IEEE 1905

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة

يُعدّ معيار IEEE 1905.1 معيارًا من معايير IEEE يُحدد مُمكّنًا للشبكات المنزلية يدعم كلاً من التقنيات اللاسلكية والسلكية: IEEE 802.11 (يُسوّق تحت العلامة التجارية Wi-Fi )، و IEEE 1901 ( HomePlug ، HD-PLC ) لشبكات خطوط الطاقة ، و IEEE 802.3 لشبكات الإيثرنت والوسائط المتعددة عبر الكابل المحوري (MoCA). [ 1 ]

عقد فريق عمل IEEE P1905.1 اجتماعه الأول في ديسمبر 2010 لبدء تطوير مواصفات شبكة المنزل الرقمية المتقاربة. [ 2 ] شاركت حوالي 30 منظمة في الفريق وحصلت على موافقة على مسودة معيار P1905.1 في يناير 2013، مع الموافقة النهائية والنشر من قبل IEEE-SA في أبريل 2013. [ 3 ]

تتولى لجنة معايير اتصالات خطوط الطاقة التابعة لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) رعاية فريق عمل معيار IEEE 1905.1. [ 4 ] في الفترة ما بين عامي 2013 و2015 تقريبًا، تم اعتماد المنتجات ذات الصلة من خلال برنامج يُسمى nVoy. يجب عدم الخلط بينه وبين جهاز Pogo Mobile وجهاز nVoy اللذين يحملان الاسم نفسه، أو مع أجهزة الشبكة المختلفة التي تحمل اسم Envoy. وقد أيدت شركات بائعة (مثل كوالكوم [ 5 ] وبرودكوم [ 6 ] ) نظام الاعتماد. كما تقع مسؤولية إعداد قوائم ميزات وفوائد معيار IEEE 1905 الموجهة للمستهلكين على عاتق جهات اعتماد nVoy. [ 7 ]

وصف

شبكة منزلية 1905.1 (لا تظهر اتصال خط الطاقة AC أو MoCA)

يشمل المعيار إعداد وتكوين وتشغيل أجهزة الشبكات المنزلية باستخدام تقنيات متنوعة. ويتيح استخدام أنواع متعددة من الواجهات (إيثرنت، واي فاي، باورلاين، وموكا) تغطية أفضل للأجهزة المحمولة والثابتة على حد سواء.

يُتيح توحيد استخدام تقنيات الشبكات المتعددة لنقل البيانات إلى جهاز واحد بطريقة شفافة حالات استخدام قوية في الشبكات المنزلية:

  • زيادة السعة عن طريق موازنة الأحمال بين التدفقات المختلفة عبر روابط مختلفة.
  • زيادة متانة عمليات الإرسال عن طريق تحويل التدفقات من رابط إلى آخر في حالة تدهور الرابط. [ 8 ]
  • تحسين دمج الأجهزة المنزلية ذات الاتصال الشبكي المحدود (عبر خطوط الطاقة فقط) وأجهزة الشبكة المتطورة (عادةً عبر الإيثرنت فقط) في شبكة مشتركة يمكن الوصول إليها عبر معياري 802.11ac و802.11n لأغراض التحكم في الأجهزة وبث الوسائط.
  • توحيد شهادات الأجهزة ضمن نظام واحد لجميع بروتوكولات الشبكات الرئيسية (nVoy - انظر أدناه)
  • بشكل عام، قلل عدد الأجهزة المختلفة المطلوبة واسمح بنقل وظائف التخزين والمعالجة وواجهة المستخدم إلى أجهزة طرفية محددة الغرض على "حافلة" أو عمود فقري شبكي بسرعة 2 إلى 5 جيجابت.

لمقدمي الخدمات وشركات النقل

يسعى مزودو الخدمات إلى معالجة النمو المتزايد في حركة مرور الشبكة الناتج عن زيادة عدد الأجهزة في غرف متعددة، بالإضافة إلى التوجهات التي تُرهق الشبكة وتُسبب ضغطًا على زمن الاستجابة، مثل IPTV، والفيديو حسب الطلب، ومسجلات الفيديو الرقمية متعددة الغرف، ونقل الوسائط بين الأجهزة. يعمل الإصدار 1905.1 على ترقية الشبكة إلى بنية أساسية لتحسين عمليات النشر الحالية (على سبيل المثال، إنهاء تأخيرات البث من الأجهزة المنزلية) وتمكين منتجات وخدمات جديدة شاملة للمنزل. تتضمن بعض الأمثلة على الميزات/الفوائد ما يلي:

