NetCHEIF Articles

  דף הבית | פורום | בלוג | צור קשר | חיפוש | אודות

 

מאפייני תקן הכבילה G.hn

מבוא

במקביל לעבודה על שני התקנים האלחוטיים החדשים 802.11ac ו-802.11ad, מקדמת קבוצה נוספת של חברות תקן לכבילה קווית אלטרנטיבית שיכול לחולל מהפך באופן פריסת קווי התקשורת במסגרת הבייתית.

ברוב רובם של הבתים שנבנו, הן בארץ והן בחו"ל, לא נלקח בחשבון הצורך בהקמת תשתית כבילה לרשת ביתיית.  בכל בית נפרסו בתוך הקירות כבלי חשמל, המגיעים לכל חדר בבית, ובנוסף קווי טלפון וכבלי קואקס המיועדים לחיבורי טלוויזיה אך הימצאותם של כבלי רשת היא נדירה מאוד.

הערה: במסגרת מדריך זה, הכוונה במונח "כבלי קואקס" היא לכבילה מסוג RG-59 המיועדת להעברת שידורי טלוויזיה בכבלים.

כאשר בבית כזה נדרשת פריסה של רשת בייתית, קיימות באופן עקרוני שלוש אפשרויות, שלכל אחת מהן יש יתרונות וחסרונות:

1.  פריסה חדשה של כבלי רשת (לדוגמא CAT5E) תבטיח מהירות ואמינות גבוהה מאוד אבל היא בדרך כלל מסובכת וברוב המקרים דורשת עזרה של בעל מקצוע.

2.  שימוש באחת מהטכנולוגיות העושות שימוש בכבלי החשמל, הטלפון והקואקס הקיימים, כמו HomePlug או HPNA.  אלה הן אפשרויות פשוטות ליישום אך הן דרך כלל יקרות ובעלת ביצועים בינוניים.

3.  התבססות על תקשורת אלחוטית (WiFi) אינה דורשת התקנות מורכבות אך השימוש ברשת אלחוטית בעייתי, במיוחדבבתים הכוללים ממ"ד ומספר קומות.  בנוסף הרשת האלחוטית חשופה להפרעות ורעשים מרשתות סמוכות והביצועים שלה אינם מובטחים.

 

טכנולוגיות המאפשרות שימוש בכבילה קיימת

על מנת להשתמש בכבילה הקיימת - חשמל, טלפון, קואקס - ולחסוך פריסה של כבלי רשת, פותחו מספר תקנים המגשרים בין כבלי הרשת לכבילה הקיימת.  הוותיק ביותר הוא תקן ה-HPNA (ראשי תיבות של Home Phoneline Network Alliance) המתבסס על חוטי הטלפון הקיימים.

העבודה על התקן החלה לקראת סוף שנות ה-90 של המאה הקודמת והיא נתמכה על ידי קבוצת חברות, ביניהן מוטורולה, סיסקו ו-AT&T.  הגרסא הראשונה של התקן, שהוצגה ב-1998, תמכה במהירות של 1Mbps, אך במשך הזמן הוא התפתח והגרסא השלישית שלו, שהוצגה ב-2005, כבר תמכה במהירות של 100Mbps.

השימוש בטכנולוגיה זו הגיע לשיאו במחצית הראשונה של שנות ה-2000 ואפילו חברת "בזק" שיווקה נתבים ומתאמים המבוססים על תקן זה.  (סקירות שערכתי על נתבים התומכים ב-HPNA ניתן למצוא כאן ו-כאן).  השימוש בתקן זה דעך בגלל התעבורה האפקטיבית הנמוכה שהוא סיפק ובגלל הפריחה של רשתות אלחוטיות.

במקביל ל-HPNA התפתח תקן המכונה MOCA – ראשי תיבות של Multimedia over Coax Alliance.  כאן, במקום לעשות שימוש בכבלי טלפון, נעשה שימוש בכלי קואקס המשמשים להעברת שידורי כבלים.  גם תקן זה עבר מספר גלגולים כאשר התומכות העיקריות בו הן חברות הכבלים האמריקאיות.  כתוצאה מכך, השימוש בתקן זה מחוץ לארה"ב הוא אפסי.

