G.hn

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ITU-T ホームネットワークの推奨事項
一般名 推奨事項
HomePNA 2.0 G.9951、G.9952、G.9953
HomePNA 3.0 G.9954(02/05)
HomePNA 3.1 G.9954(01/07)
G.hn G.9960、G.9961
G.hn-管理 G.9962
G.hn-mimo G.9963
G.hn-psd G.9964
G.vlc G.9991
G.cx G.9972
G.hnta G.9970
G.dpm G.9977
G.sa G.9978
G.cwmp(TR-069) G.9980

G.hnは、最大2 Gbit / sのデータレートで、電話線同軸ケーブル電力線プラスチック光ファイバーの4種類のレガシーワイヤで動作するホームネットワークの仕様です単一のG.hn半導体デバイスは、サポートされているホームワイヤタイプのいずれかを介してネットワークを構築できます。マルチワイヤ規格のいくつかの利点は、(顧客の自己インストールを可能にすることにより)サービスプロバイダーの機器開発コストと展開コストが低くなることです。[1]

歴史

G.hnは、国際電気通信連合の電気通信標準化セクター(ITU-T )の下で開発され、HomeGridフォーラムおよび他のいくつかの組織によって推進されました。2009年10月9日に承認を受けたITU-T勧告(ITUの標準用語)G.9960 [2]は、G.hnの物理層とアーキテクチャを指定しました。データリンク層(推奨G.9961)は2010年6月11日に承認されました。[3]

これらのインターフェースのうちの2つの作成者である主要なプロモーターであるCEPCA、HomePNA、およびUPAは、2009年2月に標準の最新バージョンの背後で団結しました。[4]

ITU-Tは、多入力多出力(MIMO)テクノロジーを使用してテクノロジーを拡張し、データレートと信号距離を向上させました。[5]この新機能は、G.9963勧告の下で2012年3月に承認されました。

メインのG.9960 / G.9961の修正により、基本標準に新しい機能が追加されました。

  • 隣接ドメインの干渉軽減(分散NDIM)
  • 省電力モード
  • PSD管理
  • 新しい伝送プロファイル
  • レイヤ2構成管理プロトコルLCMP

技術仕様

技術概要

G.hnは、高速フーリエ変換(FFT)直交周波数分割多重(OFDM)変調と低密度パリティチェックコード(LDPC)前方誤り訂正(FEC)コードに基づく単一の物理層を指定します。G.hnには、アマチュア無線帯域やその他の認可された無線サービスとの干渉を回避するために、特定の周波数帯域にノッチを付ける機能が含まれています。G.hnには、従来のホームネットワークテクノロジー[6]や、ホームへのアクセスに使用さ れるVDSL2や他のタイプのDSLなどの他の有線システムとの干渉を回避するメカニズムが含まれています。

OFDMシステムは、送信信号を複数の直交サブキャリアに分割します。G.hnでは、サブキャリアのそれぞれがQAMを使用して変調されます。G.hnでサポートされる最大QAMコンスタレーションは4096-QAM(12ビットQAM)です。

G.hnメディアアクセス制御は、時分割多元接続(TDMA)アーキテクチャに基づいており、「ドメインマスター」は、「ドメイン」内の1つ以上のデバイスで使用できる送信機会(TXOP)をスケジュールします。TXOPには次の2つのタイプがあります。

  • 期間が固定され、送信機と受信機の特定のペアに割り当てられる、競合のない送信機会(CFTXOP)。CFTXOPは、サービス品質(QoS)の保証を必要とする特定のアプリケーションにTDMAチャネルアクセスを実装するために使用されます。
  • ネットワーク内の複数のデバイス間で共有される共有送信機会(STXOP)。STXOPはタイムスロット(TS)に分割されます。TSには2つのタイプがあります。
    • チャネルアクセスを渡す「暗黙の」トークンパッシングを実装するために使用される競合のないタイムスロット(CFTS) 。G.hnでは、一連の連続したCFTSが多数のデバイスに割り当てられます。割り当ては「ドメインマスター」によって実行され、ネットワーク内のすべてのノードにブロードキャストされます。別のデバイスがチャネルの使用を終了した後に送信できるデバイスを指定する事前定義されたルールがあります。すべてのデバイスが「次は誰」であるかを知っているため、デバイス間で「トークン」を明示的に送信する必要はありません。「トークンを渡す」プロセスは暗黙的であり、チャネルアクセス中に衝突が発生しないようにします。
    • CSMA / CARPチャネルアクセスの実装に使用される競合ベースのタイムスロット(CBTS) 。一般に、CSMAシステムは衝突を完全に回避することはできないため、CBTSは、厳密なサービス品質要件がないアプリケーションにのみ役立ちます。