التثبيت الذاتي
تؤدي إجراءات الإعداد الشائعة لإضافة الأجهزة إلى الشبكة إلى تبسيط عملية إعداد الشبكة للمستهلكين؛ مما يقلل من حجم المكالمات وعدد زيارات الفنيين.
التشخيص المتقدم
تراقب الشبكة نفسها للحفاظ على تشغيل موثوق؛ مما يُسهّل عملية استكشاف الأخطاء وإصلاحها.
الإنتاجية الإجمالية
تجمع الأجهزة الفردية معدل نقل البيانات من واجهات متعددة لضمان الأداء والتغطية الكافيين لتطبيقات الفيديو.
خطة احتياطية/خطة فشل
يعمل على تحسين الشبكة الهجينة عن طريق فتح مسارات بديلة عندما يكون الرابط معطلاً أو مزدحماً، مما يزيد من موثوقية شبكة العملاء.
موازنة الأحمال
يحد من ازدحام الشبكة من خلال تمكين الشبكة الهجينة من توزيع التدفقات بذكاء عبر مسارات مختلفة.
تدفقات متعددة متزامنة
تستخدم الشبكة وسائط متعددة في وقت واحد، مما يسمح بتدفقات متعددة تتجاوز الحد الأقصى لمعدل نقل البيانات لوسيط واحد. وعند دعم تجميع الروابط المزدوجة (عادةً بين اتصالات إيثرنت سلكية بسرعة جيجابت)، يمكن أن يكون البث المتزامن أسرع (على سبيل المثال، بين أجهزة التخزين المتصلة بالموجه أو الشبكة وشاشات العرض عالية النطاق الترددي (مثل أجهزة التلفزيون فائقة الوضوح ))، مما يجعل دعم هذه الأجهزة في المنزل أسهل بكثير.

للمستهلكين وتجار التجزئة

يُمكّن دمج المنتجات السلكية واللاسلكية المستهلكين من تثبيت معدات الشبكات بأنفسهم بسهولة، مما يُحسّن بشكل ملحوظ سعة وتغطية شبكاتهم المنزلية، وبالتالي يزيد من رضا المستخدمين النهائيين ويقلل من عمليات إرجاع المنتجات. وتشمل بعض المزايا المحددة لشبكات 1905.1 لكل من بائع التجزئة والمستخدم النهائي ما يلي:

  • إمكانية ترقية بعض مكونات الشبكة المنزلية مع ضمان التوافق مع المعدات القديمة.
  • يُبسط إعداد الشبكة والمصادقة الأمنية من خلال إجراءات كلمة مرور متسقة وتكوين أمني بضغطة زر.
  • يزيد من أداء وتغطية الشبكات المنزلية مما يزيد من سعة الشبكات لزيادة العدد الإجمالي للأجهزة في المنزل.

نظرة عامة فنية

نموذج طبقات OSI بما في ذلك 1905.1

تُشغّل أجهزة 1905.1 طبقة تجريدية (AL) تُخفي تنوّع تقنيات التحكم في الوصول إلى الوسائط . تتبادل هذه الطبقة الفرعية وحدات بيانات رسائل التحكم (CMDU) مع الأجهزة المجاورة التي تعمل بنظام 1905.1. يتم نقل وحدات CMDU مباشرةً عبر الطبقة الثانية من التقنيات المختلفة المدعومة دون الحاجة إلى حزمة بروتوكولات الإنترنت (IP ). لا يتطلب هذا المعيار أي تغييرات في مواصفات التقنيات الأساسية.

توفر طبقة التجريد هذه عنوان EUI-48 فريدًا لتحديد جهاز 1905.1. يُفيد هذا العنوان الفريد في الحفاظ على عنوان ثابت عند توفر عدة واجهات، ويُسهّل عملية تحويل البيانات بسلاسة بينها. لا يُحدد المعيار بروتوكول منع الحلقات أو إعادة التوجيه. يتوافق جهاز 1905.1 مع بروتوكولات الربط الحالية لمعيار IEEE 802.1 .

يتم تبسيط إدارة جهاز 1905.1 من خلال استخدام كيان إدارة طبقة التجريد الموحد (ALME) وباستخدام نموذج بيانات يمكن الوصول إليه باستخدام CWMP (منتدى النطاق العريض TR-069 ).

بنيان

1905.1 الهندسة المعمارية

تعتمد البنية المصممة لطبقة التجريد على نقطتي وصول للخدمة 1905.1 يمكن الوصول إليهما من الطبقات العليا: نقطة وصول الخدمة 1905.1 MAC ونقطة وصول الخدمة 1905.1 ALME.

