介紹 

       無線家庭網(wǎng)絡(luò)正在成為家庭中新型的首選數(shù)據(jù)服務(wù)分布技術(shù)。802.11" title="802.11">802.11b 的價格與有線解決方案不相上下，并且無需任何連線即可在新舊家庭中實現(xiàn)互聯(lián)，對那些希望在家庭中鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)的用戶來說是自然而然的選擇。企業(yè)市場對 802.11b 產(chǎn)品的需求非常高，這推動了其價格進(jìn)一步下降，也為用戶提供了家庭和公司網(wǎng)絡(luò)共同的接口，從而使其作為家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更具有吸引力。 
 
       家庭網(wǎng)絡(luò)目前最主要的推動力量是在多臺電腦間實現(xiàn)寬帶連接共享。802.11b 可在 300 至 500 英尺的傳輸距離中實現(xiàn) 11 Mbps 的原始數(shù)據(jù)速率，為上述需求提供了良好的解決方案。隨著新式服務(wù)引入家庭網(wǎng)絡(luò)中，802.11 g／a 后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)解決了不斷加大的容量需求，而 802.11e 和 802.11i 則解決了對服務(wù)質(zhì)量 (QoS) 和安全性的更高要求。但是，隨著家庭網(wǎng)絡(luò)對容量的要求不斷增長，無線連接的傳輸范圍可能會限制有線電視運(yùn)營商提供帶寬要求較高的新式服務(wù)與應(yīng)用（如家庭視頻分布）的能力。

IEEE 802.11 標(biāo)準(zhǔn)


       最先進(jìn)的 802.11a／g 標(biāo)準(zhǔn)吞吐量高達(dá) 54 Mbps，為在家庭中分布多部 MPEG 視頻流提供了充足的容量，但根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)的不同，產(chǎn)品連接距離和范圍在最高吞吐量模式下工作時可能仍在許多情況下不夠用。這是為什么？因為 802.11a／b／g 的高吞吐量操作模式對因障礙物（如墻壁）造成的路徑損失最為敏感，對隨時間變化的多路而造成的衰減也最為敏感。因此，我們不能保證用上述操作模式實現(xiàn)可靠的服務(wù)交付。

       我們在本文中將介紹一種新的概念，使有線電視運(yùn)營商能在家庭中提供高帶寬要求服務(wù)（特別是視頻分布）時可以解決覆蓋范圍的障礙問題。我們推薦使用家庭同軸線纜網(wǎng)絡(luò)作為射頻 (FR) 家庭網(wǎng)絡(luò)的主干，而以 802.11 a／b／g 作為同軸線纜網(wǎng)絡(luò)上的傳輸協(xié)議。

       運(yùn)營商利用家庭同軸線纜網(wǎng)絡(luò)增加無線網(wǎng)絡(luò)" title="無線網(wǎng)絡(luò)">無線網(wǎng)絡(luò)的連接距離和范圍，就可在家庭中提供可靠的視頻分布以及其他服務(wù)，并能保證在每一點(diǎn)上都能實現(xiàn)高容量覆蓋，同時還能獲得 802.11b／a／g／e／i 的全部優(yōu)勢，其中包括 QoS、安全性及低成本等。

       一般概念

       我們建議通過無線 (over the air) 與同軸線纜網(wǎng)絡(luò)的方式建立基于 802.11 傳輸技術(shù)的家庭網(wǎng)絡(luò)（本文中的術(shù)語"802.11"均指的是所有基于 802.11 的標(biāo)準(zhǔn)，包括所有各種擴(kuò)展 802.11b／a／g／e／i）。我們設(shè)想的網(wǎng)絡(luò)包括帶有天線的接入點(diǎn) (AP)，用作無線 802.11 家庭網(wǎng)絡(luò)，也包括同軸線纜連接。網(wǎng)絡(luò)還包括兩種類型的站點(diǎn) (STA)：一種通過同軸線纜與網(wǎng)絡(luò)連接，而另一種則通過無線方式連接。在家庭同軸線纜網(wǎng)絡(luò)中的某一節(jié)點(diǎn)上也可掛接遠(yuǎn)程天線。

