其它區域網路技術

1. 第 5 章 其它區域網路技術

2. 本章重點 • 5-1 HomePNA 簡介 • 5-2 HomePlug 簡介 • 5-3 VLAN

3. 其它區域網路技術 • 先前所討論的區域網路, 都是以乙太網路為重心。雖然它的確是目前最受歡迎的區域網路, 但是許多人便因此產生『區域網路就是乙太網路』的錯誤觀念！為了避免這種以偏概全的誤解, 本章將再介紹以下幾種網路技術： • HomePNA 網路 • HomePlug 網路 • VLAN • 希望讀者看完本章後, 能對區域網路有更廣泛而全面的認識。

4. 5-1 HomePNA 簡介 • 近年來, 區域網路已經褪去設備昂貴、技術艱深的色彩, 開始走入一般家庭環境, 因此『家庭網路（Home Network）』的興起便成為一股趨勢。 • 所謂『家庭網路』泛指應用於家庭或 SOHO 族工作室的網路技術, 通常具備以下特色： • 毋須佈線：家庭的格局規劃不比公司, 鮮少會使用高架地板或輕鋼架天花板, 以預留管線行走空間。因此若要施工佈線, 往往得穿牆鑿壁、破壞裝潢, 這當然難以被大眾接受。所以家庭網路的第一口號就是－No New Wires！－不要另外佈線, 沿用既有線路。

5. HomePNA 簡介 • 價格便宜：消費者永遠會精打細算, 在價格與效能之間選擇最符合經濟效益的方案。既然家庭網路想要普及到一般家庭中, 它的價格當然要平民化。 • 互通性高：在家庭網路環境裡, 可能必須連接桌上型電腦、筆記型電腦、PDA 、電視遊樂器、資訊家電等等設備, 因此要具備與多種介面互相交換資訊的能力。

6. HomePNA 簡介 • 以最近的發展來看, 使用電話線傳輸的 HomePNA 與使用電源線傳輸的HomePlug, 這兩種技術都已經有產品上市, 較有可能成為家庭網路的主角。 • 因此本節先介紹 HomePNA, 下一節再介紹 HomePlug, 讓讀者對這兩種方興未艾的技術有概括性的認識。

7. 5-1-1 HomePNA 的發展 • HomePNA 是 Home Phonel ine Networking Alliance（家庭電話線網路聯盟）的簡稱。 • 該組織於 1998 年成立, 致力於開發利用電話線架設區域網路的技術。 • 其創始會員包括 Intel 、IBM 、HP 、AMD 、Lucent 和 3Com 等等知名企業。 • HomePNA 最初提出的 1.0 版規格, 傳輸速率只有 1 Mbps, 未獲廠商青睞, 因此市面上很少有這類產品。到了 2.0 版, 傳輸速率提升為 10 Mbps, 可連接 25 部裝置, 最大傳輸距離為 1000 英呎（約 305 公尺）。

8. HomePNA 的發展 • 這樣的規格足以應付一般家庭網路的需求, 才逐漸被大眾接受。到了 2003 年所推出的 3.0 版規格, 更將傳輸速率大幅提昇到 128 Mbps, 而且還預留擴充規格（Optional Extensions）, 可進一步加速到240 Mbps 。 • 目前的最新規格為 2006 年 12 月所推出的 3.1 版, 其傳輸速率可達 320Mb p s , 可讓家中的電腦在傳輸多媒體資料時順暢不延遲。不過目前市場上的HomePNA 產品, 大多數還只是符合 2.0 版的規格。

9. HomePNA 的發展 • 許多使用者初次接觸 HomePNA 產品時, 都會擔心同一件事：會不會影響電話、傳真機、ADSL 的運作呢？ • 雖然電話、傳真機、ADSL 和 HomePNA 都是在電話線上傳送電子訊號, 可是由於彼此所使用的頻寬都不同, 所以不會互相干擾！換言之, 當您用電話線架設了 HomePNA 網路之後, 可以一邊傳輸資料、一邊講電話或發送傳真, 甚至同時使用 ADSL 上網！

10. HomePNA 的發展 • 關於 HomePNA 的其它資訊, 請瀏覽 http://www.homepna.org 網站。

11. 5-1-2 HomePNA 的應用範例 • 由於 HomePNA 卡的安裝與設定, 都和乙太網路卡沒有差別, 相信大多數的讀者都能勝任愉快。但是許多人反而在接線時容易混淆, 不確定該怎麼連接。 • 因此以下便以圖解說明常見的家庭網路環境的連接方式： • 架設單純的 HomePNA 網路 假設各個房間已經預留了電話線路, 只要直接利用這些線路就能迅速架設起HomePNA 網路。

