家庭异构网络融合：IEEE 1905.1a标准架构详述

目前智能电视、手机等终端装置的使用量逐年增加，各种网络技术在家中可说随处可见。透过家庭中的无线网络，在家中将可以更轻松地在自己喜欢的位置使用各种上网装置；有线网络则提供了更高的带宽（Bandwidth）以及质量，甚至是透过家中的插座，都可以利用电力线随时随地使用网络。

上述这些网络技术大众并不陌生，在现今生活也都广泛地被使用，因此也促使电子电机学会（IEEE）开始订定融合这些不同标准的网络技术标准--IEEE 1905.1a.

本篇文章将从IEEE针对家庭异构网络融合技术的技术层面开始介绍，亦即IEEE 1905.1a标准架构论述、IEEE 1905.1与IEEE 1905.1a的差异性，并藉由技术面的概述，进而探讨家庭异构网络的发展、应用层面，以及智能家庭异构网络普及之后所面临的挑战。

IEEE 1905.1a标准架构论述

IEEE 1905.1a主要针对传统的数据连接层（Data-link Layer）扩增定义抽象层（Abstraction Layer）的概念，存在于物理层（Physical Layer）与网络层（Network Layer）之间，同时也可以称做虚拟媒介访问控制层（Virtual MAC Layer），如图1所示；以下将之简称为1905 AL（1905 Abstract Layer）。

图1虚拟媒介访问控制层

以图2抽像层模型来看，介于上层（LLC）与下层（MAC）之间的灰色区块即是1905 AL，1905 AL融合了不同网络技术，从LLC往下层看，可以透过1905 AL MAC address来识别，亦即利用AL MAC address识别一个1905的装置（以及此装置是否为1905装置）。

图2抽象层模型（数据源：IEEE Std 1905.1a 2014 ）

而从MAC/物理层（PHY）往上层看，1905 AL底层包含了不同网络技术的MAC address，其主要利用1905 Interface SAP与底下各个不同网络技术介接（如IEEE 802.1、IEEE 802.11、IEEE 1901、MoCA等），在1905.1a的标准规格中，并没有要求修改底层的网络技术，因此不须要改变任何底层网络技术的行为或是实作方式，也可以与旧有的通讯标准兼容。

在1905的装置和装置之间，则是传送控制信息数据单元（Control Message Data Unit， CMDU）来交换信息，1905 CMDU可以依据1905协议中不同的信息类型（例如Topology Discovery Message、Topology Notification Message、Topology Query Message、Topology Response Message、Link Metric Query Message、Link Metric Response Message等），将信息包在TLV（Type Length Value）中做传送。在信息转送（Forwarding）的功能上，IEEE 1905.1a规格本身并无特别订定Forwarding Entity的行为，而是使用IEEE 802.1 bridge实现。

透过1905 CMDU的交换，可以让1905装置透过群播（Multicast）的方式建立家庭网络的网络拓扑（Network Topology），以及通知网络拓扑的改变（如有新的网络装置增加，或是既有的网络装置脱机），也可以进一步利用单一传播（Unicast）方式询问邻近1905装置的状态（例如邻近1905装置底下有几个网络接口、网络接口的类型等信息），也包含了底层彼此相连的网络接口链接状态（Link State），如遗失封包的数量、传输封包的数量等。

IEEE 1905.1a藉通用物理层技术实现异构网络整合

IEEE 1905.1a工作小组于2013年发行第一版后，随即开始讨论1905.1a修正版，期间开放且接受各方的请求，最后于2014年底发行IEEE 1905.1a正式版，最主要是制定一通用信息藉以支持额外的MAC/PHY异构接口，例如ITU-T G.hn和G.hnem、HD-PLC 3 inside、HomePlug AV2、IEEE 1901.2 Narrow band PLC、HomePNA、MoCA 2.0、ZigBee、蓝牙（Bluetooth）与其他未在IEEE 1905.1中定义的网络传输技术标准，同时提高此整合机制的可用性。以下就IEEE 1905.1a新增加的CMDU，分成上层信息交换、能源管理、通用物理层支持等三大类进行说明。

上层信息请求（Higher Layer Query Message）与上层信息响应（Higher Layer Response Message），用以交换上层信息，包含1905 AL MAC地址、信息版本、装置识别信息、设定与控制接口之URL、装置对应的IP地址等。透过上层信息的交换，预期将使IEEE 1905.1a具有更好的网络环境调适能力，并且使整个整合网络环境在运作上更具有效率。

透过1905装置之间交换的能源状态消息（Interface Power Change Information TLV/Interface Power Change Status TLV），让彼此可以透过单一传播达的方式，也就是利用请求（Request）、响应（Response），达到节能省电的目的，例如透过Interface Power Change Information可以要求邻近装置几种使用能源的状态，如关