IEEE 1905 - IEEE 1905

IEEE 1905.1 - это стандарт IEEE, который определяет сетевой адаптер для домашних сетей, поддерживающий как беспроводные, так и проводные технологии: IEEE 802.11 (продается под Wi-Fi торговая марка), IEEE 1901 (HomePlug, HD-PLC ) сеть Powerline, IEEE 802.3 Ethernet и Мультимедиа по коаксиальному кабелю (MoCA).^[1]

Рабочая группа IEEE P1905.1 провела свое первое заседание в декабре 2010 года, чтобы начать разработку спецификаций конвергентных цифровых домашних сетей.^[2] Около 30 организаций участвовали в группе и добились утверждения проекта стандарта P1905.1 в январе 2013 г. с окончательным утверждением и публикацией IEEE-SA в апреле 2013 г.^[3]

Стандартная рабочая группа IEEE 1905.1 спонсируется IEEE. связь по линии электропередач Комитет по стандартам (PLCSC).^[4]nVoy [1] официально сертифицирует продукты как соответствующие требованиям 1905.1 и призвана стать доминирующей торговой маркой и фирменным знаком для всех устройств 1905.1. (Не следует путать с одноименное устройство Pogo ни различные сетевые устройства с именем Envoy, например от ASUS и др.) Основные поставщики микросхем (особенно Qualcomm [2] и Broadcom [3] ) одобрил режим сертификации. За списки функций и преимуществ IEEE 1905 на уровне потребителя также несут ответственность сертификаторы nVoy.[4].

Домашняя сеть 1905.1 (не показывает подключение к сети переменного тока или MoCA)

Льготы

Преимущества технологии 1905.1 включают простую установку, настройку и работу домашних сетевых устройств с использованием гетерогенных технологий. Использование преимуществ производительности, покрытия и мобильности нескольких интерфейсов (Ethernet, Wi-Fi, Powerline и MoCA) обеспечивает лучшее покрытие и пропускную способность в каждой комнате как для мобильных, так и для фиксированных устройств.

Стандартизация использования нескольких сетевых технологий для прозрачной передачи данных на одно устройство обеспечивает эффективные варианты использования в домашних сетях:

• Увеличьте емкость за счет балансировки нагрузки разных потоков по разным каналам.
• Повысьте надежность передачи, переключая потоки с одного канала на другой в случае его ухудшения.^[5]
• Лучшая интеграция потребительских устройств с ограниченным сетевым подключением (только Powerline) и высокопроизводительных сетевых устройств (обычно только Ethernet) в общую сеть, доступную через 802.11ac и .11n для управления устройствами и потоковой передачи мультимедиа
• Унифицировать сертификацию устройств в одном режиме для всех основных сетевых протоколов (nVoy - см. Ниже)
• Как правило, уменьшите количество необходимых устройств и разрешите перенос функций хранения, обработки и пользовательского интерфейса на специализированные периферийные устройства на сетевой «шине» или магистрали от 2 до 5 гигабит.

Для поставщиков услуг и операторов связи

Поставщики услуг стремятся решить проблему роста сетевого трафика, связанного с увеличением количества устройств в большем количестве комнат и тенденциями, вызывающими большую задержку в полосе пропускания, такими как IPTV, видео по запросу, многокомнатный цифровой видеорегистратор и переключение носителей между устройствами. 1905.1 модернизирует сеть до уровня магистрали для улучшения существующих развертываний (например, прекращения задержек потоковой передачи с домашних устройств) и включения новых продуктов и услуг для всего дома. Вот некоторые примеры функций / преимуществ:

• Самостоятельная установка: общие процедуры настройки для добавления устройств в сеть упрощают настройку сети для потребителей; Снижает объемы вызовов и количество грузовиков.
• Расширенная диагностика: сеть контролирует себя для обеспечения надежной работы; упрощает поиск и устранение неисправностей
• Агрегированная пропускная способность: отдельные устройства объединяют пропускную способность с нескольких интерфейсов, чтобы обеспечить достаточную производительность и покрытие для видеоприложений.
• Откат / отказоустойчивость: оптимизирует гибридную сеть, открывая альтернативные маршруты, когда канал не работает или перегружен; повышает надежность сети клиентов.
• Балансировка нагрузки: ограничивает перегрузку сети, позволяя гибридной сети разумно распределять потоки по разным путям.
• Несколько одновременных потоков: сеть использует несколько носителей одновременно, что позволяет нескольким потокам превышать максимальную пропускную способность одного носителя. Где двойной агрегирование ссылок поддерживается (обычно между проводными соединениями Gigabit Ethernet), одновременная потоковая передача может быть еще быстрее, например между устройствами хранения, подключенными к маршрутизатору или сети, и дисплеями с высокой пропускной способностью (например, Телевидение сверхвысокой четкости, что упрощает обслуживание этих устройств дома.

