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G.hn

Gigabit Home Networking (G.hn) es una especificación para redes domésticas cableadas que admite velocidades de hasta 2 Gbit/s y opera sobre cuatro tipos de cables heredados: cableado telefónico , cables coaxiales , líneas eléctricas y fibra óptica plástica . Algunos beneficios de un estándar multicable son menores costos de desarrollo de equipos y menores costos de implementación para los proveedores de servicios (al permitir la autoinstalación del cliente). [1]

G.hn ofrece inmunidad mejorada a las perturbaciones de las líneas eléctricas en comparación con otras tecnologías de conexión. Sirve como puente, conectando sistemas más antiguos que prevalecen en entornos industriales con tecnologías modernas que pueden revolucionar las operaciones. Si bien muchas máquinas y dispositivos han pasado a ser inalámbricos, los sistemas heredados cableados siguen siendo fundamentales para la comunicación en contextos industriales. En el ámbito industrial, una conectividad rápida y confiable es crucial para lograr interacciones fluidas entre máquinas. La ausencia de esto puede provocar paradas operativas o una reducción de la calidad del servicio. G.hn se erige como una infraestructura fundamental para tareas urgentes y críticas para la seguridad, y cuenta con características sólidas que respaldan comunicaciones vitales y la capacidad de una red de recuperación automática. [2]

Historia

G.hn fue desarrollado en el sector de Normalización de las Telecomunicaciones de la Unión Internacional de Telecomunicaciones ( ITU-T ) y promovido por el Foro HomeGrid y varias otras organizaciones. La Recomendación UIT-T (el término de la UIT para el estándar) G.9960 , que recibió aprobación el 9 de octubre de 2009, [3] especificó las capas físicas y la arquitectura de G.hn. La Capa de Enlace de Datos (Recomendación G.9961) fue aprobada el 11 de junio de 2010. [4]

Organizaciones destacadas, incluidas CEPca, HomePNA y UPA, creadoras de algunas de estas interfaces, apoyaron la última versión del estándar, enfatizando su potencial e importancia en el ámbito de las redes domésticas. [5] Además, el ITU-T amplió la tecnología con tecnología de entrada múltiple y salida múltiple (MIMO) para aumentar las velocidades de datos y la distancia de señalización. [6] Esta nueva característica fue aprobada en marzo de 2012 bajo la Recomendación G.9963 .

El desarrollo y la promoción de G.hn han recibido un importante apoyo del HomeGrid Forum y varias otras organizaciones. [7] La ​​tecnología no solo fue diseñada para abordar los desafíos de las redes domésticas, sino que también encontró aplicaciones más allá de este alcance inicial, mostrando su versatilidad y potencial en el dominio de las redes. [8]

Especificaciones técnicas

Resumen técnico

G.hn especifica una única capa física basada en la modulación de multiplexación por división de frecuencia ortogonal ( OFDM) de la transformada rápida de Fourier (FFT) y el código de corrección de errores directos (FEC) del código de verificación de paridad de baja densidad (LDPC ). G.hn incluye la capacidad de realizar muescas en bandas de frecuencia específicas para evitar interferencias con bandas de radioaficionados y otros servicios de radio con licencia. G.hn incluye mecanismos para evitar interferencias con tecnologías heredadas de redes domésticas [9] y también con otros sistemas cableados como VDSL2 u otros tipos de DSL utilizados para acceder al hogar.

Los sistemas OFDM dividen la señal transmitida en múltiples subportadoras ortogonales . En G.hn cada una de las subportadoras se modula utilizando QAM . La constelación QAM máxima admitida por G.hn es 4096-QAM (QAM de 12 bits).