各メディアの最適化

G.hnのほとんどの要素は、標準でサポートされている3つのメディアすべて(電力線、電話回線、同軸ケーブル)に共通ですが、G.hnには、各メディアのメディア固有の最適化が含まれています。これらのメディア固有のパラメータには、次のものがあります。[7]

  • OFDMキャリア間隔:同軸で195.31 kHz、電話回線で48.82 kHz、電力線で24.41kHz。
  • FECレート:G.hnのFECは、コードレート1 / 2、2 / 3、5 / 6、16 / 18、および20/21で動作できます。これらのレートはメディア固有ではありませんが、よりクリーンなメディア(同軸など)ではより高いコードレートが使用され、電力線などのノイズの多い環境ではより低いコードレートが使用されると予想されます。
  • 自動再送要求(ARQ)メカニズム:G.hnは、ARQ(再送信)の有無にかかわらず操作をサポートします。これはメディア固有ではありませんが、ARQを使用しない操作は、よりクリーンなメディア(同軸など)に適している場合がありますが、ARQの操作は、電力線などのノイズの多い環境に適しています。
  • 電力レベルと周波数帯域:G.hnは、メディアごとに異なる電力マスクを定義します。
  • MIMOサポート:推奨事項G.9963には、物理​​的に利用可能な場合、複数のACワイヤ(フェーズ、ニュートラル、グラウンド)を介してG.hn信号を送信するための規定が含まれています。[5] 2016年7月、[8] G.9963が更新され、ツイストペアでのMIMOサポートが追加されました。

セキュリティ

G.hnは、 CCMPプロトコルを使用したAdvanced Encryption Standard(AES)暗号化アルゴリズム(128ビットキー長)を使用して、機密性とメッセージの整合性を確保します。認証鍵交換は、ITU-T勧告X.1035に従って行われます。[9]

G.hnは、ドメイン内のポイントツーポイントセキュリティを指定します。これは、送信機と受信機の各ペアが、同じドメイン内の他のデバイスによって共有されない一意の暗号化キーを使用することを意味します。たとえば、ノードAliceがノードBobにデータを送信する場合、ノードEve(AliceおよびBobと同じドメイン内)は通信を簡単に盗聴することができません。[10]

G.hnは、1つのデバイスが1つのノードからメッセージを受信し、同じドメイン内のさらに離れた別のノードにメッセージを配信できるリレーの概念をサポートしています。リレーは、産業用またはユーティリティアプリケーションで見られるような、長距離をカバーする必要がある複雑なネットワークトポロジを持つアプリケーションにとって重要になります。リレーは送信元アドレスとターゲットアドレスを読み取ることができますが、本文がエンドツーエンドで暗号化されているため、メッセージのコンテンツを読み取ることはできません。

プロファイル

G.hnアーキテクチャには、プロファイルの概念が含まれています。プロファイルは、複雑さのレベルが大幅に異なるG.hnノードに対応することを目的としています。G.hnでは、複雑度の高いプロファイルは複雑度の低いプロファイルの適切なスーパーセットであるため、異なるプロファイルに基づくデバイスは互いに相互運用できます。[11]

複雑度の高いプロファイルに基づくG.hnデバイスの例は、レジデンシャルゲートウェイまたはセットトップボックスです。複雑度の低いプロファイルに基づくG.hnデバイスの例は、ホームオートメーション、ホームセキュリティ、スマートグリッドデバイスです。

スペクトル

次の図に示すように、G.hnスペクトルは媒体によって異なります。

G.hnスペクトルの使用法

プロトコルスタック

G.hnプロトコルスタック

G.hnは、 OSIモデルに従って、物理層とデータリンク層を指定します。[7]

  • G.hnデータリンク層(推奨事項G.9961)は、次の3つのサブ層に分かれています。
    • アプリケーションプロトコルコンバージェンス(APC)レイヤー。上位レイヤー(アプリケーションエンティティ)からフレーム(通常はイーサネット形式)を受け入れ、それらをG.hn APCプロトコルデータユニット(APDU)にカプセル化します。各APDUの最大ペイロードは214バイトです。
    • 暗号化集約セグメンテーション、および自動再送要求を担当する論理リンク制御(LLC このサブレイヤーは、直接接続を介して通信できない可能性のあるノード間のAPDUの「リレー」も担当します。
    • チャネルアクセスをスケジュールするメディアアクセス制御(MAC)。
  • G.hn物理層(推奨事項G.9960)は、次の3つのサブ層に分かれています。