12. HomePNA 的應用範例

13. HomePNA 的應用範例 • 與 ADSL 整合 目前許多家庭都使用 ADSL 連接到網際網路, 倘若家庭內的多部電腦要透過HomePNA 網路連接, 則線路示意圖如下。

14. HomePNA 的應用範例

15. HomePNA 的應用範例 • 與傳統數據機整合 即使採用傳統數據機撥接這麼古老的上網方式, HomePNA 仍然能與它整合, 其連接示意圖如下。

16. HomePNA 的應用範例

17. HomePNA 的應用範例 • 與乙太網路整合 倘若部分電腦已經有了乙太網路卡, 仍然可以讓這些電腦連接到 HomePNA 網路。但是乙太網路和 HomePNA 畢竟是截然不同的兩種技術, 因此在兩者之間必須加裝一個橋接器（Bridge）執行訊號轉換工作, 其連接示意圖如下。

18. HomePNA 的應用範例

19. 5-2 HomePlug 簡介 • 在家庭網路剛萌芽時, 就有廠商研究利用家家戶戶必備的電源線來傳送資料,可是宥於當時的技術障礙和規格分歧, 一直未能推出商業化的產品。 • 直到 2000 年3 月, 由 Cisco 、HP 、Motorola 、Intel 等數十家企業共同成立 HomePlug Powerline Alliance（家庭電源線網路聯盟）之後, 以電源線架設區域網路的構想終於有了一致的標準和具體的進度。 • 該聯盟隨後在 2001 年 6 月發表電源線網路的第一份標準規格－HomePlug 1.0, 並於 2005 年提出較高速的 HomePlug AV 。

20. HomePNA 的應用範例 • 其實在 2007 年還有發表 HomePlug Command & Control (HPCC) 規格, 不過這是一個強調低速、低成本的技術, 主要應用於如家庭照明、保全系統等控制, 不適合於電腦資料傳輸。

21. 5-2-1 HomePlug 網路運作原理 • 當 HomePlug 網路的傳送端電腦送出訊號時, 通常先透過乙太網路卡傳到HomePlug 橋接器,再由 HomePlug 橋接器將乙太網路訊號轉換之後加入電源線中；而接收端電腦也同樣先透過HomePlug 橋接器, 將電源線上的訊號還原為乙太網路訊號, 才能用乙太網路卡接收。 • 其傳送示意圖如下。

22. HomePlug 網路運作原理

23. HomePlug 網路運作原理 • 由以上的說明可知, HomePlug 網路的每一部電腦都必須配備一部 HomePlug 橋接器, 執行訊號轉換工作。大體來說, HomePlug 網路就像是『使用電源線的乙太網路』。 • 不過 HomePlug 橋接器也可以採用 USB 介面連接電腦, 如此一來便毋需乙太網路卡。

24. 5-2-2 HomePlug 網路的規格與競爭力 • HomePlug 1.0 的最高傳輸速率為 14 Mbps, 最大傳輸距離可達 300 公尺, 最多可連接 15 部電腦。從這些數據來看, 應該有實力與其它家庭網路技術（例如：HomePNA 2.0 和 802.11b 無線網路）一較長短。 • 目前 HomePlug AV 最高傳輸速率為 200Mpbs, 在 HomePlug 1.0 與 HomePlug AV 之間, 廠商又推出最高傳輸速率可達 56Mbps 與 85Mbps 的產品。但是理論與實況往往有些差距, 所以我們來看看 HomePlug 的競爭力究竟能否與對手匹敵。

25. HomePlug 的實際傳輸效率 • 若是單從規格上的最大傳輸速率來看, HomePlug 1.0 略勝於 HomePNA 2.0 的 10 Mbps 和 802.11b 的 11 Mbps 。 • 但是根據國外網站公布的測試報告,HomePlug 的實際傳輸速率卻低於 HomePNA 2.0 和 802.11b, 由於其中的測試細節頗為繁瑣, 因此我們不多著墨, 請讀者自行瀏覽 http://reviews.cnet.com/ 並搜尋"powerline " 與" homepna " 關鍵字。

26. HomePlug 的實際傳輸效率 • 不過一般認為, 在現實的電源環境裡,HomePlug 會受到導線材質、雜訊、佈線施工方式等等因素的干擾, 所以傳輸速率會打些折扣。 • 例如 HomePlug 1.0 理論值為 14Mbps, 實際傳輸約為 5.2Mbps,而 HomePlug AV 理論值為 200Mbps, 實際傳輸約為 48.5Mbps。