Для потребителей и розничных продавцов

Интеграция проводных и беспроводных продуктов позволяет потребителям легко самостоятельно устанавливать сетевое оборудование, способное значительно улучшить емкость и зону покрытия в их домашней сети, что повышает удовлетворенность конечных пользователей и снижает возврат продукции. Некоторые конкретные преимущества сети 1905.1 для розничного продавца и конечного пользователя включают:

• Возможность обновления некоторых компонентов домашней сети с гарантированной совместимостью с устаревшим оборудованием.
• Упрощает настройку сети и аутентификацию безопасности с помощью согласованных процедур паролей и конфигурации безопасности нажатия кнопок.
• Увеличивает производительность и покрытие домашних сетей, что увеличивает пропускную способность сети для увеличения общего количества устройств в доме.

Технический обзор

Модель уровня OSI, включая 1905.1

Устройства 1905.1 запускают уровень абстракции (AL), скрывающий разнообразие контроль доступа к медиа технологии. Этот подуровень обменивается блоком данных управляющего сообщения (CMDU) с соседями 1905.1. Команды CMDU передаются непосредственно через уровень 2 различных поддерживаемых технологий без необходимости иметь IP стек. Стандарт не требует каких-либо изменений в спецификациях базовых технологий.

Этот уровень абстракции обеспечивает уникальный EUI-48 адрес для идентификации устройства 1905.1. Этот уникальный адрес полезен для сохранения постоянного адреса, когда доступно несколько интерфейсов, и для облегчения беспрепятственного переключения трафика между интерфейсами. Стандарт не определяет протокол предотвращения петель и пересылки. Устройство 1905.1 совместимо с существующими IEEE 802.1 мостовые протоколы.

Управление устройством 1905.1 упрощается за счет использования унифицированного объекта управления уровнем абстракции (ALME) и модели данных, доступной с помощью CWMP (Broadband Forum). TR-069 )

Архитектура

1905.1 архитектура

Архитектура, разработанная для уровня абстракции, основана на двух точках доступа к сервису 1905.1, доступных для верхних уровней: 1905.1 MAC SAP и 1905.1 ALME SAP.

ALME - это уникальный объект управления, поддерживающий различные объекты управления, зависящие от среды, и таблицу пересылки на основе потоков. Протокол 1905.1 используется между ALME для распределения различных типов управляющей информации, такой как топология и метрики канала.

1905.1 Кадр блока данных управляющего сообщения состоит из заголовка на 8 октетов и списка переменной длины. TLV (тип-длина-значение) элементы данных, которые легко расширяются для использования в будущем. Общий формат кадра CMDU имеет следующую структуру

CMDU, зависящий от поставщика, поддерживаются через тип сообщения 0x0004. Каждый TLV имеет следующую базовую структуру:

TLV, зависящие от поставщика, поддерживаются TLV типа 11. EtherType для 1905.1 CMDU присвоено значение 0x893a.

особенности

Список возможностей 1905.1 приведен ниже.

Топология

1905.1 предоставляет инструмент для получения глобального представления о топологии сети независимо от технологий, работающих в домашней / офисной сети.

В Слой абстракции порождает разные сообщения о топологии для построения топологии этого протокола:

• Обнаружение (тип сообщения 0x0000) для обнаружения прямых соседей 1905.1
• Уведомление (тип сообщения 0x0001) для информирования сетевых устройств об изменении топологии
• Запрос / ответ (тип сообщения 0x0002 и 0x0003) для получения базы данных топологии другого устройства 1905.1

Групповой адрес, используемый для сообщений обнаружения и уведомления: 01: 80: c2: 00: 00: 13.^[6]

Чтобы обнаружить мост не 1905.1, подключенный между двумя устройствами 1905.1, уровень абстракции также генерирует LLDP сообщение с ближайшим адресом моста (01: 80: c2: 00: 00: 0e), которое не распространяется мостами 802.1D.

Информация о топологии, собранная устройством 1905.1, хранится в модели данных, доступной удаленно по протоколу TR-069.

Показатели ссылок

1905.1 ALME предоставляет механизм для получения списка показателей для каналов, соединяющих два устройства 1905.1:

• Ошибки пакета
• Переданные пакеты
• Пропускная способность MAC (выражается в Мбит / с)
• Доступность ссылки (выражается в% времени, в течение которого ссылка неактивна)
• PHY показатель

Устройство 1905.1 также может запрашивать метрики связи у другого устройства 1905.1, создавая сообщение запроса метрики связи (тип сообщения 0x0005). Запрошенное устройство ответит сообщением Link Metric Response (тип сообщения 0x0006).