למרות הסיבוכים הטכנולוגיים הכרוכים בהעברת תקשורת על גבי כבלי חשמל, העובדה שהם נמצאים בכל בית ומגיעים לכל חדר, הביאו לפיתוח תקן התומך בכך.  התקן, המכונה HomePlug, פותח ונתמך על ידי חברות כמו Broadcom, סיסקו וקואלקום וגופים רבים פיתחו מוצרים המתבססים עליו.

בגרסא הראשונה שלו הוא תמך תקן ה-HomePlug במהירות של 85Mbps בלבד אך כיום, בגרסא השלישית שלו, הוא כבר תומך במהירות של 500Mbps.  מוצרים המתבססים על הגרסאות השונות של תקן ה-HomePlug שווקו בארץ לאורך השנים ואני סקרתי חלק מהם (כאן ו-כאן).

 

המגבלות של תקני הכבילה האלטרנטיביים

כל הטכנולוגיות הללו – HPNA,‏ MOCA ו-Home Plug, התגאו בקצבי תעבורה מרשימים אבל המהירות האפקטיבית שלהן הייתה נמוכה בהרבה.  כך לדוגמא המהירות האפקטיבית של תקן HPNA 3.0 היא 40Mbps (לעומת 100Mbps המוצהרים) ואילו זו של תקן Homeplug היא לכל היותר 60Mbps (לעומת 200Mbps המוצהרים).  מהירויות אלה נמוכות מאלה של חיבור קווי סטנדרטי של 100Mbps ואינם מתקרבות לאלה של סטנדרט ה-1G. 

כל טכנולוגיות הכבילה האלטרנטיביות הללו, ובמיוחד HomePlug, רגישות מאוד לאורך הכבל עליהן הן עוברות וככל שהוא ארוך יותר, כך הולכת המהירות ופוחתת.   ב-HomePlug קיימת בעיה נוספת – הרעש האלקטרומגנטי שיוצרים המכשירים החשמליים על כבל החשמל.  מכשירים בעלי מנוע, כמו מכונת כביסה, מיקרוגל או מייבש שיער, יוצרים רעש אלקטרומגנטי רב ומקטינים מאוד את המהירות האפקטיבית.

עקב מגבלות אלה, כל הטכנולוגיות האלטרנטיביות הללו מומלצות רק למקרי קצה בהם לא ניתן ליישם פיתרון כבילה אחר ולמצבים בהם המהירות הנדרשת אינה קריטית.  כדאי גם לזכור, שכל אחת משלושת הטכנולוגיות הללו עומדת בפני עצמה וכיום לא ניתן לגשר ביניהן באופן ישיר.  לדוגמא, במקרה ונבחר פתרון כבילה מסוג HPNA לחדר מרוחק אחד, הדרך היחידה לגשר בינו לבין פתרון Homeplug, המחבר חדר מרוחק אחר, היא על ידי הוספת switch בנקודת הגישור.

 

פתרון כבילה בדמות תקן G.hn

היוזמה לפיתוח תקן הכבילה G.hn באה לאוויר העולם על מנת להתגבר על חלק גדול מהבעיות של שלושת התקנים שהוזכרו ועל אי היכולת לשלב ביניהם באופן פשוט.  התקן, המפותח במסגרת קבוצת חברות שהתאגדה תחת השם HomeGrid וכוללת בין השאר את אינטל, מארוול ומוטורולה, נמצא כרגע בשלבי אישור אחרונים.

הוא מאפשר מהירות של עד 1Gbps על כל שלושת סוגי הכבלים הקיימים היום בבתים – חשמל, טלפון וקואקס, ומאפשר פעולה משולבת שלהם.  כלומר במסגרת תקן זה, כל נקודת קצה, כמודגם בתרשים משמאל, יכולה להיות מחוברת לכבל אחר. 

כל הכבלים - חשמל, טלפון וקואקס - נפגשים בנקודה מרכזית אחת (הנתב המכונה בתרשים Residential Gateway) וממנה הם מתפצלים ומגיעים לכל נקודות הקצה בבית.