El control de acceso a medios de G.hn se basa en una arquitectura de acceso múltiple por división de tiempo (TDMA), en la que un "maestro de dominio" programa oportunidades de transmisión (TXOP) que pueden ser utilizadas por uno o más dispositivos en el "dominio". Hay dos tipos de TXOP:

Optimización para cada medio

Aunque la mayoría de los elementos de G.hn son comunes para los tres medios admitidos por el estándar (líneas eléctricas, líneas telefónicas y cable coaxial), G.hn incluye optimizaciones específicas para cada medio. Algunos de estos parámetros específicos de los medios incluyen: [10]

Seguridad

G.hn utiliza el algoritmo de cifrado Advanced Encryption Standard (AES) (con una longitud de clave de 128 bits) utilizando el protocolo CCMP para garantizar la confidencialidad y la integridad de los mensajes. La autenticación y el intercambio de claves se realizan siguiendo la Recomendación UIT-T X.1035 . [12]

G.hn especifica seguridad punto a punto dentro de un dominio, lo que significa que cada par de transmisor y receptor utiliza una clave de cifrado única que no es compartida por otros dispositivos en el mismo dominio. Por ejemplo, si el nodo Alice envía datos al nodo Bob , el nodo Eve (en el mismo dominio que Alice y Bob) no podrá escuchar fácilmente su comunicación. [13]

G.hn apoya el concepto de retransmisiones, en el que un dispositivo puede recibir un mensaje de un nodo y entregarlo a otro nodo más alejado en el mismo dominio. La retransmisión se vuelve crítica para aplicaciones con topologías de red complejas que necesitan cubrir grandes distancias, como las que se encuentran en aplicaciones industriales o de servicios públicos. Si bien un repetidor puede leer las direcciones de origen y de destino, no puede leer el contenido del mensaje debido a que su cuerpo está cifrado de extremo a extremo.

Perfiles

La arquitectura G.hn incluye el concepto de perfiles. Los perfiles están destinados a abordar nodos G.hn con niveles de complejidad significativamente diferentes. En G.hn, los perfiles de mayor complejidad son superconjuntos adecuados de perfiles de menor complejidad, de modo que los dispositivos basados ​​en diferentes perfiles puedan interoperar entre sí. [14]

Ejemplos de dispositivos G.hn basados ​​en perfiles de alta complejidad son los Gateways Residenciales o los Set-Top Boxes. Ejemplos de dispositivos G.hn basados ​​en perfiles de baja complejidad son los dispositivos de domótica, seguridad del hogar y redes inteligentes.

Parámetros técnicos

El cuadro muestra un resumen de las especificaciones técnicas cruciales del estándar G.hn. Muchos de estos elementos técnicos son consistentes en diferentes medios físicos, con variaciones en áreas como el espaciado de tonos y los rangos de frecuencia. Esta uniformidad es esencial ya que permite a los fabricantes de silicio producir un chip singular capaz de implementar los tres tipos de medios, lo que genera ahorros de costos. Actualmente, los conjuntos de chips G.hn son compatibles con los tres tipos de medios. Esta compatibilidad permite a los fabricantes de sistemas crear dispositivos que pueden ajustarse a cualquier tipo de cableado simplemente modificando una configuración de software en el equipo. [15]

Espectro

El espectro G.hn depende del medio como se muestra en el siguiente diagrama:

Pila de protocolos

Pila de protocolos G.hn

G.hn especifica la capa física y la capa de enlace de datos , según el modelo OSI . [10]

La interfaz entre la entidad de aplicación y la capa de enlace de datos se denomina interfaz A. La interfaz entre la capa de enlace de datos y la capa física se denomina interfaz independiente del medio (MII). La interfaz entre la capa física y el medio de transmisión real se denomina interfaz dependiente del medio (MDI).

Apoyo

Foro HomeGrid

El HomeGrid Forum es un grupo comercial sin fines de lucro que promueve G.hn. [dieciséis]

Los miembros del foro HomeGrid incluyen: [17]

Vendedores

Los proveedores que promocionan G.hn incluyen MaxLinear , ReadyLinks Inc, Lantiq , devolo AG , el fabricante de microprocesadores Intel , [22] el proveedor de sistemas en un chip Sigma Designs , [23] y Xingtera, que anunció un producto en enero de 2013. [24 ]

La primera demostración pública en vivo de la interoperabilidad de G.hn se realizó en CES, del 10 al 13 de enero de 2012, por Lantiq, Marvell Technology Group , Metanoia y Sigma Designs. [25]

Proveedores de servicio

El 26 de febrero de 2009, como parte de un comunicado de prensa de HomePNA , AT&T (que utiliza redes domésticas por cable como parte de su servicio U-Verse IPTV ) expresó su apoyo al trabajo desarrollado por el UIT-T para crear estándares para redes domésticas, incluyendo G.hn. [26]

Los proveedores de servicios como AT&T promocionaron a G.hn por: [27]

Otros proveedores de servicios que contribuyen al trabajo del Grupo de Estudio del UIT-T incluyen British Telecom , [28] Telefónica y AT&T.