يُعدّ ALME كيانًا إداريًا فريدًا يدعم كيانات إدارية مختلفة تعتمد على الوسائط وجدول توجيه قائم على التدفق. ويُستخدم بروتوكول 1905.1 بين ALMEs لتوزيع أنواع مختلفة من معلومات الإدارة، مثل: طوبولوجيا الشبكة ومقاييس الروابط.

1905.1 يتكون إطار وحدة بيانات رسالة التحكم من رأس مكون من 8 بايتات وقائمة متغيرة الطول من عناصر البيانات من النوع والطول والقيم (TLVs) والتي يمكن توسيعها بسهولة للاستخدام المستقبلي.

يحتوي تنسيق إطار CMDU العام على البنية التالية:

إصدار الرسالةمحجوزنوع الرسالةمعرف الرسالةمعرّف الجزءمؤشر الجزء الأخيرمؤشر الترحيلمحجوزقائمة TLV
ثمانية واحدةثمانية واحدةثمانية أجزاءثمانية أجزاءثمانية واحدةبت واحدبت واحد6 بتطول متغير

يتم دعم وحدات إدارة التكوين الخاصة بالبائع عبر نوع الرسالة 0x0004.

لكل TLV البنية الأساسية التالية:

يكتبطولقيمة
ثمانية واحدةثمانية أجزاءطول متغير

يتم دعم أنواع TLV الخاصة بالبائعين عبر نوع TLV 11.

قيمة EtherType المخصصة لـ 1905.1 CMDU هي 0x893a.

سمات

بعض ميزات معيار IEEE 1905.1 مذكورة أدناه.

الطوبولوجيا

يوفر الإصدار 1905.1 أداة للحصول على نظرة شاملة لبنية الشبكة بغض النظر عن التقنيات المستخدمة في شبكة المنزل/المكتب.

تقوم طبقة التجريد بإنشاء رسائل طوبولوجية مختلفة لبناء طوبولوجيا هذا البروتوكول:

  • اكتشاف (نوع الرسالة 0x0000) للكشف عن الجيران المباشرين 1905.1
  • إشعار (نوع الرسالة 0x0001) لإبلاغ أجهزة الشبكة بتغيير في بنية الشبكة
  • استعلام/استجابة (نوع الرسالة 0x0002 و0x0003) للحصول على قاعدة بيانات الطوبولوجيا لجهاز 1905.1 آخر

عنوان المجموعة المستخدم لرسائل الاكتشاف والإخطار هو 01:80:c2:00:00:13 . [ 9 ]

للكشف عن جسر غير 1905.1 متصل بين جهازين 1905.1، تقوم طبقة التجريد أيضًا بإنشاء رسالة LLDP مع أقرب عنوان جسر (01:80:c2:00:00:0e) لا يتم نشره بواسطة جسور 802.1D.

يتم تخزين معلومات الطوبولوجيا التي يجمعها جهاز 1905.1 في نموذج بيانات يمكن الوصول إليه عن بعد عبر بروتوكول TR-069.

يوفر معيار ALME 1905.1 آلية للحصول على قائمة بالمقاييس الخاصة بالروابط التي تربط جهازين من طراز 1905.1:

  • أخطاء الحزمة
  • الحزم المرسلة
  • سعة نقل البيانات عبر طبقة التحكم في الوصول إلى الوسائط (معبر عنها بوحدة ميغابت/ثانية)
  • مدى توافر الرابط (معبراً عنه كنسبة مئوية من الوقت الذي يكون فيه الرابط غير نشط)
  • معدل PHY

يمكن لجهاز يعمل بنظام 1905.1 أيضًا طلب مقاييس الارتباط من جهاز آخر يعمل بنظام 1905.1 عن طريق إنشاء رسالة استعلام عن مقاييس الارتباط (نوع الرسالة 0x0005). وسيرد الجهاز المطلوب برسالة استجابة لمقاييس الارتباط (نوع الرسالة 0x0006).

قواعد إعادة التوجيه

يُقدّم معيار ALME لعام 1905 قائمةً بالعناصر الأساسية لإدارة قواعد التوجيه لكل تدفق (الحصول، والتعيين، والتعديل، والإزالة). يمكن استخدام هذه الميزة لتوزيع التدفقات المختلفة ديناميكيًا على التقنيات المختلفة. لتصنيف التدفقات، يمكن استخدام مجموعة أو مجموعة فرعية من العناصر التالية:

عند تعيين قاعدة إعادة توجيه لوجهة أحادية البث، لا يمكن تحديد سوى واجهة صادرة واحدة.

إعدادات الأمان

يهدف إعداد الأمان في الإصدار 1905.1 إلى تمكين أي جهاز جديد يعمل بهذا الإصدار من الانضمام إلى الشبكة باستخدام إجراء أمان موحد، حتى وإن كان الجهاز مزودًا بواجهات متعددة تعمل بأساليب تشفير مختلفة. وقد تم تحديد ثلاثة إجراءات لإعداد الأمان الموحد:

  • 1905.1 زر الضغط
  • 1905.1 عبارة مرور/مفتاح مُكوّن من قِبل المستخدم (اختياري)
  • 1905.1 مفتاح شبكة الاتصال قريب المدى (اختياري)

تتطلب طريقة الضغط على زر من المستخدم الضغط على زر واحد في جهاز 1905.1 جديد (أي غير متصل بالشبكة) وزر آخر في أي جهاز 1905.1 موجود بالفعل في الشبكة. ليس من الضروري أن يعرف المستخدم التقنية التي يستخدمها الجهاز الجديد للانضمام إلى الشبكة، أو الجهاز الذي سيتولى عملية الاقتران وقبول هذا الجهاز الجديد في الشبكة. تُستخدم رسالتان من نوع 1905.1 في طريقة الضغط على زر:

  • إشعار حدث الضغط على الزر (نوع الرسالة 0x000B)
  • إشعار الانضمام بالضغط على الزر (نوع الرسالة 0x000C)

يتم إرسال هذه الرسائل إلى جميع الأجهزة التي تعمل بنظام 1905.1 في الشبكة.

إذا تم استخدام عبارة المرور/المفتاح الذي قام المستخدم بتكوينه، فإن المستخدم يحتاج إلى كتابة/تذكر تسلسل واحد فقط من أحرف US-ASCII (بين 8 و 63) وسيقوم ALME باستخلاص كلمات مرور أمان مختلفة للتقنيات المختلفة من خلال وظيفة SHA-256 .

في حالة استخدام مفتاح شبكة NFC، يحتاج المستخدم إلى لمس جهاز 1905.1 الجديد بهاتف ذكي مزود بتقنية NFC وهو عضو بالفعل في شبكة 1905.1.

التكوين التلقائي لنقاط الوصول

تُستخدم هذه الميزة لتبادل رسائل التكوين البسيط لشبكة Wi-Fi عبر رابط 1905.1 مُصادق عليه. باستخدام هذا البروتوكول، يستطيع مُسجّل نقطة وصول 1905.1 استرداد معلمات التكوين (مثل SSID) من مُسجّل نقطة الوصول 1905.1. وبالتالي، يُستخدم التكوين التلقائي لنقطة الوصول لتبسيط إعداد شبكة منزلية تتكون من نقاط وصول متعددة، مما يُغني المستخدم عن تكوين كل نقطة وصول يدويًا (يكفي تكوين واحد فقط من مُسجّل نقطة الوصول).

تُستخدم حزمة بيانات CMDU محددة من نوع 1905.1 (الرسالة من النوع 0x0009) لنقل رسائل WPS . إذا كان جهاز الوصول المُسجّل يدعم نطاقين تردديين (2.4  جيجاهرتز و5  جيجاهرتز)، فقد يتم تنفيذ إجراء التكوين التلقائي مرتين.

تطبيق

تُسمى منتجات كوالكوم أثيروس التي تُطبّق معيار 1905.1 باسم Hy-Fi ( مؤرشفة بتاريخ 3 ديسمبر 2001 على موقع Wayback Machine ، اختصارًا لـ Hybrid Fidelity). [ 10 ] [ 11 ]

في يناير 2012، أعلن تحالف HomePlug Powerline عن دعمه لشهادة IEEE 1905.1. [ 12 ]

أُعلن عن برنامج شهادات المستهلكين المسمى nVoy في يونيو 2013، وفي ذلك الوقت تم الإعلان عن أولى الرقاقات المعتمدة التي "تدعم شهادة nVoy HomePlug الجديدة للتوافق مع معيار IEEE 1905.1". [ 13 ] كان من المتوقع طرح منتجات للمستهلكين بحلول نهاية عام 2013. [ 14 ] ولكن تم تأجيلها حتى معارض المستهلكين لعام 2014. وحتى ديسمبر 2013، لم تكن هناك أي منتجات استهلاكية معتمدة من nVoy؛ ولم يكن لدى مواقع مراجعة الشبكات الصغيرة أي منتجات لمراجعتها. [ 15 ]