על מנת לאפשר גמישות זו, 4 חברות שונות פיתחו שבבי סיליקון התומכים בתקן זה – Marvell,‏ Sigma,‏ Lantiq  (לשעבר Infineon) ו-Metanoia – וארבעתן הדגימו במסגרת CES 2012 כיצד מוצרים המבוססים על השבבים השונים, מסוגלים לדבר אחד עם השני באופן מושלם.

בטבלה המופיעה להלן ניתן לראות השוואה בין הפרמטרים השונים של תקני הכבילה האלטרנטיביים הנפוצים היום לבין אלה של תקן G.hn.  הנתונים שכדאי להתמקד בהם הן קצב התעבורה האמיתי הצפוי וטווח הפעילות.

תקן

קצב תעבורה אמיתי

אבטחה

QoS

טווח

תקינה

תווך בשימוש

802.11n

50-100 Mbps

Yes

Limited

Limited

IEEE

Air (RF)

HomePNA 3.0

40 Mbps

Limited

Good

Good

ITU

Phone Line

MoCA 1.1

125 Mbps

Limited

Good

Good

No

Coax

MoCA 2.0

300 Mbps

Yes

Good

Good

No

Coax

HomePlug 200Mbps

20-50 Mbps

Yes

Limited

Limited

No

Power

G.hn PLC

*250-400 Mbps

Best

Near Coax

Best

ITU

Power

G.hn RF

*800-1 Gbps

Best

Best

Best

ITU

Coax RF

G.hn Phoneline

*300-500 Mbps

Best

Best

Best

ITU

Phone Line

 

סיכום

החזון העומד בבסיס תקן ה-G.Hn הוא שאפתני מאוד ובמידה שהוא יתממש, הוא יכול לשנות כליל את פני הכבילה הבייתית.  אם המהירויות האפקטיביות המובטחות על ידי התקן אכן יושגו, הן ייתרו את הצורך בפריסת כבלי רשת ויקטינו את השימוש ברשתות אלחוטיות.

במסגרת הביתן שלו בתערוכת CES 2012, הציג ארגון ה-HomeGrid,שורה ארוכה של אבי טיפוס (prototypes) המבוססים על הרכיבים של יצרניות הסיליקון השונות.  בביתן אפשר היה לבחון את יכולת העבודה שלהם ולהתרשם מכך ש-bridgים המתבססים על רכיבים של יצרנים שונים, אכן עובדים בהרמוניה.

בתמונה משמאל ניתן לראות bridge בתקן G.Hn המבוסס על רכיב של חברת Marvell.  בחלק התחתון ניתן לראות את החיבור לרשת החשמל ולצידה את כבל הרשת המתחבר אל הציוד המקומי.

בנוסף, הציג ארגון ה-HomeGrid מפת דרכים ובה צויין שמוצרים מסחריים ראשונים יופיעו בשוק הצרכני כבר השנה.   נציגי הארגון הדגישו ששורה ארוכה של יצרנים גדולים ומוכרים ישווקו מוצרים המתבססים על התקן, אבל בשלב זה הם לא מסרו שמות.

קבוצת ה-HomeGrid הצליחה להגדיר את תקן ה-G.Hn ולפתח את הרכיבים הבסיסיים שלו בקצב שיא.  מרגע התחלת העבודה ועד השלב בו הוצגו אבי טיפוס עובדים עברו פחות מ- 3שנים.  הקבוצה כוללת כיום למעלה מ-20 חברות שונות - יצרניות רכיבים, יצרניות מוצרים, חברות תקשורת וספקי אינטרנט.  המגוון הרחב הזה מבטיח, במידה גדולה של וודאות, שבקרוב מאוד נוכל לראות מוצרים מסחריים שקצב האימוץ שלהם יהיה מהיר.

 

קישורים לקריאה נוספת

  • אתר האינטרנט של ארגון ה-HPNA - כאן

  • אתר האינטרנט של ארגון ה-MOCA - כאן

  • אתר האינטרנט של ארגון ה-HomePlug - כאן

  • אתר האינטרנט של ארגון ה-HomeGrid - כאן