       每個在 AP 生成的數(shù)據(jù)包都可通過無線或同軸線纜進(jìn)行傳輸。這樣，每個數(shù)據(jù)包都能通過三種信號路徑之一到達(dá)其目的地。第一種可能的路徑就是采用天線連接至 AP 的直接無線連接；第二種是在遠(yuǎn)程天線之前結(jié)合采用同軸線纜，隨后以無線的方式無線站連接；第三種則是完全采用同軸線纜。所有采用無線和同軸線纜方式的傳輸都將采用相同的頻帶（2.4 GHz 或 5 GHz，但 2.4 GHz 更具優(yōu)勢，2.4 GHz 以無線和同軸線纜方式傳輸?shù)乃p沒有 5GHz 那么大）。

       在大多數(shù)家庭中，802.11b／g 或 802.11a信號的傳播損失（2.4 GHz 或 5 GHz情況下）在同軸線纜情況下都低于無線方式，特別在考慮到無線信號遇到的障礙（如墻壁）時更是如此。因此，同軸線纜避免了損失較大的無線路徑，而采用損失較低的同軸線纜路徑或同軸線纜／無線相混合的路徑，這就擴(kuò)大了網(wǎng)絡(luò)的連接距離和覆蓋范圍。同軸線纜網(wǎng)絡(luò)中 AP 和站點(diǎn)間全采用同軸線纜的連接質(zhì)量尤其高，這就能在 802.11a／g 的高吞吐量模式 (54 Mbps) 下實現(xiàn)可靠的操作。
       下面我們不妨舉一個例子，說明典型的家庭環(huán)境如何采用 802.11g 進(jìn)行數(shù)據(jù)與視頻分布。在這個例子中，住家共有兩層：一層的起居室內(nèi)放了電視與數(shù)字機(jī)頂盒 (STB)，家庭辦公室中放了筆記本電腦；二層的一間臥室中還有一部電視加 STB，另一件屋子放有臺式電腦。一層起居室的數(shù)字 STB可能包括集成的 DOCSIS 線纜調(diào)制解調(diào)器和 802.11g AP，數(shù)據(jù)速率最大為 54 Mbps。家庭中的兩臺電腦共用因特網(wǎng)、電子郵件寬帶無線連接。一層的電腦通過802.11g無線方式連接至STB／AP。二層電腦所處的位置可能無法收到STB生成的無線信號，因此通過遠(yuǎn)程天線（先通過同軸線纜連接至天線）連接至網(wǎng)絡(luò)。在本例中，連接二層電腦至無線網(wǎng)絡(luò)的功能是混合同軸線纜／無線網(wǎng)絡(luò)的一個重要優(yōu)勢。

       第二個重要優(yōu)勢就在于房屋中兩個 STB 之間的高容量連接，這就能實現(xiàn)從一個房間到另一房間的視頻信號分布。兩個房間的距離足夠進(jìn)行 2 至 11 Mbps 的無線連接數(shù)據(jù)服務(wù)（因特網(wǎng)、電子郵件等）。但是，視頻分布需要高達(dá) 54 Mbps 的吞吐量，這就要求在兩個 STB 間進(jìn)行同軸線纜連接。兩個 STB 間進(jìn)行高容量連接使得 PVR 之間可共享錄制的材料，也可實現(xiàn)通過所有 STB 訪問電子郵件與因特網(wǎng)等。帶有 AP 的 STB 可成為存儲視頻和音頻的家庭媒體中心，其他較低級的 STB 則可通過同軸線纜網(wǎng)絡(luò)訪問上述信息。所有 STB 還都能訪問家庭中的數(shù)據(jù)服務(wù)和電腦資源，如打印機(jī)、掃描儀、攝像機(jī)等。

       802.11e 的 QoS 功能將保證共享介質(zhì)的高效使用，并為要求 QoS 的服務(wù)保證帶寬分配和最長等待時間要求。STB 實施的 CableHome 功能將方便進(jìn)行對家庭網(wǎng)絡(luò)的管理。

       高容量同軸線纜通道與 802.11e 的結(jié)合將能保證運(yùn)營商在同軸線纜網(wǎng)絡(luò)的站點(diǎn)間始終可靠地交付高帶寬要求服務(wù)，如視頻分布。

       混合同軸線纜／無線的技術(shù)考慮事項

       盡管家庭同軸線纜網(wǎng)絡(luò)的所有組件都為低于 900 MHz 的信號而設(shè)計，但 802.11 信號足夠穩(wěn)健，能夠容忍 2.4 GHz 操作帶來的衰減。在一般情況下，家庭同軸線纜路徑在每米線纜上會有 0.5 dB 的衰減，而一般分離器會有20-30 dB的衰減（2.4 GHz 時在分離器輸出間以及輸入至輸出間測量得出），這甚至比良好的無線通道的要求還要低?，F(xiàn)有的 802.11b／g 系統(tǒng)可容許在傳輸器和接收器之間出現(xiàn) 90 至 100 dB 的衰減（同時仍可保持最高吞吐量），這種衰減容限就可實現(xiàn)數(shù)百英尺長的同軸線纜和若干分離器。

