IEEE 1905

IEEE 1905.1は、 IEEE 802.11（Wi-Fi商標で販売）、IEEE 1901（HomePlug、HD-PLC）電力線ネットワーク、IEEE 802.3 イーサネットおよびマルチメディアオーバー同軸（MoCA）などの無線および有線技術の両方をサポートするホームネットワーク用のネットワークイネーブラーを定義するIEEE標準です。^[1]

IEEE P1905.1ワーキンググループは、2010年12月に最初の会合を開催し、コンバージェンスデジタルホームネットワーク仕様の開発を開始しました。^[2]約30の組織が参加し、2013年1月にP1905.1規格の草案が承認され、2013年4月にIEEE-SAによって最終承認および発行されました^。[3]

IEEE 1905.1標準ワーキンググループは、IEEE電力線通信標準化委員会（PLCSC）によって後援されています。^[4] 2013年から2015年頃にかけて、nVoyと呼ばれるプログラムが関連製品を認証しました。これは、同名のPogo MobileやnVoyデバイス、あるいはEnvoyという名前の様々なネットワークデバイスと混同しないでください。ベンダー（ Qualcomm ^[5]やBroadcom ^[6]など）がこの認証制度を承認しました。IEEE 1905の機能と利点に関する消費者レベルのリストも、nVoy認証機関の責任です。^[7]

説明

この規格には、異機種混在技術を用いたホームネットワーク機器のセットアップ、構成、運用が含まれます。複数のインターフェースタイプ（イーサネット、Wi-Fi、電力線、MoCA）を使用することで、モバイル機器と固定機器の両方において、より優れたカバレッジを実現します。

複数のネットワークテクノロジの使用を標準化し、透過的に単一のデバイスにデータを送信することで、ホームネットワークでの強力なユースケースが可能になります。

異なるリンク上で異なるストリームの負荷を分散することで容量を増やします。
リンクの劣化時にストリームをあるリンクから別のリンクに切り替えることで、伝送の堅牢性を高めます。^[8]
ネットワーク接続が制限されている（電力線のみ）消費者向け機器とハイエンドネットワークデバイス（通常はイーサネットのみ）を、機器制御とメディアストリーミングの目的で 802.11ac および .11n 経由でアクセス可能な共通ネットワークに統合します。
すべての主要なネットワークプロトコルのデバイス認証を 1 つの体制に統合します (nVoy - 下記参照)
一般的に、必要なさまざまなデバイスの数を減らし、ストレージ、処理、およびユーザーインターフェイス機能を 2 ～ 5 ギガビットのネットワーク「バス」またはバックボーン上の目的固有の周辺機器に移行できるようにします。

サービスプロバイダーおよび通信事業者向け

サービスプロバイダーは、より多くの部屋に設置されるデバイスの増加や、IPTV、ビデオ・オン・デマンド、マルチルームDVR、デバイス間のメディア移行といった、高帯域幅の遅延を圧迫するトレンドによって生じるネットワークトラフィックの増加への対応に取り組んでいます。1905.1は、ネットワークをバックボーンにアップグレードすることで、既存の導入環境を改善し（例えば、家庭内デバイスからのストリーミング遅延の解消など）、家庭全体を対象とした新しい製品やサービスを実現します。機能とメリットの例としては、以下のものがあります。