Proveedores de equipos

En abril de 2008, durante el primer anuncio del Foro HomeGrid, Echostar , un fabricante de decodificadores para el mercado de proveedores de servicios, expresó su apoyo al estándar unificado: [29]

Electrónica de consumo

En marzo de 2009, Best Buy (que es el minorista más grande de electrónica de consumo en los Estados Unidos ) se unió a la junta directiva de HomeGrid Forum y expresó su apoyo a G.hn. [30]

Panasonic , uno de los mayores fabricantes de electrónica de consumo, también es miembro colaborador del HomeGrid Forum.

Analistas

En 2008, varias empresas de marketing promocionaron G.hn e hicieron predicciones optimistas. [31] [32] [33]

Otras organizaciones

En julio de 2009, HomeGrid Forum y DLNA firmaron un acuerdo de enlace "que sienta las bases para la colaboración entre las dos organizaciones y la aprobación de G.hn como una tecnología de capa física reconocida por DLNA". [34]

En junio de 2010, Broadband Forum y HomeGrid Forum firmaron un acuerdo para ofrecer un programa de pruebas de cumplimiento e interoperabilidad para productos que utilizan tecnología G.hn. El Broadband Forum respaldará la validación de los productos G.hn por parte de HomeGrid Forum, su promoción de la conformidad e interoperabilidad de los productos, y ayudará a acelerar el tiempo total de comercialización de los productos certificados por HomeGrid Forum. [35] En mayo de 2011, ambas organizaciones anunciaron conjuntamente el primer plugfest abierto de G.hn. [36]

Normas relacionadas

Relación entre G.hnta y G.hn

ITU G.9970 (también conocida como G.hnta) es una Recomendación desarrollada por ITU-T que describe la arquitectura genérica para redes domésticas y sus interfaces con las redes de acceso de banda ancha de los operadores.

ITU G.9972 (también conocido como G.cx) es una Recomendación desarrollada por ITU-T que especifica un mecanismo de coexistencia para transceptores de redes domésticas capaces de operar sobre cableado de líneas eléctricas. El mecanismo de coexistencia permitiría que los dispositivos G.hn que implementan G.9972 coexistan con otros dispositivos que implementan G.9972 y operan en el mismo cableado de línea eléctrica.

ITU G.9991 (también conocida como G.vlc) es una Recomendación desarrollada por ITU-T que especifica PHY y DLL para transceptores de comunicación de luz visible en interiores de alta velocidad, utilizados en aplicaciones como Li-Fi . G.vlc reutiliza el PHY y el DLL de G.hn, lo que permite utilizar los mismos chips para ambas aplicaciones.

Aplicaciones residenciales

La principal motivación para las tecnologías de redes domésticas cableadas fue IPTV , especialmente cuando las ofrecía un proveedor de servicios como parte de una oferta de servicios triple play , de voz y datos, como U-Verse de AT&T . [37] Las aplicaciones de redes inteligentes , como la automatización del hogar o la gestión del lado de la demanda, también pueden ser objetivo de dispositivos compatibles con G.hn que implementen perfiles de baja complejidad. [38]