       混合同軸線纜／無線網(wǎng)絡(luò)將出現(xiàn)多路徑，這是由無終端接頭線纜所致。但是，考慮到典型無線環(huán)境中的許多反射和信號路徑，802.11設(shè)備根據(jù)設(shè)計可減輕非常嚴(yán)重的多路徑情況。信號泄漏至相鄰家庭的情況不太可能，因為各家之間均采用了額外的線纜和分離。不過，802.11還是提供了內(nèi)在的安全特性，可解決因信號泄漏造成的安全隱患。

       與其他解決方案的對比

       線纜運(yùn)營商已擁有各種針對家庭多媒體分布問題所提出的解決方案。下面我們就將本文所推薦的解決方案與其他解決方案加以比較。

       1. 模擬分布

       模擬分布為家庭視頻分布問題提供了簡單的解決方案，其明顯優(yōu)勢在于無需分離的轉(zhuǎn)換器盒即可對已升頻的視頻信號進(jìn)行解碼。但是，這種解決方案就功能和質(zhì)量而言都有很大的局限性。數(shù)據(jù)交付（包括遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)控制）將要求分離的介質(zhì)及更多的組件，而且由于同軸線纜通道的微反射問題，圖像質(zhì)量可能較差。802.11 的數(shù)字信號對微反射的穩(wěn)健性要強(qiáng)得多，這樣，家庭同軸線纜網(wǎng)絡(luò)就實現(xiàn)了始終可靠的視頻交付與高速數(shù)據(jù)傳輸。

       2. 純粹的 802.11 a／b／g／e 網(wǎng)絡(luò)

      盡管這種方法在大多數(shù)情況下都能以支持?jǐn)?shù)據(jù)服務(wù)寬帶連接共享的速度滿足整個家庭環(huán)境的需求，但對多媒體分布而言仍不夠。高吞吐量操作模式對無線路徑損失及多路徑最敏感，對可支持視頻分布的模式的覆蓋可能不完全。

       為了擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)連接距離，可使用無線中繼器。中繼器確實能夠提高覆蓋范圍，但會占用更多頻譜。但不好好計劃仍不能保證完全覆蓋，而且這種解決方案比本文推薦的混合式同軸線纜／無線解決方案健碩性差，而造價更高。 

       3. HPNA 與有線電視 HPNA (HPNA over cable)

       HPNA 2.0作為家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在市場中并不成功。盡管其數(shù)據(jù)速率足夠進(jìn)行高速數(shù)據(jù)服務(wù)，但還是讓更流行的無線解決方案搶占了市場份額。由于電話接口位置的問題，許多家庭中的覆蓋范圍都不完全，而且許多用戶從直覺上也覺得用電話線做家庭網(wǎng)絡(luò)連接不如無線連接有利。實施上，隨著開發(fā)基于802.11解決方案的芯片技術(shù)和系統(tǒng)廠商數(shù)量大幅增多，開發(fā)基于HPNA產(chǎn)品的芯片技術(shù)和系統(tǒng)廠商數(shù)量不斷減少，由于缺乏競爭，這使該技術(shù)更缺少吸引力了。

       就多媒體應(yīng)用而言，HPNA 2.0根本不能很好適用。實際數(shù)據(jù)速率不足以進(jìn)行視頻分布，而且規(guī)范中的 QoS 機(jī)制很少，導(dǎo)致共享介質(zhì)使用效率較低，而且有線電視運(yùn)營商也不能保證 QoS 以實現(xiàn)服務(wù)贏利。新一代標(biāo)準(zhǔn) HPNA 3.0 可能會解決此問題；但還有其他問題讓 HPNA 2.0 難以成為富有吸引力的家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

       就像本文建議對無線技術(shù)采用線纜一樣，也有建議提出采用線纜 HPNA 2.0。但是，與帶有 QoS 選項的 802.11g／a 高數(shù)據(jù)速率模式不同，HPNA 2.0不能通過同軸線纜分布多個 MPEG 流，因為其吞吐量不夠，而且缺乏QoS。