セルフインストール: ネットワークにデバイスを追加するための共通のセットアップ手順により、消費者のネットワークセットアップが簡素化され、通話量とトラックロールが削減されます。
高度な診断: ネットワークは信頼性の高い動作を維持するために自らを監視し、トラブルシューティングを簡素化します。
集約スループット: 単一のデバイスで複数のインターフェースからのスループットを集約し、ビデオアプリケーションに十分なパフォーマンスとカバレッジを確保します。
フォールバック/フェイルオーバー: リンクがダウンしたり混雑したりした場合に代替ルートを開くことでハイブリッドネットワークを最適化し、顧客のネットワークの信頼性を高めます。
負荷分散: ハイブリッドネットワークがさまざまなパスにストリームをインテリジェントに分散できるようにすることで、ネットワークの輻輳を制限します。
複数の同時ストリーム: ネットワークは複数のメディアを同時に利用することで、複数のストリームが単一メディアの最大スループットを超えることを可能にします。デュアルリンクアグリゲーションがサポートされている場合（通常はギガビットイーサネット有線接続間）、同時ストリーミングはさらに高速化されます（例：ルーターまたはネットワーク接続ストレージデバイスと高帯域幅ディスプレイ（超高精細テレビなど）間）。これにより、家庭内でこれらのデバイスをサポートする際の煩わしさが大幅に軽減されます。

消費者と小売業者向け

有線製品と無線製品の統合により、消費者はネットワーク機器を自ら簡単に設置できるようになり、家庭内ネットワークの容量とカバレッジを大幅に向上させることができます。これにより、エンドユーザーの満足度が向上し、製品の返品率も低下します。小売業者とエンドユーザーにとって、1905.1ネットワークの具体的なメリットには、以下が含まれます。

従来の機器との相互運用性を確保しながら、ホームネットワークの一部のコンポーネントをアップグレードする機能。
一貫したパスワード手順とボタンプッシュセキュリティ構成により、ネットワークのセットアップとセキュリティ認証が簡素化されます。
ホームネットワークのパフォーマンスとカバレッジが向上し、ネットワーク容量が増大して家庭内のデバイスの総数が増加します。

技術概要

1905.1デバイスは、メディアアクセス制御技術の多様性を隠蔽する抽象化層（AL）を実行します。このサブレイヤーは、1905.1ネイバーと制御メッセージデータユニット（CMDU）を交換します。CMDUは、 IPスタックを必要とせず、サポートされている様々な技術のレイヤー2を介して直接通信されます。この規格は、基盤となる技術の仕様を変更する必要はありません。

この抽象化レイヤーは、1905.1デバイスを識別するための一意のEUI-48アドレスを提供します。この一意のアドレスは、複数のインターフェースが利用可能な場合に永続的なアドレスを維持し、インターフェース間のトラフィックのシームレスな切り替えを容易にするのに役立ちます。この規格では、ループ防止および転送プロトコルは定義されていません。1905.1デバイスは、既存のIEEE 802.1ブリッジングプロトコルと互換性があります。

1905.1デバイスの管理は、統合された抽象化層管理エンティティ（ALME）の使用と、CWMP（ブロードバンドフォーラムTR-069）でアクセス可能なデータモデルの使用によって簡素化されます。

建築

抽象化層用に設計されたアーキテクチャは、上位層にアクセス可能な 2 つの 1905.1 サービスアクセスポイント (1905.1 MAC SAP と 1905.1 ALME SAP) に基づいています。

ALMEは、様々なメディア依存型管理エンティティとフローベースの転送テーブルをサポートする独自の管理エンティティです。ALME間では、トポロジやリンクメトリックといった様々な管理情報を配信するために、1905.1プロトコルが使用されます。

1905.1 制御メッセージデータユニットフレームは、8 オクテットのヘッダーと、将来の使用のために簡単に拡張できる可変長のTLV (タイプ、長さ、値) データ要素のリストで構成されています。

汎用 CMDU フレーム形式の構造は次のとおりです。

メッセージバージョン	予約済み	メッセージの種類	メッセージID	フラグメントID	最後のフラグメントインジケーター	リレーインジケーター	予約済み	TLVのリスト
1オクテット	1オクテット	2オクテット	2オクテット	1オクテット	1ビット	1ビット	6ビット	可変長