PMDサブレイヤーは、G.hnスタック内で「メディアに依存する」唯一のサブレイヤーです(つまり、一部のパラメーターは、電力線、電話回線、同軸ケーブルなど、メディアごとに異なる値を持つ場合があります)。残りのサブレイヤー(APC、LLC、MAC、PCS、およびPMA)は、「メディアに依存しない」ものです。

アプリケーションエンティティとデータリンク層の間のインターフェイスは、Aインターフェイスと呼ばれます。データリンク層と物理層の間のインターフェイスは、Medium Independent Interface(MII)と呼ばれます。物理層と実際の伝送媒体の間のインターフェースは、Medium Dependent Interface(MDI)と呼ばれます。

ステータス

勧告G.9960は、2009年10月の研究グループ15本会議で承認されました。[12]

勧告G.9961は2010年6月11日に承認を受けました。[3] その会議中に、規制への適合性に関する懸念が提起され、通過帯域(100 MHz〜200 MHz)を排除し、ベースバンドの動作スペクトル(100 MHz〜80 MHz)。改正に含まれるその他の変更には、会議で提起された規制上の苦情に対応するための送信電力の削減が含まれていました。2011年6月、ITU-T、ITU-R、およびその他の組織が開催した合同フォーラムで、「ITU-T G.hnは、電磁両立性(EMC)と、考慮されているものをはるかに超える緩和技術を備えていると見なされました。無線サービスを保護するために不可欠」、そしてその「[13]

2010年10月、Sigma Designsは、CG5110と呼ばれる最初のG.hn準拠のチップセットを発表しました。[14] 2011年1月、LantiqはHNX176およびHNX156と呼ばれるG.hn準拠チップのファミリーを発表しました。[15]

2011年6月、4つのシリコンベンダー(Lantiq、Marvell Semiconductor、Metanoia、Sigma Designs)が、HomeGrid Forum、Broadband Forum、およびITUが主催するジュネーブでのオープンな相互運用性プラグフェストへの参加を発表しました。[16]

HomeGridフォーラムは、2012年1月10〜13日にCESでG.hnの相互運用性の世界初のライブ公開デモンストレーションを披露しました。HomeGridフォーラムのメンバーであるLantiq、Marvell、Metanoia、およびSigma Designsが参加し、実際のG.hn機能を強調しました。[17]

2012年12月、マーベルとホームグリッドフォーラムは、最初のコンプライアンス認定G.hnシリコンを発表しました。[18] [19]

それ以来、ZTE、Zowee Smart Manufacturing Co、Zinwell Corporation、Sendtek Corporation、Prime Electronics&Satellitics Inc、Netbit Electronics、Huawei Technologies、HOMA Technologies JSC、devolo AG、D-Linkなどの認定製品の数が大幅に増加しています。 Corporation、Comtrend Corporation、CIG、ARRIS Solutions、ActiontecElectronics。[20]

サポート

HomeGridフォーラム

HomeGrid Forumは、G.hnを宣伝する非営利の業界団体です。[21] HomeGridフォーラムは、技術およびマーケティングの取り組みを提供し、[1] G.hn準拠製品の認証と相互運用性に取り組み、補完的な業界提携と協力しています。[4]

HomeGridフォーラムのメンバーは次のとおりです。[22]

  • プロモーター:
    • AT&T
    • バイエルンヴェルク[23]
    • CenturyLink
    • チャイナテレコム[24]
    • チャイナユニコム[25]
    • ISSI
    • KT株式会社
    • 中華電信
    • リバティグローバル[26]
    • MaxLinear
    • Telus
    • ベライゾン
  • 寄稿者:
    • 3 Rivers Communications
    • BC工科大学
    • ベルエイリアン
    • ベルカナダ
    • 中国情報通信技術アカデミー(CAICT)
    • Connexion Technologies
    • 統合通信
    • DBS衛星サービス
    • devolo AG [27]
    • EATELCORP、Inc。
    • GVT
    • ハワイアンテレコム
    • ハイランドコミュニケーションサービス
    • ロジックコミュニケーション
    • ルツェルン大学(HSLU)
    • モアパバレー電話
    • MTCC
    • ニューホープ電話協同組合
    • ノースイーストルイジアナテレフォン株式会社
    • フォノスコープ
    • ランドルフテレフォンメンバーシップコーポレーション
    • 地方電話サービス株式会社
    • サンドイッチアイルズコミュニケーションズ
    • Smithville Telecom、LLC
    • タタスカイ株式会社
    • TBayTel
    • Telecom Italia SPA
    • トライアングルコミュニケーションズ
    • ブリティッシュコロンビア大学
    • マラガ大学
    • ヨハネスブルグ大学
    • ルール地方科学大学
    • ZHAW –チューリッヒ応用科学大学
  • 採用者:
    • Actiontec Electronics、Inc。
    • ARRIS Solutions、Inc。
    • Allion Labs、Inc。
    • CIG上海株式会社
    • COMTREND Corporation
    • ENPROTECH
    • HOMAテクノロジーズJSC
    • Methode Electronics
    • ノキア
    • SendTek Corporation
    • Technicolor USA、Inc。
    • Teleconnect GmbH
    • トライアックスA / S
    • UVAXコンセプト、SL
    • Xingtera Inc.