  1. IPTV : en los hogares de muchos clientes, la puerta de enlace residencial que proporciona acceso a Internet no está ubicada cerca del decodificador de IPTV . Este escenario se vuelve muy común a medida que los proveedores de servicios comienzan a ofrecer paquetes de servicios con múltiples decodificadores por suscriptor. G.hn puede conectar la puerta de enlace residencial a uno o más decodificadores, utilizando el cableado doméstico existente. Al utilizar G.hn, los proveedores de servicios de IPTV no necesitan instalar nuevos cables Ethernet ni redes inalámbricas 802.11 . Debido a que G.hn admite cualquier tipo de cableado doméstico, los usuarios finales pueden instalar ellos mismos la red doméstica de IPTV, reduciendo así el costo para el proveedor de servicios. [39]
  2. Redes domésticas : aunque la tecnología Wi-Fi es popular para las redes domésticas de los consumidores, G.hn también está diseñado para usarse en esta aplicación. G.hn es una solución adecuada para consumidores en situaciones en las que no es necesario el uso de tecnología inalámbrica (por ejemplo, para conectar un dispositivo estacionario como un televisor o un dispositivo de almacenamiento conectado a la red ), o no se desea (debido a preocupaciones de seguridad ) o no es factible (por ejemplo, debido al alcance limitado de las señales inalámbricas).
  3. Electrónica de consumo : los productos de electrónica de consumo (CE) pueden admitir la conectividad a Internet mediante tecnologías como Wi-Fi, Bluetooth o Ethernet . Muchos productos no asociados tradicionalmente con el uso de computadoras (como televisores o equipos de alta fidelidad ) brindan opciones para conectarse a Internet o a una computadora usando una red doméstica para brindar acceso a contenido digital. G.hn está destinado a proporcionar conectividad de alta velocidad a productos CE capaces de mostrar televisión de alta definición . La integración de la conexión de alimentación y la conexión de datos proporciona un potencial ahorro de energía en los dispositivos CE. Dado que los dispositivos CE (como los receptores de cine en casa ) a menudo funcionan en modo de espera o " alimentación vampírica ", representan grandes ahorros para los propietarios si su conexión eléctrica es también su conexión de datos: el dispositivo podría apagarse de manera confiable cuando no esté mostrando cualquier fuente.
  4. Red inteligente : debido a que G.hn puede operar a través de cables que incluyen líneas eléctricas de CA y CC , puede proporcionar la infraestructura de comunicación necesaria para las aplicaciones de red inteligente . Un sistema integral de red inteligente requiere llegar a cada toma de CA de una casa o edificio para que todos los dispositivos puedan participar en estrategias de conservación de energía. En septiembre de 2009, el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de EE. UU . incluyó a G.hn como uno de sus estándares para la red inteligente "para el cual creía que había un fuerte consenso de las partes interesadas", como parte de un borrador inicial del "Marco y hoja de ruta del NIST". para estándares de interoperabilidad de redes inteligentes". [40] En enero de 2010, G.hn fue eliminado de la versión final de los "Estándares Identificados para su Implementación". [41]

Aplicaciones industriales  

La tecnología G.hn facilita la conexión de dispositivos a través de varios tipos de redes utilizando diferentes opciones de cableado, incluidos coaxial, líneas telefónicas, líneas eléctricas y fibra óptica. Inicialmente diseñado para redes domésticas, sus aplicaciones se expandieron para abarcar un amplio espectro de escenarios industriales. [15]

  1. Ascensores inteligentes: los ascensores contemporáneos están equipados con numerosos sensores y actuadores que idealmente se comunican vía IP. Aprovechar G.hn para la comunicación entre estos nodos IP dispersos puede generar reducciones significativas en el cableado durante la instalación.
  2. Sistemas de iluminación inteligentes: en el ámbito de las ciudades inteligentes, los sistemas de iluminación están evolucionando hacia plataformas interactivas que interactúan con su entorno. Esto podría abarcar nodos vinculados a señalización vial, modulación de luz, monitoreo de agua, sensores atmosféricos, sistemas de comunicación para peatones, estaciones de carga de vehículos, unidades de imágenes y sistemas de audio.
  3. Luces de navegación del aeropuerto: la utilización del acoplador de señal adecuado permite reutilizar la infraestructura existente con el perfil PLC G.hn, simplificando la configuración del sistema de comunicación.
  4. Estaciones de carga: Las redes de estaciones de carga, que abarcan pagos rápidos, consultas fáciles de usar, operaciones, supervisión de estaciones y control basado en la nube, pueden reutilizar eficientemente la infraestructura de líneas eléctricas existente para la transferencia de datos.
  5. Instalaciones industriales: A través del bus de potencia se pueden integrar componentes de G.hn para funcionar junto a sistemas de control industrial. El empleo de cables coaxiales se considera beneficioso debido a su durabilidad en condiciones difíciles, lo que reduce la necesidad de conductos protectores.
  6. Soluciones de fibra para condiciones difíciles: los sistemas de acceso G.hn vienen con un perfil industrial, lo que les permite funcionar en condiciones desafiantes como inundaciones o fluctuaciones extremas de temperatura.