ベンダー固有の CMDU は、メッセージタイプ 0x0004 を介してサポートされます。

各 TLV の基本構造は次のとおりです。

タイプ	長さ	価値
1オクテット	2オクテット	可変長

ベンダー固有の TLV は、TLV タイプ 11 を介してサポートされます。

1905.1 CMDU に割り当てられた EtherType 値は 0x893aです。

特徴

IEEE 1905.1 の機能の一部を以下に示します。

トポロジー

1905.1 は、家庭やオフィスのネットワークで実行されているテクノロジに関係なく、ネットワークトポロジのグローバルビューを取得するためのツールを提供します。

抽象化レイヤーは、このプロトコルのトポロジを構築するためにさまざまなトポロジメッセージを生成します。

直接1905.1ネイバーを検出するための検出（メッセージタイプ0x0000）
トポロジの変更についてネットワークデバイスに通知する通知（メッセージタイプ 0x0001）
別の 1905.1 デバイスのトポロジデータベースを取得するためのクエリ/応答 (メッセージタイプ 0x0002 および 0x0003)

検出および通知メッセージに使用されるグループアドレスは01:80:c2:00:00:13です。^[9]

2 つの 1905.1 デバイス間に接続された非 1905.1 ブリッジを検出するために、抽象化レイヤーは、 802.1D ブリッジによって伝播されない最も近いブリッジアドレス (01:80:c2:00:00:0e) を持つ LLDP メッセージも生成します。

1905.1 デバイスによって収集されたトポロジ情報は、TR-069 プロトコルを介してリモートでアクセス可能なデータモデルに保存されます。

リンクメトリクス

1905.1 ALME は、2 つの 1905.1 デバイスを接続するリンクのメトリックのリストを取得するためのメカニズムを提供します。

パケットエラー
送信されたパケット
MACスループット容量（Mbit/s単位）
リンクの可用性（リンクがアイドル状態にある時間の割合として表されます）
PHYレート

1905.1デバイスは、リンクメトリッククエリメッセージ（メッセージタイプ0x0005）を生成することで、他の1905.1デバイスにリンクメトリックを要求することもできます。要求されたデバイスは、リンクメトリックレスポンスメッセージ（メッセージタイプ0x0006）で応答します。

転送ルール

1905 ALMEは、フローごとの転送ルールを管理するためのプリミティブのリスト（Get、Set、Modify、Remove）を提供します。この機能は、異なるテクノロジー間で異なるフローを動的に分散するために使用できます。フローを分類するには、以下の要素のセットまたはサブセットを使用できます。

MAC宛先アドレス
MAC送信元アドレス
イーサタイプ
VLAN ID。
優先コードポイント

ユニキャスト宛先の転送ルールを設定する場合、指定できる送信インターフェイスは 1 つだけです。

セキュリティ設定

1905.1セキュリティ設定の目標は、異なる暗号化方式を実行する複数のインターフェースを持つデバイスであっても、新しい1905.1デバイスが統一されたセキュリティ手順でネットワークに参加できるようにすることです。3つの統一されたセキュリティ設定手順が定義されています。

1905.1 プッシュボタン
1905.1 ユーザー設定のパスフレーズ/キー（オプション）
1905.1 近距離無線通信ネットワークキー（オプション）

プッシュボタン方式では、ユーザーは新しい（つまりネットワークに接続されていない）1905.1デバイスのボタンを1つと、既にネットワークに接続されている任意の1905.1デバイスのボタンを1つ押す必要があります。ユーザーは、新しいデバイスがネットワークに参加するためにどの技術を使用しているか、またどのデバイスが新しいデバイスのペアリングとネットワークへの参加を処理するかを知る必要はありません。プッシュボタン方式では、以下の2つの1905.1メッセージが使用されます。

プッシュボタンイベント通知（メッセージタイプ0x000B）
プッシュボタン参加通知（メッセージタイプ 0x000C）

これらのメッセージは、ネットワーク内のすべての 1905.1 デバイスに送信されます。

ユーザーが設定したパスフレーズ/キーを使用する場合、ユーザーは US-ASCII 文字のシーケンス (8 ～ 63 の間) を 1 つだけ入力/記憶するだけで、ALME はSHA-256機能を使用して、さまざまなテクノロジーに対して異なるセキュリティパスワードを導出します。