27. HomePlug 網路的優勢 • 雖然 HomePlug 在傳輸速率上屈居下風, 但它仍擁有以下值得重視的優勢： • 安裝容易 只要先以網路線連接乙太網路卡和 HomePlug 橋接器, 再將 HomePlug 橋接器的電源線插到電源插座, 就完成了安裝。真的很難找到更簡單的安裝方式了。而且目前市面上可以買到的 HomePlug 產品也比 HomePNA 多。

28. HomePlug 網路的優勢

29. HomePlug 網路的優勢 • 沒有如同 802.11b/g 的通訊死角 802.11b/g 無線網路最為人所詬病的缺點, 便是容易有通訊死角。位於這些死角的裝置所收到的訊號, 通常微弱到難以辨識, 自然也就無法建立連線。而HomePlug 網路就不會有這個問題。 • 關於 802.11b/g 的細節, 請參考第 7-3 節。

30. HomePlug 網路的優勢 • 未來將普及到家電產品 家庭電源線網路聯盟正持續發展新的規格, 打算將 HomePlug 技術應用到家電中。舉例來說, 使用者可以將硬碟的 MP3 檔案, 傳送到支援 HomePlug 規格的家用音響, 該音響便能播放所收到的 MP3 檔案；或者是將影像檔傳送到支援HomePlug 規格的電視, 便能利用電視來展示商品型錄。倘若這些深具潛力的應用能及早實現, 必定會使 HomePlug 的前景一片光明。

31. HomePlug 網路的優勢

32. 5-2-3 HomePlug 網路的應用範例 • 目前 HomePlug 網路主要仍與乙太網路相互結合, 以下列出其中 3 種運作架構： • 建立單純的 HomePlug 網路

33. HomePlug 網路的應用範例

34. HomePlug 網路的應用範例 • 透過集線器（或交換器）連接乙太網路

35. HomePlug 網路的應用範例 • 透過 ADSL 數據機連接網際網路

36. HomePlug 網路的應用範例 • HomePlug 除了與乙太網路相結合外, 業者也期望未來的智慧家電都能透過HomePlug 相互連線－只要將這些智慧家電的電源線插上電源插座, 就同時有了電力與 HomePlug 網路連線, 讓您得以透過網路監看並遙控這些家電的運作。 • 國內目前有經濟部工業局發起的電力線上網科專計畫, 由固網業者拉光纖到社區大樓的電力室, 透過交換器連接後, 即可讓社區用戶以家中的電力線直接上網。但此實驗成果在 2009 年 9 月才驗收, 是否會商業化運作仍難預料。

37. 5-3 VLAN • VLAN (Virtual LAN, 虛擬區域網路) 其實可說是交換式技術的進階應用。原本的交換式技術只能提供兩個 Port 互傳資料, 但是 VLAN 將應用範圍大幅地延展開來, 不但增進整體效益, 更方便管理。 • 早期各家廠商交換器的 VLAN 功能都是使用自有的技術來實做, 故不同廠商間的產品就無法相容。後來 IEEE 提出了802.1Q 的標準來解決此問題, 只要您購買的交換器符合此標準, 即便是不同廠牌的交換器也可以使用 VLAN 互連。

38. VLAN • 一般來說, VLAN 具有 3 個主要的功能： • 隔離廣播封包：將交換器上的連接埠賦予不同的 VLAN ID (VLAN Identifier,VLAN 識別碼), 有相同的 VLAN ID 代表隸屬於相同的 VLAN 群組。當廣播封包在傳送時, 便只會在該連接埠所屬的群組內傳送, 不同群組的連接埠不會收到這個封包, 如此可以減少不必要的干擾。

39. VLAN • 除了以連接埠編號來設定外, 有的交換器可使用 IP 位址或網路卡的 MAC 位址來設定VLAN ID 。

40. VLAN • 突破實體位置限制,便於管理：無論電腦的實體位置在何處,具有相同 VLAN ID 的電腦就屬於相同群組, 方便管理及配置硬體設備。

41. VLAN • 限制存取, 提高安全性：將多個交換器分割成不同的群組, 並且限制不同群組間的資料存取權限, 提高管理的安全性。 • 以下圖為例, 便是設定：『A 群組不能存取 B 群組的資料, 但是 C 群組則可以存取 B 群組的資料』。套用到現實環境, 我們可以限制『總經理室』可以存取『會計部』的資料, 但『行銷部』則否。

42. VLAN

43. VLAN • VLAN 是針對 OSI 第二層 (鏈結層) 所發展的技術, 但因為需求及競爭的關係,各家廠商也都各自研發第三層以上的技術。像是以封包類型、IP 位址、TCP 連接埠...等方式來分割的 VLAN, 不過因為是各廠商獨自發展, 所以不同廠牌間的產品不一定能相容。