投入G.hn發展,其中包含Arris、Blu-Castle、CIG、D-Link、Gemtek、Netwave、ST&T、Teleconnect、Ubiquoss、ZTE和 ZyXEL等,晶片設計公司則有Marvell、Sigma Designs、Hisilicon、Metanoia、Triductor以及Xingtera。台灣工業技術研究院並大膽預測,接下來的四年全球G.hn設備營業額將會達到6.67億美元,說明市場對於G.hn的需求日以遽增。

今年HGF主動佈局亞洲放眼世界,亞洲是世界通訊製造商聚集地,另有積極拓展亞洲市場的營運商例如中國電信和中華電信,中華電信更於2014年大力佈署G.hn,開發高速寬頻服務達到300 Meg光纖到府服務。HGF一路從四月份的上海技術論壇,到六月份的台北國際電腦展(Computex),展示了G.hn在不同線材媒介運用,在Computex技術開幕論壇,台灣廠商康全電訊(Comtrend)宣布推出第一個HGF認證的系統產品,另外Marvell成為第一個G.hn認證、含多輸入多輸出(Multi-input Multi-output: MIMO)技術的有線家庭網路技術晶片供應商,更進一步地擴展G.hn家用網路覆蓋範圍以及提高傳輸吞吐率。

G.hn,一種涵蓋同軸電纜、電話線與電力線的高傳輸速率有線家庭網路標準,它的共存相容、穩定、1Gbit/s高速傳輸、布線精簡、且不影響鄰近設備技術特性,為各家電信營運商考量納入家庭智慧聯網環境的重點。基於G.hn眾多優勢,美國寬頻IP服務商Comcast也在ITPRoPortal網站發表了一篇相關技術文章,指出未來無線網路Wi-Fi可透過G.hn當作高速無線集線器(HUB),遍布屋內各個角落,顯示G.hn技術發展的多樣可行性。科技始終來自於人性,相信不久的將來,終端用戶只需購買G.hn產品、簡易安裝、輕鬆連結、高速上網!