      此外，HPNA over cable 還要求進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換，以不干擾線纜上行傳輸（HPNA 2.0的頻帶與線纜上游頻帶重疊）。這導(dǎo)致該解決方案帶有非標(biāo)準(zhǔn)因素，要求采用電話線 HPNA之外的其他組件，為實現(xiàn)多廠商的可互操作性還要求額外的標(biāo)準(zhǔn)。頻率轉(zhuǎn)換對標(biāo)準(zhǔn)HPNA組件而言可能成為問題，因為HPNA 2.0不允許進(jìn)行上述轉(zhuǎn)換。這些問題再加上 HPNA 2.0芯片技術(shù)廠商本身數(shù)量不多，就使其幾乎成了某家公司的專利解決方案。

       此外，為了連接同軸線纜和電話網(wǎng)絡(luò)，家庭中必須至少有一點(diǎn)進(jìn)行二者線路連接。由于許多家庭中同軸線纜和電話接口都在房間相對兩側(cè)，因此兩個網(wǎng)絡(luò)的連接不會像無線連接那樣簡單。

       最后，考慮到無線家庭網(wǎng)絡(luò)的流行程度，因此到頭來AP還是要求具備無線支持。無線手持終端設(shè)備和帶有 WLAN 接口的公司電腦以及其他不靠近電話或同軸線纜接口的設(shè)備都無法由 HPNA 同軸線纜／電話線解決方案提供服務(wù)。采用 HPNA 和 802.11 相配合的方案比起 802.11 同軸線纜／無線解決方案來就是效率低、重復(fù)冗余的解決方案。

       4. 專用同軸線纜收發(fā)器 ('HomeCNA')

       幾家公司建議一種采用非標(biāo)準(zhǔn)傳輸協(xié)議的基于同軸線纜的家庭網(wǎng)絡(luò)解決方案。事實上，通過同軸線纜交付多媒體的優(yōu)化協(xié)議可提供較好的技術(shù)解決方案，但與基于現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的解決方案相比（特別是考慮到 802.11b／a／g 非常流行），它不太可能被采用。為線纜家庭網(wǎng)絡(luò)開發(fā)新的專用標(biāo)準(zhǔn)與新組件是一條漫長的道路，造價不菲，讓多家廠商投入這項工作的可能性不大。這種方法相對于采用802.11b／a／g作為傳輸協(xié)議的任何技術(shù)優(yōu)勢都遠(yuǎn)比不過依賴于現(xiàn)有已經(jīng)檢驗的標(biāo)準(zhǔn)這一重大優(yōu)勢，尤其重要的是依賴于現(xiàn)有的 802.11 芯片技術(shù)。

       即便采用了上述方法，STB 除了同軸線纜網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（可假定為無線）之外還是要求另外的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來與不靠近同軸線纜接口的設(shè)備相連。這與 STB 中采用單一的 802.11 接口通過無線和同軸線纜方式進(jìn)行傳輸相比就是一種效率較低（而且昂貴）的解決方案了。

       盡管專用同軸線纜家庭網(wǎng)絡(luò)解決方案可能號稱比目前 802.11 支持的吞吐量更高（100 Mbps及以上，相對于 54 Mbps 而言），但 802.11 有一個專門任務(wù)組負(fù)責(zé)進(jìn)一步提高其速度，從而為高帶寬要求的應(yīng)用和服務(wù)提供更大的容量。

       總結(jié)

       我們介紹了采用現(xiàn)有 802.11標(biāo)準(zhǔn)和組件以混合同軸線纜-無線家庭網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)高帶寬要求的多媒體應(yīng)用和服務(wù)。利用高達(dá)54 Mbps的數(shù)據(jù)速率、有保證的QoS以及完整的家庭覆蓋范圍，有線電視運(yùn)營商現(xiàn)在能夠獲得一種解決方案，幫助他們在家庭環(huán)境中可靠地交付并分布要求高容量和 QoS 保證的服務(wù)（如視頻）。

       通過采用現(xiàn)有的 802.11 標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)營商可保證多家廠商的組件可用性和可互操作性，并可利用 802.11 市場的競爭性和高產(chǎn)量來實現(xiàn)低成本、低風(fēng)險的解決方案。

       802.11 在家庭和企業(yè)領(lǐng)域中非常流行，基于 802.11 的產(chǎn)品數(shù)量眾多（如帶有集成無線功能的筆記本電腦、支持無線功能的 PDA 以及 802.11 安全攝像機(jī)等），這都促進(jìn)了混合式同軸線纜-無線802.11家庭多媒體網(wǎng)絡(luò)的廣泛采用。