`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

G.hn — сеть по любой проводке

+22
голоса

Целый набор технологий для домашних сетей консолидировался под единым зонтичным стандартом G.hn, предусматривающим разворачивание сетей по любым домашним проводкам, будь то линии электропитания, коаксиальный или телефонный кабель или их комбинация. При этом, как следует из полного названия стандарта — Gigabit Home Network, — обеспечивается пропускная способность до 1 Гб/с.

Технологии для домашних сетей появились на рынке в конце 1990-х. Их целью было предоставить домашним пользователям стандарт Ethernet без необходимости прокладки кабеля Кат. 5. Сегодня пользователям доступны несколько проводных домашних сетевых технологий, но большинство из них разработано только для одного типа проводки и не взаимодействуют друг с другом. Такая ситуация очень неудобна для потребителей, компаний, выпускающих потребительскую электронику, и сервис-провайдеров.

В 2005 г. Рабочая группа IEEE P1901 поставила перед собой цель унифицировать сетевые технологии, использующие электропроводку. Предполагалось разработать стандарт для высокоскоростной передачи данных (> 100 Мб/с) с использованием частот ниже 100 МГц.

В 2006 г. ITU-T начал проект G.hn с целью разработать рекомендации для трансиверов объединенных домашних сетей следующего поколения, способных работать по домашней телефонной проводке, линиям электропитания, коаксиальному кабелю и Кат. 5 с пропускной способностью до 1 Гб/с. В декабре 2008 г. Телекоммуникационный союз одобрил Рекомендацию G.9960, которая является основой G.hn и специфицирует системную архитектуру, бóльшую часть физического уровня PHY и часть уровня управления доступом к среде MAC. Технология предназначалась для жилищ, домашних офисов, многоквартирных домов и гостиниц.

Стандарт G.hn позволяет объединить в сеть до 250 узлов. Он определяет несколько профилей для работы с приложениями с существенно различной сложностью реализации. Высокопрофильные устройства, такие как домашние шлюзы, способны обеспечить очень высокую пропускную способность и интеллектуальные функции управления. Низкопрофильные устройства, к примеру, домашняя автоматизация, имеют низкую пропускную способность и базовые функции управления, но могут взаимодействовать с высокопрофильными устройствами.

Какова же идеологическая база G.hn? Прошлые подходы делали ударение на оптимизацию трансиверов только для одной среды передачи. Подход, выбранный в G.hn, — один трансивер, оптимизированный для множества сред. Основные параметры трансиверов могут устанавливаться в зависимости от типа проводки. К примеру, базовая схема OFDM с множеством несущих может быть выбрана для всех сред передачи, но некоторые ее параметры, такие как количество поднесущих и частотный зазор между ними, являются зависимыми от среды. Такой параметризованный подход допускает некоторую расширенную оптимизацию в зависимости от среды, чтобы учесть различия в характеристике каналов домашней проводки без ущерба для агрегатирования, гибкости и стоимости.

Преимущества, получаемые от внедрения данного стандарта, включают интероперабельность (одно решение для всех типов сред передачи), консолидацию рынка (уменьшение фрагментации), снижение стоимости, удобство и простота использования, увеличение производительности домашних сетей за счет, в частности, более широкой полосы частот и более эффективной модуляции.

Архитектура сетей G.hn

Сеть G.hn состоит из одного или более доменов. Каждый домен включает все узлы, которые могут прямо взаимодействовать и конкурировать друг с другом за доступ к среде. Таким образом, домены в одной сети не создают взаимные помехи, за исключением перекрестных наводок между близко расположенными проводами. Один из узлов служит мастером домена (DM). Он управляет работой всех узлов в домене, включая доступ к домену, резервирование полосы пропускания, исключение узлов из домена, а также выполняет и другие операции управления. В случае отказа DM его функции передаются другому узлу в домене. DM также может исключить интерференцию между узлами домена, координируя их время передачи. Это является более простым и эффективным, чем координация передачи в нескольких доменах, разделяющих общую среду. Последняя все же необходима, если среда разделяется соседними сетями, например, в случае множественного разворачивания по электропроводке.

Домены в одной сети связываются посредством междоменных мостов. Это позволяет узлам любого из доменов «видеть» любой другой узел любого домена в сети. Любой домен может также быть связан мостом с внешними проводными или беспроводными сетями (рис. 1).

G.hn — сеть по любой проводке

Рис. 1. Модель сети G.hn, структуры доменов и эталонная модель протокола узла

Пример домашней сети представлен на рис. 2. Сеть включает три домена в соответствии с типом проводки: коаксиальный кабель, телефонная линия и электропроводка. Каждый домен управляется собственным DM. Внешними сетями являются WLAN, USB2, Ethernet и домашняя сеть доступа. Домашний шлюз (residential gateway) соединяет коаксиальный домен с доменом по электропроводке и подсоединяет сеть G.hn к внешним сетям. Каждый узел G.hn конфигурируется для работы через среду, к которой он подключен, и может связываться прямо с любым другим узлом в собственном домене и через междоменные мосты с узлами в других доменах. Коммуникации с узлами внешних сетей, включающих широкополосную сеть доступа, осуществляются через домашний шлюз.