NFC ネットワークキーを使用する場合、ユーザーは、すでに 1905.1 ネットワークのメンバーである NFC 搭載スマートフォンで新しい 1905.1 デバイスをタッチする必要があります。

AP自動設定

この機能は、認証済みの1905.1リンクを介してWi-Fi簡易設定メッセージを交換するために用いられます。このプロトコルを使用することで、1905.1 APの登録者は、1905.1 APレジストラから設定パラメータ（SSIDなど）を取得できます。このように、AP自動設定は複数のAPで構成されるホームネットワークのセットアップを簡素化するために用いられ、ユーザーが各APを手動で設定する必要がなくなります（APレジストラへの設定は1つだけで済みます）。

WPSメッセージの転送には、特定の1905.1 CMDUフレーム（メッセージタイプ0x0009）が使用されます。AP登録者がデュアルバンド（2.4GHzと5GHz）対応の場合、自動設定手順が2回実行されることがあります。

実装

1905.1を実装したQualcomm Atheros製品はHy-Fiと呼ばれ、Wayback Machineでは2001年12月3日にアーカイブされています（Hybrid Fidelity用）。^[10]^[11]

2012年1月、HomePlug Powerline AllianceはIEEE 1905.1認証のサポートを発表しました。^[12]

nVoyという消費者認証プログラムが2013年6月に発表され、「IEEE 1905.1準拠のための新しいnVoy HomePlug認証をサポートする」最初の認証チップが発表されました。^[13]消費者向け製品は2013年末までに発売される予定でしたが^[14]、2014年の消費者向け展示会まで延期されました。2013年12月時点で、nVoy認証を受けた消費者向け製品は存在せず、小規模ネットワークに特化したレビューサイトにはレビュー対象となる製品がありませんでした。^[15]

チップセット

Broadcom BCM60500およびBCM60333 SoC ^[6]は、ベンダーによるとnVoy/1905に準拠しているとのことである。互換ラインドライバは、例えばMicrosemiなどから入手可能である。^[16] Qualcomm Atherosは、Qualcomm VIVE™ 11ac、Qualcomm XSPAN™ 11n無線LAN、Qualcomm AMP™電力線通信、およびイーサネット技術を様々な組み合わせで実現した、多様なHy-Fiリファレンスデザインを提供している。^[17] MStar Semiconductorは、Homeplug AV電力線通信ソリューションにおいてnVoy/1905をサポートしていることを表明している。^[18]

参考文献

^ Cohen, Etan G.; Ho, Duncan; Mohanty, Bibhu P.; Rajkotia, Purva R. (2014年2月). 「IEEE 1905.1: コンバージェント・デジタル・ホーム・ネットワーキング」. Berger, Lars T.; Schwager, Andreas; Pagani, Pascal; Schneider, Daniel M. (編). MIMO電力線通信：狭帯域および広帯域規格、EMC、および高度処理. CRC Press. pp. 391– 426. doi :10.1201/b16540-19. ISBN 9781466557529。
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[ETAN14-1] Cohen, Etan G.; Ho, Duncan; Mohanty, Bibhu P.; Rajkotia, Purva R. (2014年2月). 「IEEE 1905.1: コンバージェント・デジタル・ホーム・ネットワーキング」. Berger, Lars T.; Schwager, Andreas; Pagani, Pascal; Schneider, Daniel M. (編). MIMO電力線通信：狭帯域および広帯域規格、EMC、および高度処理. CRC Press. pp. 391– 426. doi :10.1201/b16540-19. ISBN 9781466557529。

[2] “IEEE P1905ワーキンググループ”. 2016年10月15日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年1月15日閲覧。

[3] 1905.1-2013 - 異機種混在技術向け統合デジタルホームネットワークのIEEE標準。IEEE。 2013年4月12日。pp. 1– 93。doi : 10.1109/IEEESTD.2013.6502164。ISBN 978-0-7381-8297-1。

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