第 5 章 其它區域網路技術.

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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 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

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 b 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 b 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 b, 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 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 關於 802.11b/g 的細節, 請參考第 7-3 節。 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 b/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：

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。