ベンダー

G.hnを宣伝するベンダーには、MaxLinearLantiqdevolo AG、マイクロプロセッサメーカーのIntel[28] システムオンチップベンダーのSigma Designs[29]、2013年1月に製品を発表したXingteraなどがあります。[30]

G.hnの相互運用性の最初のライブ公開デモンストレーションは、2012年1月10〜13日にCESで、Lantiq、Marvell Technology Group、Metanoia、およびSigmaDesignsによって示されました。[17]

サービスプロバイダー

2009年2月26日、HomePNAプレスリリースの一環として、AT&T ( U-Verse IPTVサービスの一部として有線ホームネットワークを利用)は、ITU-Tが開発した、ホームネットワークの標準を作成する作業へのサポートを表明しました。 G.hn. [31]

AT&TのようなサービスプロバイダーはG.hnを次のように宣伝しました:[32]

  • 配線の種類に関係なく、どの部屋にも接続できます。
  • お客様の自己インストールを有効にする
  • 組み込みの診断情報とリモート管理
  • 複数のシリコンおよび機器サプライヤー

ITU-T研究グループの活動に貢献している他のサービスプロバイダーには、 British Telecom[33] Telefónica、およびAT&Tが含まれます。

機器ベンダー

2008年4月、HomeGrid Forumの最初の発表で、サービスプロバイダー市場向けのセットトップボックスのメーカーであるEchostarは、統一された標準へのサポートを表明しました。 [34]

家電

2009年3月、Best Buy (米国最大家電製品小売業者)がHomeGrid Forumの取締役会に加わり、G.hnへの支持を表明しました[35]

家庭用電化製品の最大のメーカーの1つであるパナソニックは、HomeGridフォーラムの寄稿者でもあります。

アナリスト

2008年には、いくつかのマーケティング会社がG.hnを宣伝し、楽観的な予測を行いました。[36] [37] [38]

他の組織

2009年2月25日、以前は互換性がなかったテクノロジーを推進していた3つのホームネットワーキング組織(CEPCAHomePNAUniversal Powerline Association)が、Homegrid Forumと協力して、有線ホームネットワーキングの単一の次世代標準としてG.hnを推進することに合意したと発表しました。 、および市場に存在する既存の製品との共存を確保するために作業します。[4]

2008年10月、Continental Automated Buildings Association(CABA)とHomeGrid Forumは、消費者が既存の家庭用配線を使用してデバイスを接続し、革新的なアプリケーションを簡単に楽しめるようにするためのITU-TG.hnと連携したHomeGridForumの取り組みをサポートする連絡契約に署名しました。 。[39]

2009年7月、HomeGrid ForumとDLNAは、「2つの組織間のコラボレーションの準備を整え、DLNA認定の物理層テクノロジーとしてG.hnを承認する」という連絡協定に署名しました。[40]

2010年6月、ブロードバンドフォーラムとホームグリッドフォーラムは、G.hnテクノロジーを使用した製品のコンプライアンスおよび相互運用性テストプログラムを提供する契約に署名しました。ブロードバンドフォーラムは、HomeGrid ForumによるG.hn製品の検証、製品の適合性と相互運用性の促進をサポートし、HomeGridForum認定製品の市場投入までの合計時間を短縮するのに役立ちます。[41] 2011年5月、両組織は共同で最初のオープンG.hnプラグフェストを発表しました。[42]

関連規格

G.hntaとG.hnの関係

ITU G.9970(G.hntaとも呼ばれます)は、ITU-Tによって開発された推奨事項であり、ホームネットワークの一般的なアーキテクチャと、事業者のブロードバンドアクセスネットワークへのインターフェイスについて説明しています。