Правила пересылки

1905 ALME предоставляет список примитивов для управления правилами пересылки для каждого потока (получение, установка, изменение и удаление). Эта функция может использоваться для динамического распределения различных потоков по разным технологиям. Для классификации потоков может использоваться набор или подмножество следующих элементов:

• MAC-адрес назначения
• MAC-адрес источника
• Ethertype
• Vlan ID
• Пункт кода приоритета

При установке правила пересылки для одноадресного пункта назначения можно указать только один исходящий интерфейс.

Настройка безопасности

Цель настройки безопасности 1905.1 состоит в том, чтобы позволить новому устройству 1905.1 присоединиться к сети с помощью единой процедуры безопасности, даже если устройство имеет несколько интерфейсов, использующих разные методы шифрования. Определены три унифицированные процедуры настройки безопасности:

• 1905.1 Кнопка
• 1905.1 Пароль / ключ, настраиваемый пользователем (необязательно)
• 1905.1 Сетевой ключ для беспроводной связи ближнего радиуса действия (опция)

Метод Push Button требует, чтобы пользователь нажал одну кнопку на новом (т.е. не в сети) устройстве 1905.1 и одну кнопку на любом устройстве 1905.1, уже подключенном к сети. Пользователю не обязательно знать, какая технология используется новым устройством для присоединения к сети, и какое устройство будет обрабатывать сопряжение и допуск этого нового устройства в сеть. Для метода нажатия кнопки используются два сообщения 1905.1:

• Уведомление о событии нажатием кнопки (тип сообщения 0x000B)
• Уведомление о присоединении нажатием кнопки (тип сообщения 0x000C)

Эти сообщения отправляются на все устройства 1905.1 в сети.

Если используется настроенная пользователем парольная фраза / ключ, пользователю необходимо ввести / запомнить только одну последовательность символов US-ASCII (от 8 до 63), и ALME будет получать разные пароли безопасности для разных технологий с помощью SHA-256 функция.

Если используется сетевой ключ NFC, пользователю необходимо прикоснуться к новому устройству 1905.1 со смартфоном, оснащенным NFC, который уже является членом сети 1905.1.

Автоконфигурация точки доступа

Эта функция используется для обмена сообщениями простой конфигурации Wi-Fi по проверенному каналу 1905.1. Используя этот протокол, зарегистрированный AP 1905.1 может получить параметры конфигурации (например, SSID) от регистратора AP 1905.1. Таким образом, автоконфигурация точки доступа используется для упрощения настройки домашней сети, состоящей из нескольких точек доступа, избавляя пользователя от необходимости вручную настраивать каждую точку доступа (требуется только одна конфигурация регистратора точек доступа).

Для передачи используется специальный кадр 1905.1 CMDU (тип сообщения 0x0009). WPS Если AP Enrollee поддерживает работу в двух диапазонах (2,4 ГГц и 5 ГГц), процедура автоконфигурации может быть выполнена дважды.

Реализация

Называются продукты Qualcomm Atheros, реализующие 1905.1. Hy-Fi (для гибридной верности).^[7][8][9]

В январе 2012 г. Альянс HomePlug Powerline объявила о поддержке сертификации IEEE 1905.1.^[10]

Программа сертификации потребителей под названием nVoy была объявлена ​​в июне 2013 года, и тогда же были объявлены первые сертифицированные микросхемы, которые «поддерживают новую сертификацию nVoy HomePlug на соответствие IEEE 1905.1». [5]. Ожидается, что к концу 2013 года появятся продукты потребительского уровня.^[11] но были отложены до 2014 года - потребительские товары, сертифицированные nVoy, по состоянию на декабрь 2013 года отсутствовали; сайты с обзорами, ориентированные на небольшие сети, не имели продуктов для обзора. [6]

Чипсеты

Broadcom BCM60500 и BCM60333 SoC [7] заявлены (производителем) как соответствующие требованиям nVoy / 1905. Были доступны совместимые линейные драйверы, например от Microsemi [8]. Qualcomm Atheros [9] предлагает различные эталонные конструкции Hy-Fi, основанные на различных комбинациях технологий беспроводной локальной сети Qualcomm VIVE ™ 11ac и Qualcomm XSPAN ™ 11n, линий электропередачи Qualcomm AMP ™ и Ethernet. Указан MStar Semiconductor [10] поддержка nVoy / 1905 в решениях Powerline для связи Homeplug AV.

использованная литература