IEEE 1905

IEEE 1905.1은 홈 네트워킹을 위한 네트워크 인에이블러를 정의하는 IEEE 표준으로, 무선 및 유선 기술을 모두 지원한다. 지원 기술로는 IEEE 802.11(와이파이 상표명으로 마케팅), IEEE 1901(홈플러그, HD-PLC) 전력선 통신, IEEE 802.3 이더넷, 그리고 Multimedia over Coax(MoCA)가 있다.

IEEE P1905.1 워킹 그룹은 2010년 12월 첫 회의를 열고 융합 디지털 홈 네트워크 사양 개발을 시작했다. 약 30개 조직이 그룹에 참여하여 2013년 1월 P1905.1 표준 초안을 승인받았으며, 2013년 4월 IEEE 표준 협회로부터 최종 승인 및 출판되었다.

IEEE 1905.1 표준 워킹 그룹은 IEEE 전력선 통신 표준 위원회(PLCSC)가 후원한다. 약 2013년부터 2015년까지 nVoy라는 프로그램이 관련 제품을 인증했다. 이는 같은 이름의 Pogo Mobile and nVoy 장치나 Envoy라는 이름의 다양한 네트워크 장치와 혼동해서는 안 된다. 벤더들(예: 퀄컴 및 브로드컴)은 이 인증 체계를 지지했다. IEEE 1905 기능 및 이점에 대한 소비자 수준의 목록 관리도 nVoy 인증 기관의 책임이다.

설명

이 표준에는 이종 기술을 사용하는 홈 네트워킹 장치의 설정, 구성 및 운영이 포함된다. 다중 인터페이스 유형(이더넷, 와이파이, 전력선 및 MoCA)을 사용하면 모바일 장치와 고정 장치 모두에 더 나은 커버리지를 제공할 수 있다.

단일 장치로 데이터를 투명하게 전송하기 위해 여러 네트워킹 기술 사용을 표준화함으로써 홈 네트워크에서 강력한 활용 사례가 가능해진다.

서로 다른 링크에 걸쳐 스트림을 로드 밸런싱하여 용량 증가.
링크 성능 저하 시 스트림을 한 링크에서 다른 링크로 전환하여 전송의 견고성 증가.
제한된 네트워크 연결(전력선 전용)만 있는 소비자 가전과 고급 네트워크 장치(일반적으로 이더넷 전용)를 가전 제어 및 미디어 스트리밍 목적으로 802.11ac 및 .11n을 통해 액세스할 수 있는 공통 네트워크로 더 잘 통합.
모든 주요 네트워킹 프로토콜에 대한 장치 인증을 하나의 체계로 통합(nVoy - 아래 참조).
일반적으로 필요한 서로 다른 장치의 수를 줄이고, 2~5기가비트 네트워크 "버스" 또는 백본에서 목적에 맞는 주변 장치로 저장, 처리 및 사용자 인터페이스 기능을 마이그레이션할 수 있도록 허용.

서비스 제공업체 및 통신사를 위한 이점

서비스 제공업체는 더 많은 방에 있는 더 많은 장치와 IPTV, 주문형 비디오, 멀티룸 DVR, 장치 간 미디어 이동과 같이 대역폭 지연을 유발하는 트렌드로 인해 발생하는 네트워크 트래픽 증가 문제를 해결하고자 한다. 1905.1은 네트워크를 백본으로 업그레이드하여 기존 배포를 개선하고(예: 홈 내 장치의 스트리밍 지연 해소) 새로운 전가정용 제품 및 서비스를 지원한다. 몇 가지 특징 및 이점은 다음과 같다.

자동 설치: 네트워크에 장치를 추가하기 위한 공통 설정 절차로 소비자 네트워크 설정 간소화; 고객 문의량 및 방문 수리 횟수 감소.
고급 진단: 안정적인 운영을 유지하기 위해 네트워크 스스로 모니터링; 문제 해결 간소화.
집계 처리량: 단일 장치가 여러 인터페이스의 처리량을 집계하여 비디오 애플리케이션에 충분한 성능과 커버리지를 보장.
폴백/페일오버: 링크가 다운되거나 혼잡할 때 대체 경로를 열어 하이브리드 네트워크를 최적화; 고객 네트워크의 신뢰성 증가.
로드 밸런싱: 하이브리드 네트워크가 서로 다른 경로에 스트림을 지능적으로 분산할 수 있게 하여 네트워크 혼잡 제한.
다중 동시 스트림: 네트워크가 여러 미디어를 동시에 사용하여 여러 스트림이 단일 매체의 최대 처리량을 초과할 수 있도록 지원. 듀얼 링크 애그리게이션이 지원되는 경우(일반적으로 기가비트 이더넷 유선 연결 간), 동시 스트리밍은 더욱 빨라질 수 있음(예: 라우터 또는 네트워크 연결 스토리지 장치와 고대역폭 디스플레이(초고선명 텔레비전) 사이). 이는 가정 내 장치 지원을 훨씬 수월하게 만듦.