G.hn — сеть по любой проводке

Рис. 2. Пример топологии домашней сети, ассоциированной с сетью доступа

Узлы в домене могут связываться друг с другом прямо или через один выделенный ретрансляционный узел, называемый точкой доступа домена (domain access point). Узлы, которые невидимы DM, координируются через узел DM-proxy, назначаемый DM. Взаимно невидимые узлы могут связываться посредством ретрансляторов.

Координация между доменами

Доменам в одной и той же сети может понадобиться взаимная координация, чтобы избежать излишних перекрестных наводок друг от друга (например, домен на электропроводке часто создает помехи домену на телефонной линии). За координацию между доменами отвечает глобальный мастер (GM) (см. рис. 1). GM собирает статистику от доменов, определяет подходящие параметры для каждого (мощность передачи, согласование по времени, частотный план и т. п.) и направляет их мастерам доменов. Каждый DM предписывает эти параметры всем узлам своего домена.

Взаимодействие с другими сетями

Когда несколько сетей разделяют общую среду передачи и полосу частот, желательно ограничить их взаимные помехи, чтобы они могли работать одновременно с допустимой потерей производительности. Это обеспечивается механизмами сосуществования. Эти механизмы, в частности, включают взаимную координацию передачи и разделения ресурсов в случае, если сеть G.hn развернута в одном доме или офисе. При наличии коаксиальной системы, использующей радиочастоты, сосуществование обеспечивается за счет сдвига частот и перевода всех узлов на другой радиочастотный канал. Эта операция выполняется DM. Есть еще ряд механизмов для других ситуаций, на которых здесь останавливаться не будем.

Вопросы безопасности

Поскольку предполагается, что G.hn будет использовать разделяемую среду передачи, такую как линии электропроводки и коаксиальный кабель, модель угроз включает два типа: внешние и внутренние. В обоих случаях ставится цель защититься от атак, используя разумно допустимые вычислительные ресурсы, но без доступа внутрь работающих узлов.

Внешняя угроза предполагает, что злоумышленник способен подслушивать трафик (пакеты) внутри сети, но с учетными данными вне сети. Внутренняя угроза исходит от законного пользователя сети, который имеет незаконный интерес в сообщениях другого пользователь или доступ к конкретному клиенту сети. В случай невидимых узлов, связь между двумя конкретными узлами может осуществляться через транзитный узел, вызывая угрозу «атака посредника» (man-in-the middle threat).

Что касается внешних угроз, то G.hn определяет процедуру аутентификации на основе алгоритма Диффи-Хеллмана и алгоритма Counter with Cipher Block Chaining-Message Authentication (CCM), который использует AES-128. Против внутренних угроз, характерных для публичных инсталляций, G.hn определяет попарную безопасность: уникальный ключ шифрования, который неизвестен всем остальным, присваивается каждой паре связанных узлов. Попарная безопасность обеспечивает конфиденциальность между пользователями внутри сети и образует еще один уровень защиты от злоумышленника, который проник через контроль доступа в сеть. Ожидается, что степень безопасности в G.hn такая же или сильнее, чем это определено в самой последней спецификации для WLAN IEEE 802.11n.

В заключение можно отметит следующее. Стандарт G.hn рекомендован к применению по всему миру. Его основная часть определяет характеристики, которые являются общими для всех регионов, тогда как нормативные региональные приложения регулируют специфику разных регионов. Стандарт обеспечивает полную интероперабельность между узлами, независимо от типа проводки и региона, где она была произведена.

Предполагается, что G.hn будет служить технологией следующего поколения для домашних сетей, работающих на проводках всех типов, используя при этом единый трансивер с несколькими программируемыми параметрами. Стандарт предоставляет решение для публичных и индивидуальных инсталляций. Он должен проложить путь для успешного распространения проводных домашних сетей по всему миру.

Ожидается, что по производительности он превзойдет существующие технологии домашних сетей благодаря более широкой полосе пропускания (вплоть до 100 МГц), улучшенному прямому исправлению ошибок (FEC), гибкой схеме модуляции (до 12 бит/поднесущую) и эффективному методу доступа к среде. В подходящих средах G.hn может обеспечить битрейт 1 Гб/с. Утилизация спектра улучшена посредством множественного плана использования частотных полос. Более того, стандарт определяет полный набор возможностей, которые способствуют сосуществованию с соседними G.hn-сетями и не-G.hn-сетями, с любительскими радиочастотами и с системами DSL.

+22
голоса

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT