無線家庭網路已成為家庭資料分送服務最喜歡採用的技術。802.11b價格和有線產品非常接近，它們無需安裝新線路或使用舊線路，即可將連線能力帶至家中每個角落，已成為使用者架設家庭網路的最自然選擇。企業市場對於802.11b產品的龐大需求不但推動成本下降，也讓消費者得以透過相同界面使用家庭和企業網路，這使得802.11b成為更具吸引力的家庭網路技術。

消費者希望家中多部電腦可以共享一條寬頻線路，這已成為家庭網路成長的主要推動力量，802.11b提供11Mbps資料速率和300～500英呎連線距離，滿足此項需求的絕佳解決方案。隨著更多新服務在家庭網路上出現，後續推出的802.11g/a標準可滿足日益增加的傳輸容量需求，802.11e和802.11i符合更嚴格的網路連線品質（QoS）和傳輸安全規定。

但隨著家庭網路的傳輸容量需求不斷增加，業者提供的服務可能會受到無線通訊涵蓋範圍的限制，而無法提供新的高頻寬服務和應用，例如家庭內的視訊分送（video distribution）。雖然最先進的802.11a/g標準提供高達54Mbps資料產出，足以在家中分送多個MPEG視訊串流，但根據這些標準所發展的產品就算在最高產出作業模式，它們的傳輸距離或涵蓋範圍在許多情形下還是有所不足。802.11a/b/g的高產出作業模式最容易受到各種因素影響，例如障礙物所造成的傳輸路徑耗損（path loss）以及時變多重路徑所導致的訊號衰落（fading），它們使得這些作業模式無法保證提供可靠的傳輸服務。

這篇文章將介紹一個新概念，它能協助業者解決涵蓋範圍的問題，把高頻寬服務帶到家中每個角落，特別是視訊分送。我們建議使用家庭同軸網路（in-home coax network）做為無線家庭網路的骨幹線路，再以802.11a/b/g做為同軸線路的傳輸協定。

利用家庭同軸網路增加無線網路的距離和涵蓋範圍，業者就能提供可靠的家庭視訊分送和其它服務，確保高容量傳輸範圍涵蓋家中每個角落，並享受802.11b/a/g/e/i帶來的所有優點，包括QoS、安全和低成本。

整體概念

我們推薦一種家庭網路，它是以無線（over the air）和同軸纜線的802.11傳輸為基礎（在本文中，802.11是指以802.11為基礎的所有標準，包括802.11a,b,g,e和i等延伸標準）。(圖一)是混合式無線／同軸802.11網路的基本方塊圖，包含無線802.11家庭網路使用的基地台（AP）和天線以及同軸線路；此網路還包含兩個工作站（STA）：一個透過同軸電纜連接至網路，另一個則是透過無線通訊與網路連接。在家庭同軸網路的多個節點中，有個節點會透過同軸電纜連接至無線橋接器／中繼器。

基地台產生的每個封包都能透過無線通訊或是同軸電纜傳送，這表示每個封包都可能透過三個訊號路徑抵達終點：第一個路徑是通過基地台天線所建立的直接無線鏈路；第二個路徑是先通過同軸電纜抵達中繼器，然後經由無線傳送至無線工作站；第三個路徑則經由同軸電纜抵達目的地。無論經由無線通訊或同軸電纜，所有傳輸都會使用2.4GHz頻帶（也就是802.11b和g使用的頻帶）。

《圖一　混合式無線／同軸802.11網路基本方塊圖》

在絕大多數家庭中，若經由同軸電纜傳送802.11b/g的2.4GHz頻帶訊號，它的傳播耗損通常都低於無線通訊傳送方式──若把牆璧或其它無線訊號傳輸障礙列入考慮，這種現象將變得更明顯。因此同軸線路可用來擴大網路的連線距離和涵蓋範圍，我們只需利用低耗損的同軸路徑或是混合式同軸／無線路徑來繞過某些耗損較高的無線路徑；同軸網路基地台和工作站之間的全同軸路徑更提供極高的傳輸品質，802.11g在最高產出模式（54Mbps），也具備非常可靠的作業能力。

(圖二)是一般家庭的應用範例。這個例子中的家庭使用802.11g來分送資料和視訊，一樓的數位機上盒包含整合式DOCSIS纜線數據機和802.11g基地台，資料速率最高54Mbps；家裏還有兩部電腦共用一條寬頻線路，它們會透過無線通訊來上網和收發電子郵件。一樓的電腦透過802.11g無線通訊連接至機上盒／基地台，第二部電腦位於二樓，它可能已超出機上盒的無線訊號涵蓋範圍，因此必須透過二樓的同軸／無線中繼器連接至網路，這個中繼器可以擴大無線網路的涵蓋範圍。在這個例子中，二樓電腦也可以連接至無線網路，這是混合式同軸／無線網路的主要優點之一。

《圖二　混合式同軸／無線網路家庭應用範例》

第二項重要優點是在家裏的兩部機上盒之間建立高容量連線，讓視訊訊號能從一個房間送至另一個房間。雖然兩個房間的距離仍允許2～11Mbps無線速率，足以支援上網和收發電子郵件等資料傳輸服務，視訊分送需要54Mbps資料產出，必須透過兩部機上盒間的同軸線路才能實現。兩部機上盒間的高容量線路可用來分享個人錄影機所錄製的視訊內容，消費者也能透過任何一部機上盒收發電子郵件或上網。內建基地台功能的機上盒可做為家庭媒體中心，提供儲存的音訊和視訊內容，其它功能較少的機上盒可以透過同軸網路存取這些資訊；此外，所有機上盒都能使用家裏的資料服務和電腦資源，例如印表機、掃描器和攝影機等。

802.11e的QoS功能會確保這些共享媒體的使用效率，它還能保證將適當頻寬配置給需要QoS的服務，並將延遲時間限制在一定範圍內，機上盒提供的CableHome功能可以協助管理家庭網路。

把高傳輸容量的同軸線路和802.11e結合在一起，業者即可在同軸網路工作站之間提供穩定可靠的高頻寬服務，例如視訊分送。

混合式同軸／無線網路技術考量

雖然家庭同軸網路的所有零件都是針對900MHz以下訊號所設計，但是802.11訊號可以負荷2.4GHz頻帶作業所造成的衰減。同軸電纜每公尺會造成0.5dB訊號衰減，普通訊號分路器的衰減幅度也達20～30dB（分路器輸入端和輸出端的2.4GHz訊號量測結果），因此家庭同軸路徑的要求並不如良好無線通道嚴格。現有802.11b/g系統能容忍發射機和接收機間存在90～100dB衰減（同時仍提供很高的資料產出），這能提供充份的線路衰減預算（attenuation budget），足以支援數百英呎同軸電纜和多個分路器。

混合式同軸／無線網路會引入多重路徑的問題，因為某些纜線和分路器可能並未提供終端匹配；但即便如此，面對典型無線環境的各種反射和訊號傳送路徑，802.11元件的特別設計，能減輕嚴重多重路徑問題。802.11也包含固有的安全防護功能，可以解決訊號溢波至鄰居家中所可能造成的安全顧慮。

各種解決方案之比較

為了解決在家中分送多媒體內容的問題，廠商為有線電視業者提供許多解決方案，以下就是這些解決方案和本文建議解決方案的比較：

類比分送（Analog Distribution）

針對家庭視訊分送的問題，類比分送可以提供簡單解決方案，其獨特優點在於不需為了升頻視訊（upconverted video）的訊號解碼而使用另一部訊號轉換器，這種解決方案的功能和品質都很有限，需要獨立線路和額外零件來傳送包括遙控資料在內的各種數據，銅軸線路的微反射現象（micro-reflections）也會讓畫質變得很糟。802.11數位訊號對於微反射現象擁有更強健的抵抗能力，故能透過家庭同軸網路提供穩定可靠的視訊和高速資料傳輸服務。

純粹802.11a/b/g+e網路

雖然在絕大多數情形下，這類網路都能提供涵蓋整個家庭的連線範圍，且其速率足以支援寬頻線路分享，並把資料服務帶至家中每個角落，但要提供多媒體分送服務卻可能仍嫌不足。高產出作業模式最容易受到無線路徑耗損和多重路徑的影響，有能力支援視訊分送的作業模式也可能無法提供完整的涵蓋範圍。

我們可以利用無線中繼器來擴大網路的支援距離，雖然中繼器能擴大涵蓋範圍（代價是使用額外頻寬），但若未經仔細規劃，它仍無法保證提供完整涵蓋範圍；此外，相較於本文所建議的混合式同軸／無線網路，這種解決方案的強健性比較差，成本也更高。

HPNA以及有線電視HPNA（HPNA over cable）

做為一種家庭網路技術，HPNA 2.0的市場表現並不成功，雖然它的資料速率足以支援高速資料服務，但在爭奪市場佔有率時，卻輸給其它更受歡迎的無線技術。受到電話插座位置的影響，無法提供完整的涵蓋範圍；對許多使用者來說，以電話線路做為家庭網路也不像使用無線技術那麼簡單直接。事實上，發展802.11解決方案的元件和系統廠商數目已大幅增加，開發HPNA產品的元件和系統廠商卻不斷減少，使得這項技術因為缺少競爭而更沒有吸引力。

HPNA 2.0完全不適合多媒體應用，它的實際資料速率並不足以支援視訊分送，規格中關於QoS機制的部份也極少，不但共享媒體的使用效率很低，業者也無法提供收費服務所需的QoS連線品質保證；雖然新世代的HPNA 3.0標準可能會解決這個問題，但它仍會有許多其它問題，這使得HPNA 2.0無法成為具有吸引力的家庭網路技術。

也有廠商建議使用有線電視HPNA 2.0，其方法就像本文對於無線連接的建議；但是不同於提供高速模式和QoS功能的802.11g/a標準，HPNA 2.0無法透過有線電視線路分送多個MPEG串流，因為它的資料產出不足，也缺少QoS功能。

由於HPNA 2.0頻帶和有線電視的上行頻帶重疊，使得有線電視HPNA需要升頻轉換功能，才能避免干擾有線電視的上行傳輸，但這會在解決方案中引入非標準組件，迫使它採用電話線路HPNA解決方案以外的零件；此外，若要支援多廠商的操作互通性，它還需要另一套標準。頻率轉換也可能對標準HPNA零件造成困擾，因為HPNA 2.0並不支援這種轉換，這些問題再加上HPNA 2.0元件廠商很少，使得此類解決方案基本上都是廠商專屬的解決方案。

不但如此，為了將同軸網路和電話網路橋接在一起，同軸線路和電話線路必須在家中某個地方相會；但在許多家庭中，同軸線路和電話插座通常分開在房間的兩端，使得這兩種網路的橋接並不如無線技術那麼簡單。

由於無線家庭網路極受歡迎，基地台可能仍需支援無線家庭網路。無論是無線掌上型裝置、配備無線區域網路界面的企業電腦以及與電話或同軸線路插座仍有一段距離的其它裝置，它們都無法獲得HPNA同軸／電話線路支援。相較於802.11同軸／無線解決方案，若想利用802.11來彌補HPNA的不足，反而會帶來一套沒有效率又冗餘的解決方案。

專屬同軸收發器（HomeCNA）

多家公司也推薦以同軸電纜為基礎的家庭網路解決方案，它們會採用一種非標準的傳輸協定；事實上，透過同軸電纜提供多媒體的最佳化協定將是很好的技術解決方案，但它們被採用的可能性仍低於以現有標準為基礎的解決方案，特別是802.11b/a/g之類的解決方案。要為有線電視家庭網路發展新的專屬標準和新零件，將是一項漫長而昂貴的提議，讓多家廠商參與這項工作的機會更是非常渺茫；就算這種方法擁有許多技術優勢，使它有能力成為勝過802.11b/a/g的傳輸協定，但它們仍將不敵於已通過實際考驗的現有標準，特別是現有的802.11元件。

即使採用這種方式，機上盒除了同軸網路技術外，仍需要另一種家庭網路技術 ，讓離同軸電纜插座較遠的裝置也能連線；相形之下，採用單一802.11界面的機上盒卻可透過無線通訊和同軸線路傳輸資料，證明前述解決方案不但效率低，而且成本昂貴。

專屬的同軸家庭網路解決方案可提供100Mbps或是更高資料產出，超過現有802.11解決方案所能達到的54Mbps；值得注意的是，802.11有個專門工作小組正在研究資料速率更高的802.11延伸標準，它們將為高頻寬應用和服務提供更大的傳輸容量。

結論

我們介紹了混合式同軸／無線家庭網路的概念，它們可利用現有802.11標準和零件來支援高頻寬應用及服務。由於資料速率高達54Mbps，支援QoS功能，涵蓋範圍又包含整個家庭，業者取得一套解決方案，使他們能在家中每個角落，穩定的提供和分送需要高傳輸容量及QoS的各種服務，例如視訊分送應用。

採用現有802.11標準，業者可以獲得多家廠商的零件供應，同時確保這些零件擁有良好的操作互通性；透過802.11市場的激烈競爭和龐大銷售規模，將為業者帶來低成本和低風險的解決方案。

802.11很受家庭和企業歡迎，許多產品也採用這種無線技術，例如內建無線網路的筆記型電腦和PDA以及802.11b保全攝影機，都會讓混合式同軸／無線802.11家庭多媒體網路的應用更廣泛。（作者任職於德州儀器）