소비자 및 소매업체를 위한 이점

유선 및 무선 제품의 통합으로 소비자는 가정 내 네트워크의 용량과 커버리지를 크게 향상시킬 수 있는 네트워킹 장비를 쉽게 직접 설치할 수 있게 되어, 최종 사용자의 만족도가 높아지고 제품 반품이 줄어든다. 소매업체와 최종 사용자를 위한 1905.1 네트워킹의 구체적인 이점은 다음과 같다.

기존 장비와의 상호 운용성을 보장하면서 홈 네트워크의 일부 구성 요소를 업그레이드할 수 있는 능력.
일관된 비밀번호 절차와 버튼 푸시 보안 구성을 통해 네트워크 설정 및 보안 인증 간소화.
홈 네트워크의 성능과 커버리지를 높여 가정 내 장치 수를 전반적으로 늘릴 수 있는 네트워크 용량 증대.

기술 개요

1905.1 장치는 다양한 미디어 접근 제어 기술을 숨기는 추상화 계층(AL)을 실행한다. 이 하위 계층은 1905.1 이웃과 CMDU(Control Message Data Unit)를 교환한다. CMDU는 IP 주소 스택 없이도 지원되는 다양한 기술의 레이어 2를 통해 직접 통신된다. 이 표준은 기본 기술 사양에 대한 어떠한 변경도 요구하지 않는다.

이 추상화 계층은 1905.1 장치를 식별하기 위해 고유한 EUI-48 주소를 제공한다. 이 고유 주소는 여러 인터페이스를 사용할 때 지속적인 주소를 유지하고 인터페이스 간의 트래픽을 원활하게 전환하는 데 유용하다. 이 표준은 루프 방지 및 전달 프로토콜을 정의하지 않는다. 1905.1 장치는 기존 IEEE 802.1 브리징 프로토콜과 호환된다.

1905.1 장치의 관리는 통합된 추상화 계층 관리 개체(ALME)와 CWMP(브로드밴드 포럼 TR-069)로 액세스 가능한 데이터 모델을 사용하여 간소화된다.

아키텍처

추상화 계층을 위해 설계된 아키텍처는 상위 계층에서 액세스할 수 있는 두 개의 1905.1 서비스 액세스 포인트(1905.1 MAC SAP 및 1905.1 ALME SAP)를 기반으로 한다.

ALME는 서로 다른 미디어 종속 관리 개체와 흐름 기반 전달 테이블을 지원하는 고유한 관리 개체이다. 1905.1 프로토콜은 ALME 간에 토폴로지 및 링크 메트릭과 같은 다양한 유형의 관리 정보를 분산하는 데 사용된다.

1905.1 제어 메시지 데이터 유닛 프레임은 8옥텟 헤더와 향후 사용을 위해 쉽게 확장할 수 있는 가변 길이의 형식-길이-값(TLV) 데이터 요소 목록으로 구성된다.

일반 CMDU 프레임 형식의 구조는 다음과 같다.

메시지 버전	예약됨	메시지 유형	메시지 ID	조각 ID	마지막 조각 표시기	릴레이 표시기	예약됨	TLV 목록
1옥텟	1옥텟	2옥텟	2옥텟	1옥텟	1비트	1비트	6비트	가변 길이

벤더별 CMDU는 메시지 유형 0x0004를 통해 지원된다.

각 TLV의 기본 구조는 다음과 같다.

유형	길이	값
1옥텟	2옥텟	가변 길이

벤더별 TLV는 TLV 유형 11을 통해 지원된다.

1905.1 CMDU에 할당된 이더타입 값은 0x893a이다.

기능

IEEE 1905.1의 일부 기능은 다음과 같다.

토폴로지

1905.1은 가정/사무실 네트워크에서 실행되는 기술에 관계없이 네트워크 토폴로지의 전체적인 뷰를 얻을 수 있는 도구를 제공한다.

추상화 계층은 이 프로토콜의 토폴로지를 구축하기 위해 다양한 토폴로지 메시지를 생성한다.