La tecnología G.hn respaldada por el UIT-T se destaca como la red de retorno más adaptable y confiable de la actualidad para conectividad multigigabit, que abarca desde aplicaciones residenciales y comerciales hasta escenarios industriales y de redes inteligentes. G.hn avanza constantemente en diversos medios, incluidos coaxiales, pares de cobre, líneas eléctricas y fibras ópticas de plástico, así como sistemas de comunicación LiFi que utilizan espectros de luz visible, ultravioleta e infrarrojos. Esto apoya la transformación digital de la industria. Los miembros del Foro HomeGrid defienden la adopción mundial de G.hn, una tecnología de red unificada con múltiples fuentes.

Ver también

Referencias

  1. ^ Seminario web del foro HomeGrid: Perspectiva de In-Stat sobre redes domésticas cableadas integradas, segregadas y de próxima generación [ enlace muerto permanente ]
  2. ^ Rosu, Livia (2021). "G.hn abre la puerta a nuevas oportunidades industriales". IoT ahora .
  3. ^ El nuevo estándar de la UIT abre las puertas a una red unificada de 'hogar inteligente', Comunicado de prensa de la UIT
  4. ^ G.hn del UIT-T de las Naciones Unidas aprobado como estándar global para redes domésticas cableadas
  5. ^ "Las organizaciones tecnológicas se alinean para respaldar el estándar ITU-T G.hn de las Naciones Unidas: CEPCA, HomePNA y UPA se unen al foro HomeGrid para promover la tecnología de redes domésticas de próxima generación". Presione soltar . Foro HomeGrid. 25 de febrero de 2009. Archivado desde el original el 10 de marzo de 2009 . Consultado el 1 de diciembre de 2013 .
  6. ^ ab Ben-Tovim, Erez (febrero de 2014). "ITU G.hn - Redes domésticas de banda ancha". En Berger, Lars T.; Schwager, Andreas; Pagani, Pascal; Schneider, Daniel M. (eds.). Comunicaciones por línea eléctrica MIMO: estándares de banda ancha y estrecha, EMC y procesamiento avanzado . Dispositivos, circuitos y sistemas. Prensa CRC. doi :10.1201/b16540-16. ISBN 9781466557529.
  7. ^ Foro HomeGrid (2021). "G.hn en redes domésticas". Foro HomeGrid .
  8. ^ ISE MAG (2022). "Convivencia G.hn y CATV". ISE MAG .
  9. ^ Documento técnico del Foro HomeGrid: Compatibilidad de G.hn con tecnologías de redes domésticas existentes Archivado el 9 de mayo de 2010 en Wayback Machine , Blog del Foro HomeGrid
  10. ^ ab Foro HomeGrid - Descripción general de la tecnología G.hn [ enlace muerto permanente ] (se requiere registro)
  11. ^ G.9963 (2015) Enmienda 1
  12. ^ "Diez cosas principales que necesita saber sobre el nuevo estándar G.hn". Archivado desde el original el 26 de mayo de 2009 . Consultado el 13 de mayo de 2009 .
  13. ^ "Una introducción a la seguridad de G.hn". Archivado desde el original el 14 de octubre de 2009 . Consultado el 22 de septiembre de 2009 .
  14. ^ Lista de cuestiones actualizada para G.hn - Ginebra, mayo de 2009 [ enlace inactivo permanente ] (se requiere membresía en la UIT)
  15. ^ ab Foro HomeGrid (2023). "Libro técnico Casos de uso de IoT industrial de G.hn" (PDF) . Foro HomeGrid .
  16. ^ La especificación UIT-T G.hn logra un hito clave con el consentimiento exitoso en la reunión del UIT-T de Ginebra. Archivado el 7 de febrero de 2009 en Wayback Machine , progreso significativo hacia un estándar unificado para redes domésticas respaldado por el Foro HomeGrid.
  17. ^ "Nuestros miembros - Foro HomeGrid".
  18. ^ "El Instituto de Investigación de China Telecom Shanghai se une al Foro HomeGrid para apoyar el despliegue de la tecnología G.hn en Asia - Foro HomeGrid".