الشرائح

تزعم شركة Broadcom أن معالجاتها BCM60500 وBCM60333 SoC [ 6 ] متوافقة مع معيار nVoy/1905. وتتوفر مشغلات خطوط متوافقة، على سبيل المثال من شركة Microsemi. [ 16 ] وتقدم شركة Qualcomm Atheros مجموعة متنوعة من التصاميم المرجعية لتقنية Hy-Fi، والتي تعتمد على توليفات مختلفة من تقنيات Qualcomm VIVE™ 11ac وQualcomm XSPAN™ 11n للشبكات اللاسلكية المحلية، وتقنيات Qualcomm AMP™ لخطوط الطاقة، وتقنيات Ethernet. [ 17 ] وأشارت شركة MStar Semiconductor إلى دعمها لمعيار nVoy/1905 في حلول اتصالات خطوط الطاقة Homeplug AV. [ 18 ]

مراجع

  1. ↑ كوهين، إيتان ج.؛ هو، دنكان؛ موهانتي، بيبو ب.؛ راجكوتيا، بورفا ر. (فبراير 2014). "IEEE 1905.1: شبكات المنازل الرقمية المتقاربة" . في: بيرغر، لارس ت.؛ شواغر، أندرياس؛ باجاني، باسكال؛ شنايدر، دانيال م. (محررون). اتصالات خطوط الطاقة بتقنية MIMO: معايير النطاق الضيق والعريض، والتوافق الكهرومغناطيسي، والمعالجة المتقدمة . مطبعة CRC. الصفحات 391-426 . doi : 10.1201/b16540-19 . ISBN  9781466557529.
  2. ↑ "مجموعة عمل IEEE P1905" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 15-10-2016 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15-01-2012 .
  3. ↑ 1905.1-2013 - معيار IEEE لشبكة منزلية رقمية متقاربة للتقنيات غير المتجانسة . IEEE . 2013-04-12. ص 1-93 . doi : 10.1109/IEEESTD.2013.6502164 . ISBN  978-0-7381-8297-1.
  4. ↑ "PLCSC - لجنة معايير الاتصالات عبر خطوط الطاقة" .
  5. ↑ "Qualcomm® Hy-Fi™" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2014-02-08.
  6. 1 2 "برودكوم تطلق أجهزة هوم بلاج من الجيل التالي لتوفير اتصال منزلي شامل" (بيان صحفي). 2013-06-03.
  7. ↑ "تفاصيل nVoy" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 17-10-2013.
  8. ↑ بالم، ستيفن. "توحيد الشبكات المنزلية السلكية واللاسلكية" (ملف PDF) . برودكوم . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 2011-06-04.
  9. ↑ "عناوين MAC للمجموعات القياسية: دليل تعليمي" (ملف PDF) . جمعية معايير IEEE .
  10. ↑ «تقنية كوالكوم أثيروس هاي-فاي تدعم مسودة معيار IEEE 1905.1 المعتمدة حديثًا» (بيان صحفي). كوالكوم . 9 يناير 2012.
  11. ↑ باركر، تامي (17 أكتوبر 2012). "معالج كوالكوم أثيروس هاي-فاي يُشغّل موسّع نطاق واي فاي جديد" . فيرس وايرلس . مؤرشف من الأصل بتاريخ 7 أبريل 2014.
  12. ↑ "تحالف HomePlug® Powerline يدعم إنجازًا هامًا في معيار IEEE 1905.1 في تطوير الشبكات الهجينة" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 4 أبريل 2014. تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 أبريل 2013 .
  13. ↑ هيغينز، تيم (3 يونيو 2013). "برودكوم تطرح تقنية جيجابت باورلاين في السوق" . سمول نت بيلدر .
  14. ↑ "شهادة nVoy™ تُمهّد الطريق لشبكات المنازل الهجينة لتصبح شائعة الاستخدام" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 17-10-2013 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 05-06-2013 .
  15. ↑ "nVoy - SmallNetBuilder" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 28-12-2013 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 07-01-2026 .
  16. ↑ «شركة مايكروسيمي تُقدّم مُشغّلات خطوط عالية الأداء من فئة HomePlug AV2 GH لتطبيقات اتصالات خطوط الطاقة» (بيان صحفي). مايكروسيمي . ٢١ أكتوبر ٢٠١٣. مؤرشف من الأصل بتاريخ ٢٨ ديسمبر ٢٠١٣.
  17. ↑ "Qualcomm Hy-Fi" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2013-01-16.
  18. ↑ «تدعم حلول الاتصالات عبر خطوط الطاقة الرائدة من MStar معيار IEEE 1905.1 المُعتمد حديثًا، وتوفر بيئة شبكة منزلية هجينة متصلة بسلاسة» (بيان صحفي). تحالف HomePlug Powerline . مؤرشف من الأصل بتاريخ 31 ديسمبر 2013.