탐색(메시지 유형 0x0000): 직접적인 1905.1 이웃을 감지
알림(메시지 유형 0x0001): 네트워크 장치에 토폴로지 변경 사항을 알림
쿼리/응답(메시지 유형 0x0002 및 0x0003): 다른 1905.1 장치의 토폴로지 데이터베이스를 가져옴

탐색 및 알림 메시지에 사용되는 그룹 주소는 01:80:c2:00:00:13이다.

두 1905.1 장치 사이에 연결된 비-1905.1 브리지를 감지하기 위해, 추상화 계층은 802.1D 브리지에 의해 전파되지 않는 가장 가까운 브리지 주소(01:80:c2:00:00:0e)를 사용하여 링크 계층 탐색 프로토콜(LLDP) 메시지를 생성한다.

1905.1 장치가 수집한 토폴로지 정보는 TR-069 프로토콜을 통해 원격으로 액세스 가능한 데이터 모델에 저장된다.

링크 메트릭

1905.1 ALME는 두 1905.1 장치를 연결하는 링크에 대한 메트릭 목록을 얻는 메커니즘을 제공한다.

패킷 오류
전송된 패킷
MAC 처리량 용량(Mbit/s 단위)
링크 가용성(링크가 유휴 상태인 시간의 비율로 표현)
PHY 속도

1905.1 장치는 링크 메트릭 쿼리 메시지(메시지 유형 0x0005)를 생성하여 다른 1905.1 장치로부터 링크 메트릭을 요청할 수도 있다. 요청된 장치는 링크 메트릭 응답 메시지(메시지 유형 0x0006)로 응답한다.

전달 규칙

1905 ALME는 흐름당 전달 규칙(가져오기, 설정, 수정 및 제거)을 관리하는 프리미티브 목록을 제공한다. 이 기능은 서로 다른 기술에 걸쳐 다양한 흐름을 동적으로 분산하는 데 사용할 수 있다. 흐름을 분류하기 위해 다음 요소의 집합 또는 하위 집합을 사용할 수 있다.

MAC 목적지 주소
MAC 소스 주소
이더타입
VLAN id.
Priority code point

유니캐스트 목적지에 대한 전달 규칙을 설정할 때 하나의 나가는 인터페이스만 지정할 수 있다.

보안 설정

1905.1 보안 설정의 목표는 장치가 서로 다른 암호화 방식을 실행하는 여러 인터페이스를 가지고 있더라도 새로운 1905.1 장치가 통합된 보안 절차를 통해 네트워크에 참여할 수 있도록 하는 것이다. 세 가지 통합 보안 설정 절차가 정의되어 있다.

1905.1 푸시 버튼
1905.1 사용자 구성 암호/키(선택 사항)
1905.1 근거리 무선 통신(NFC) 네트워크 키(선택 사항)

푸시 버튼 방식은 사용자가 새 1905.1 장치(즉, 네트워크에 없는 장치)의 버튼 하나와 이미 네트워크에 있는 1905.1 장치의 버튼 하나를 누를 것을 요구한다. 사용자가 새 장치가 네트워크에 참여하기 위해 어떤 기술을 사용하는지, 그리고 어떤 장치가 이 새로운 장치의 페어링 및 네트워크 승인을 처리할 것인지 알 필요는 없다. 푸시 버튼 방식에는 두 가지 1905.1 메시지가 사용된다.

푸시 버튼 이벤트 알림(메시지 유형 0x000B)
푸시 버튼 참여 알림(메시지 유형 0x000C)

이 메시지는 네트워크의 모든 1905.1 장치로 전송된다.

사용자가 구성한 암호/키를 사용하는 경우, 사용자는 US-ASCII 문자 시퀀스(8~63자)를 하나만 입력/기억하면 되며, ALME는 SHA-256 함수를 통해 서로 다른 기술에 대한 보안 비밀번호를 파생한다.

NFC 네트워크 키를 사용하는 경우, 사용자는 이미 1905.1 네트워크의 구성원인 NFC 지원 스마트폰으로 새 1905.1 장치를 접촉하기만 하면 된다.

AP 자동 구성

이 기능은 인증된 1905.1 링크를 통해 와이파이 간단 구성(Wi-Fi Simple Configuration) 메시지를 교환하는 데 사용된다. 이 프로토콜을 사용하여 1905.1 AP 등록 대상은 1905.1 AP 등록 기관으로부터 구성 매개변수(SSID 등)를 검색할 수 있다. 따라서 AP 자동 구성은 여러 AP로 구성된 홈 네트워크 설정을 간소화하는 데 사용되며, 사용자가 각 AP를 수동으로 구성할 필요가 없다(AP 등록 기관의 단일 구성만 필요).

특정 1905.1 CMDU 프레임(메시지 유형 0x0009)이 WPS 메시지를 전송하는 데 사용된다. AP 등록 대상이 듀얼 밴드(2.4GHz 및 5GHz) 지원인 경우, 자동 구성 절차가 두 번 실행될 수 있다.

구현

1905.1을 구현하는 퀄컴 아데로스(Qualcomm Atheros) 제품은 Hy-Fi 보관됨 2001-12-03 - 웨이백 머신 (Hybrid Fidelity의 약자)라고 한다.

2012년 1월, 홈플러그 전력선 연합(HomePlug Powerline Alliance)은 IEEE 1905.1 인증에 대한 지원을 발표했다.

nVoy라는 소비자 인증 프로그램은 2013년 6월에 발표되었으며, 그 당시 "IEEE 1905.1 준수를 위한 새로운 nVoy 홈플러그 인증을 지원하는" 첫 번째 칩이 발표되었다. 소비자 수준 제품은 2013년 말까지 예상되었으나 2014년 소비자 쇼까지 지연되었다. 2013년 12월 기준으로 nVoy 인증 소비자 제품은 없었으며, 소규모 네트워크 전문 리뷰 사이트에서도 리뷰할 제품이 없었다.

칩셋

브로드컴 BCM60500 및 BCM60333 SoC는 (벤더에 의해) nVoy/1905 호환 제품으로 주장된다. 마이크로세미(Microsemi) 등에서 호환 가능한 라인 드라이버를 제공했다. 퀄컴 아데로스는 다양한 퀄컴 VIVE™ 11ac 및 퀄컴 XSPAN™ 11n 무선 LAN, 퀄컴 AMP™ 전력선 및 이더넷 기술의 조합을 기반으로 하는 다양한 Hy-Fi 참조 설계를 제공한다. MStar 반도체는 홈플러그 AV 전력선 통신 솔루션에서 nVoy/1905를 지원한다고 밝혔다.

각주

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[ETAN14-1] Cohen, Etan G.; Ho, Duncan; Mohanty, Bibhu P.; Rajkotia, Purva R. (February 2014). 〈IEEE 1905.1: Convergent Digital Home Networking〉. Berger, Lars T.; Schwager, Andreas; Pagani, Pascal; Schneider, Daniel M. (편집). 《MIMO Power Line Communications: Narrow and Broadband Standards, EMC, and Advanced Processing》. CRC Press. 391–426쪽. doi:10.1201/b16540-19. ISBN 9781466557529. ^{[깨진 링크(과거 내용 찾기)]}

[2] “IEEE P1905 working Group”. 2016년 10월 15일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2012년 1월 15일에 확인함.

[3] 《1905.1-2013 - IEEE Standard for a Convergent Digital Home Network for Heterogeneous Technologies》. IEEE. 2013년 4월 12일. 1–93쪽. doi:10.1109/IEEESTD.2013.6502164. ISBN 978-0-7381-8297-1.

[4] “PLCSC - Power Line Communication Standards Committee”.

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[11] Parker, Tammy (2012년 10월 17일). “Qualcomm Atheros Hy-Fi powers new Wi-Fi Range Extender”. 《Fierce Wireless》. 2014년 4월 7일에 원본 문서에서 보존된 문서.

[12] “HomePlug® Powerline Alliance Supports Important IEEE 1905.1 Milestone in the Development of Hybrid Networking”. 2014년 4월 4일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2013년 4월 4일에 확인함.

[13] Higgins, Tim (2013년 6월 3일). “Broadcom Bringing Gigabit Powerline To Market”. 《SmallNetBuilder》.

[14] “nVoy™ Certification to Usher Hybrid Home Networking into the Mainstream”. 2013년 10월 17일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2013년 6월 5일에 확인함.

[15] “nVoy - SmallNetBuilder”. 2013년 12월 28일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2026년 1월 7일에 확인함.

[16] “Microsemi Delivers High Performance HomePlug AV2 Class GH Line Drivers for Powerline Communications Applications” (보도자료). 마이크로세미. 2013년 10월 21일. 2013년 12월 28일에 원본 문서에서 보존된 문서.

[17] “Qualcomm Hy-Fi”. 2013년 1월 16일에 원본 문서에서 보존된 문서.

[18] “MStar's leading powerline communication solutions support newly-ratified IEEE 1905.1 standard and provide a seamlessly-linked hybrid home networking environment” (보도자료). 홈플러그 전력선 연합. 2013년 12월 31일에 원본 문서에서 보존된 문서.