Allion Labs / Wesley Chen

隨著使用者對於智慧家庭多元化應用以及4K/8K影音需求大增,家庭網路在佈建上更需仰賴傳輸效能佳且穩定的網路傳輸技術;Wi-Fi是現今最常見、亦是多數家庭必備的的無線網路傳輸方式,然而,由於家戶格局及隔間材質的差異,Wi-Fi訊號多少會受到不同程度的影響,導致涵蓋率縮小或是傳輸能力降低。部分進階的使用者會採用無線中繼模式來延伸訊號的涵蓋範圍,但是佈建的位置周遭還是需要有網路傳輸埠提供給中繼器作延伸,若是採用Wi-Fi訊號橋接的方式則會面臨傳輸效能減半的劣勢。

有鑑於此,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)制定了一套有線高速網路技術標準,推廣高效能家用網路G.hn(Giga Home Network)技術的應用,用戶端可透過現成的電力線作為網路連線,即能達成Gigabits等級的傳輸速度。

圖1:G.hn家庭網路佈線

G.hn本身的技術發展目的在擴展用戶現有的電力線、同軸電纜、電話線或是光纖線纜的使用範圍,讓現有的線路使用性提升,以因應家庭用途的網路接取需求,而其中最方便的當然是利用家家戶戶的電力線網作為網路串連的媒介。然而,由於從電力廠供給到用戶屋內的電力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。所幸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,達到十分好的傳輸效果。

 

電力線網路擁有簡單便利優勢 卻也存在潛在風險

簡單來說,電力線擁有高速傳輸以及實體線纜穩定性的特性,能夠讓用戶直接沿用家裡的各式既有線纜來佈建網路環境,可視為一個簡單、便利的網路選擇,然而,電力線網路亦存在一些潛在風險進而影響網路效能:

1. 電力線網路適配器需要成對使用,所以在初始配對是否容易上手將會是使用者關注的焦點

2.一般而言,電纜為開放線路,未加密的連線極有可能造成信號遭受攔截破解,亦或是外來節點擅自加入私人網路

3.供電線纜除了必須乘載網路用的封包訊號,另還有各式各樣電器串聯所產生的噪訊

 

有線傳輸測試大躍進  HGF與BBF共同推出TR-208測試方案

因應上述有線傳輸帶來的潛在風險,HGF(HomeGrid Forum)除了在積極推廣G.hn認證測試之餘,現更與寬頻論壇(Broadband Forum;BBF)跨界合作,共同制定TR-208測試方案,能夠針對採用G.hn技術的產品傳輸品質,提供給網通業者、智慧裝置廠商、電信商以及測試實驗室有所依循的標準驗證方案。

目前TR-208是以「電力線」的傳輸品質而開發的測試方案,筆者相信HGF與BBF將會持續針對不同材質的線纜,推出其他相對應的測試方案,若讀者對TR-208完整測試方案有興趣,可至下列網站連結下載:https://www.broadband-forum.org/testing-and-certification-programs/in-home-network-testing

TR-208測試範疇與測試要點 

身為全球唯一G.hn產品認證測試實驗室的百佳泰,亦善加利用專業測試技術能量,將透過本文分享TR-208測試涵蓋內容(見表1)以及幾項測試要點供大家參考。

TR-208測試範疇 

Category Family
Throughput Performance Rate vs Attenuation
Bidirectional Traffic
Neighbouring Networks Rate in NN Conditions
Admission in NN Conditions
PSD Measurements Validation of PSD
Notches
Noise Immunity Noise Immunity
Topology Network Setup
Relay
Traffic Latency
Bursts
Flow Maintenance
Throughput
Security Access control
P2P Encryption 
QoS QoS
Multinode Performance Multinode Performance

表1:TR-208測試涵蓋內容

TR-208重點測試項目

針對傳輸效能,筆者挑選幾個重點項目以及相對應的測試結果,望能夠協助讀者更加了解TR-208測試方案。

1.Throughput Performance

主要是檢視G.hn產品在不同的傳輸協議以及不同線路訊號衰減狀態下的傳輸效率。從下圖可得知,相較其他品,產品B的表現能力最佳,在不同的訊號強度下,皆有較好的傳輸表現力。

                                                                                圖2:Throughput Performance測試結果

Throughput Performance除了可運用在競爭者分析之外,廠商也必須依據G.hn產品在電力線上的規範(見表2),來檢視產品測試結果是否符合G.hn規範的效能。

For interface of 1G Base-T 8dB 20dB 50dB 70dB
100 MHz @ 1518 Bytes 627 627 601 304
100 MHz @     64 Bytes 285 285 285 251
50 MHz @   1518 Bytes 356 357 245 103
50 MHz @      64 Bytes 190 190 184 95

表2:G.hn電力線規範

而G.hn規範在制訂上是十分嚴謹的,若是對照真實生活(例如在電線迴路與迴路連接處)訊號衰減70 dB狀態下,不論傳輸的Frame Size是1518 Bytes或是64Bytes,網速皆高過Netflix對網路速度的建議,這表示若產品有通過TR-208測試,原則上是可以達到一般使用者對家庭影音需求,可以正常播放電影與節目。

  • 5 Mbps—需要的寬頻連線速度
  • 5 Mbps—建議的寬頻連線速度
  • 0 Mbps—標準畫質建議網速
  • 0 Mbps—高畫質建議網速
  • 25 Mbps—超高畫質建議網速

在深度介紹第1個測項之後,為了不耽誤大家過多閱讀時間,筆者將加快速度介紹後面幾個測項,若您對TR-208測試服務有興趣,可逕自聯繫百佳泰我們將更進一步與您分享細節。

2.Neighbouring Networks

檢視G.hn產品在同一個電力線環境中,不同網路群組(例如員工用內網與外來賓客使用的外網)同時工作時,是否會互相造成干擾或影響,造成傳輸效能下降。

3.PSD Measurement

檢視產品的電力線輸出功率頻譜密度是否符合ITU-T標準所規範,若大於規範容易造成安規問題。

                                                                                      圖3:PSD Measurement測試結果

4.Traffic

透過由IETF組織訂定的RFC2544驗證標準,來驗證G.hn產品在不同Frame Size下,在零誤碼率(沒有任何Frame loss意即封包不出錯)的情況下,可傳送的最大傳輸速率。

                                                                                                 圖4:Traffic測試結果

5.Multinode Performance

G.hn網路架構最多可允許擁有8個節點,Multinode Performance旨在測試單一節點同時對多個節點進行資料傳輸時,單一節點的傳輸效能。

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綜合上述,足以證明百佳泰專業團隊,已具備熟稔的TR-208測試方案掌控度,除了TR-208,百佳泰另可提供由Broadband Forum近期推出室內Wi-Fi性能測試標準的TR-398測試服務,將針對G.hn Wi-Fi Extender的無線路由器端提供指標性能參考依據,以確保其Wi-Fi效能,協助廠商在激烈的同類別產品競爭中,提升品質,贏得品牌口碑,強佔市場先機。

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