ITU G.9972(G.cxとも呼ばれます)は、ITU-Tによって開発された推奨事項であり、電力線配線上で動作可能なホームネットワークトランシーバーの共存メカニズムを指定しています。共存メカニズムにより、G.9972を実装するG.hnデバイスは、G.9972を実装し、同じ電力線配線で動作する他のデバイスと共存できます。

ITU G.9991 (G.vlcとも呼ばれます)は、LI -Fiなどのアプリケーションで使用される高速屋内可視光通信トランシーバーのPHYおよびDLLを指定するITU-Tによって開発された推奨事項ですG.vlcはG.hnのPHYとDLLを再利用し、両方のアプリケーションで同じチップを使用できるようにします。

アプリケーション

有線ホームネットワーキングテクノロジーの主な動機は、特にトリプルプレイサービス、 AT&TU-Verseなどの音声およびデータサービスの一部としてサービスプロバイダーによって提供された場合のIPTVでした。[43]ホームオートメーション需要側管理などのスマートグリッドアプリケーションも、複雑度の低いプロファイルを実装するG.hn準拠のデバイスの対象にすることができます。[44]

IPTV

多くの顧客の家では、インターネットアクセスを提供する住宅用ゲートウェイがIPTVセットトップボックスの近くに配置されていませんこのシナリオは、サービスプロバイダーが加入者ごとに複数のセットトップボックスを備えたサービスパッケージを提供し始めるため、非常に一般的になります。

G.hnは、既存の家庭用配線を使用して、住宅用ゲートウェイを1つ以上のセットトップボックスに接続できます。G.hnを使用すると、IPTVサービスプロバイダーは新しいイーサネットワイヤや802.11ワイヤレスネットワークをインストールする必要がありません。G.hnはあらゆる種類のホーム配線をサポートしているため、エンドユーザーはIPTVホームネットワークを自分でインストールして、サービスプロバイダーのコストを削減できます。[45]

ホームネットワーク

Wi-Fiテクノロジーは消費者向けホームネットワークで人気がありますが、G.hnもこのアプリケーションでの使用を目的としています。G.hnは、ワイヤレスの使用が不要な状況(たとえば、テレビやネットワーク接続ストレージデバイスなどの固定デバイスの接続)、または望ましくない状況(セキュリティ上の懸念から)の消費者にとって適切なソリューションです。実行可能ではありません(たとえば、ワイヤレス信号の範囲が限られているため)。

家電

家庭用電化製品(CE)製品は、Wi-Fi、Bluetoothイーサネットなどのテクノロジーを使用してインターネット接続をサポートできます。従来はコンピューターの使用に関連付けられていなかった多くの製品(TVやHi-Fi機器など)は、インターネットに接続するオプション、またはホームネットワークを使用してコンピューターに接続してデジタルコンテンツへのアクセスを提供するオプションを提供します。

G.hnは、高解像度テレビを表示できるCE製品への高速接続を提供することを目的としています

電源接続とデータ接続を統合することで、CEデバイスの潜在的なエネルギー節約が実現します。CEデバイス(ホームシアターレシーバーなど)がスタンバイまたは「ヴァンパイアパワー」で実行されることが非常に多いことを考えると、電源接続がデータ接続でもある場合、デバイスは住宅所有者にとって大きな節約になります。デバイスが表示されていないときに確実にオフにすることができます。任意のソース。

スマートグリッド

G.hnは、ACおよびDC電力線を含む配線で動作できるため、スマートグリッドアプリケーションに必要な通信インフラストラクチャを提供できます。包括的なスマートグリッドシステムでは、すべてのデバイスが省エネ戦略に参加できるように、家や建物のすべてのACコンセントに接続する必要があります。

2009年9月、米国国立標準技術研究所は、「NISTフレームワークとロードマップ」の初期ドラフトの一部として、「強力な利害関係者のコンセンサスがあると信じていた」スマートグリッドの標準の1つとしてG.hnを含めました。スマートグリッド相互運用性標準のために」。[46] 2010年1月、G.hnは「実装のために特定された標準」の最終バージョンから削除されました。[47]

スマートグリッドの広い概念には、需要側の管理省エネ対策、高度な計測インフラストラクチャ(AMI)、ホームネットワークなどの重複するスコープを持つアプリケーションが含まれます。[44]

G.hnはIPv4IPv6などの一般的なプロトコルをサポートしているため、G.hnベースのネットワークはIPベースのネットワークと簡単に統合できます。[48]簡易ネットワーク管理プロトコル(SNMP)などのよく知られたネットワーク管理プロトコルは、G.hnデバイスを含むIPネットワークを管理できます。

も参照してください

参考文献

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