  19. ^ "HomeGrid Forum da la bienvenida al China Unicom Research Institute y CAICT como nuevos miembros que apoyan a G.hn en China antes de CES ASIA 2018 - HomeGrid Forum".
  20. ^ "Liberty Global se une al Foro HomeGrid a medida que crece el soporte para el estándar G.hn - Foro HomeGrid".
  21. ^ "Devolo, miembro del Foro HomeGrid, lanza devolo Magic basado en G.hn: MaxLinear y devolo presentan nuevos productos G.hn con Wi-Fi Mesh en IBC 2018 - HomeGrid Forum".
  22. ^ "Intel publica un documento técnico sobre el estándar G.hn". Archivado desde el original el 2 de enero de 2010 . Consultado el 8 de junio de 2009 .
  23. ^ SIGMA DESIGNS SE UNE A LA JUNTA DIRECTIVA DEL FORO HOMEGRID [ enlace muerto permanente ]
  24. ^ El dispositivo Xingtera G.hn actualiza las redes domésticas con radiofrecuencia (RF) a través de coaxial
  25. ^ "HomeGrid - Comunicados de prensa y noticias". Archivado desde el original el 8 de febrero de 2012 . Consultado el 2 de febrero de 2012 .
  26. ^ HomePNA y HomeGrid firman un acuerdo de enlace y los grupos trabajan para promover el nuevo estándar global de redes domésticas cableadas G.hn de la UIT
  27. ^ Seminario web del foro HomeGrid: la perspectiva de un proveedor de servicios sobre G.hn Archivado el 17 de agosto de 2009 en Wayback Machine , Tom Starr, AT&T
  28. ^ BT se une a la junta directiva del Foro HomeGrid [ enlace muerto permanente ]
  29. ^ "La industria crea el foro HomeGrid para desarrollar tecnología para disfrutar de multimedia en cualquier lugar del hogar". Archivado desde el original el 7 de febrero de 2009 . Consultado el 25 de abril de 2009 .
  30. ^ HomeGrid Forum agrega nuevos miembros, Best Buy se une a la junta directiva Archivado el 19 de julio de 2009 en Wayback Machine , minorista de electrónica de consumo para ayudar a impulsar la tecnología G.hn
  31. ^ El nuevo estándar de redes domésticas G.hn tiene un potencial significativo Archivado el 4 de diciembre de 2008 en Wayback Machine , ABI Research
  32. ^ "Nuevo estándar global para un hogar totalmente conectado en red". Archivado desde el original el 21 de febrero de 2009 . Consultado el 12 de diciembre de 2008 .
  33. ^ CopperGate Communications se compromete con G.hn
  34. ^ EL FORO HOMEGRID FIRMA UN ACUERDO DE ENLACE CON DIGITAL LIVING NETWORK ALLIANCE [ enlace muerto permanente ]
  35. ^ Broadband Forum y HomeGrid Forum alcanzan un acuerdo de colaboración definitivo con el objetivo de permitir la conformidad y la interoperabilidad de los productos G.hn
  36. ^ "HomeGrid Forum y Broadband Forum anuncian el primer Plugfest abierto de interoperabilidad de chipset G.hn" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 24 de julio de 2011 . Consultado el 26 de mayo de 2011 .
  37. ^ Múltiples industrias convergen en torno al estándar G.hn Archivado el 21 de junio de 2009 en Wayback Machine , Blog del foro HomeGrid
  38. ^ Berger, Lars T.; Iniewski, Krzysztof (abril de 2012). Smart Grid - Aplicaciones, Comunicaciones y Seguridad. John Wiley e hijos. págs. 1–16. ISBN 978-1-1180-0439-5. 712376.
  39. ^ "¿Por qué necesitamos un estándar unificado?" Archivado el 22 de junio de 2009 en Wayback Machine , Blog del Foro HomeGrid
  40. ^ "El Secretario de Comercio presenta un plan para la interoperabilidad de redes inteligentes". Archivado desde el original el 25 de junio de 2012 . Consultado el 13 de julio de 2017 .
  41. ^ Hoja de ruta de estándares de interoperabilidad de redes inteligentes del NIST