無線家庭網路已成為家庭資料分送服務所喜歡使用的技術。802.11b價格與有線產品相差不遠，它們無需安裝新線路或使用舊線路，就能將網路連線帶到家裏每個角落...
無線家庭網路已成為家庭資料分送服務所喜歡使用的技術。802.11b價格與有線產品相差不遠，它們無需安裝新線路或使用舊線路，就能將網路連線帶到家裏每個角落，故已成為使用者架設家庭網路的自然選擇。企業應用對於802.11b產品的龐大需求不但帶動成本下降，也讓消費者得以透過相同介面使用家庭和企業網路，使得802.11b成為更有吸引力的家庭網路技術。
到目前為止，多部電腦共享寬頻線路一直是家庭網路的主要推動力量。802.11b的原始資料速率為11Mbps，傳輸距離300至500英呎，是滿足這類需求的絕佳解決方案。隨著更多新服務出現在家庭網路，802.11標準也持續改進(表1)，例如802.11g/a支援越來越高的傳輸容量要求， 802.11e和802.11i則分別滿足日益嚴格的網路連線品質(QoS)和傳輸安全要求。然而隨著家庭網路的傳輸容量需求不斷增加，無線通訊涵蓋範圍卻可能影響有線電視業者，使他們無法提供新的高頻寬服務和應用，例如家庭內的視訊分送。
雖然最先進的802.11a/g標準可以提供54Mbps最大產出，足夠在家裏分送多個MPEG視訊串流，但採用這些標準的產品在最高產出模式下工作時，它們的連線距離和涵蓋範圍在許多情形下都會有所不足。為什麼？因為802.11a/b/g的高產出作業模式也是最容易受到外在環境影響的模式，例如牆壁等障礙物所造成的傳輸路徑耗損(path loss)，以及時變性多重路徑(time-varying multipath)所導致的訊號衰落，因此使用這些作業模式並不能保證提供可靠的傳輸服務。
我們將在這篇文章中介紹一種新概念，它可以幫助有線電視業者解決線路涵蓋範圍的問題，進而將高頻寬服務帶到家裏每個角落，特別是視訊的分送。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連線距離和涵蓋範圍，業者就能在家中提供可靠的視訊分送和其它服務，確保高容量傳輸涵蓋家裏每個角落；還能享受802.11b/a/g/e/i帶來的所有優點，包括網路連線品質、傳輸安全性和低成本。
我們推薦一種家庭網路，它是以無線通訊和同軸纜線的802.11傳輸為基礎(在這篇文章中，「802.11」是指以802.11為基礎的所有標準，包括 802.11b/a/g/e/i等延伸標準)。此處設想的網路包含無線802.11家庭網路基地台(AP)以及天線和同軸線路，這個網路還包含2種工作站 (STA)，一個透過同軸纜線連接至網路，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，有一個節點會連接遠端天線。
基地台產生的每個封包都能透過無線通訊或同軸纜線傳送，這表示每個封包都可能透過3種訊號路徑抵達終點：第1個可能路徑是利用基地台天線直接建立的無線鏈路；第2個路徑是先通過同軸纜線抵達遠端天線，然後由無線通訊傳送至無線工作站；第3個路徑則是全部使用同軸纜線。無論經由無線通訊或是同軸纜線，所有傳輸都會使用相同的頻帶(2.4GHz或5GHz，但以2.4GHz較佔優勢，因為不管無線通訊或同軸纜線，它的衰減幅度都小於5GHz訊號)。
在多數家庭裏，經由同軸纜線傳送802.11b/g或802.11a訊號(分別在2.4GHz或5GHz頻帶)，傳播耗損通常會低於無線傳輸，若把牆壁或其它無線傳輸障礙列入考慮，這種現象還會變得更明顯。因此同軸線路可用來擴大網路的連線距離和涵蓋範圍，我們只要利用低耗損的同軸路徑或是同軸/無線混合路徑來繞過耗損較高的某些無線路徑。同軸網路基地台和工作站之間的全同軸路徑更能提供極高的傳輸品質，使得802.11g就算在高產出模式 (54Mbps)也具備可靠作業能力。
這裏是普通家庭如何使用802.11g分送資料和視訊的範例。此例中的家庭有2層樓：1樓客廳有電視機和數位機上盒，工作房中有一部筆記型電腦，2樓的第一間臥房也有電視機和數位機上盒，另一間臥房則有一部桌上型電腦。1樓客廳的數位機上盒可能包含整合式DOCSIS纜線數據機和802.11g基地台，資料速率最高54Mbps；家裏的2部電腦則是共用相同的寬頻線路，它們會透過無線通訊來上網和收發電子郵件。一樓的電腦會透過802.11g無線通訊連接至機上盒/基地台，2樓的第二部電腦則可能超出機上盒的無線訊號涵蓋範圍，必須透過2樓的遠端天線(透過同軸線路連接)連接網路，這個遠端天線可以擴大無線網路的涵蓋範圍。在這個例子中，2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。
第2個重要優點是在家裏的2部機上盒之間建立高容量的連線，讓視頻訊號能從一個房間分送至另一個房間。雖然2個房間的距離仍然允許2-11Mbps無線速率，足以支援資料傳輸服務(上網及收發郵件等)，但視訊分送卻可能需要54Mbps最大資料產出，必須透過2部機上盒間的同軸線路才能實現。
2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。內建基地台的機上盒可做為家庭媒體中心，提供所儲存的音訊和視訊內容，其它功能較少的機上盒也可以透過同軸網路存取這些資訊。所有機上盒都可以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能力會確保這些共享媒體的使用很有效率，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功能可以幫助管理家庭網路。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。
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訊號卻非常強健，足以忍受2.4GHz頻帶作業所造成的衰減。同軸纜線每公尺會產生0.5dB訊號衰減，普通訊號分路器的衰減幅度則為20-30dB(分路器輸出端之間以及輸入端到輸出端的2.4GHz訊號量測結果)，因此就算與很好的無線通道相比，家庭同軸路徑的要求也沒有那麼嚴格。
現有802.11b/g系統能容忍發射機和接收機間存在90-100dB衰減(同時仍保持最高產出)，這能提供充份的鏈路衰減預算(link attenuation budget)，足以支援數百英呎同軸電纜和多個分路器。
由於某些纜線可能未終端匹配，混合式同軸/無線網路會引入多重路徑的問題；但即便如此，面對典型無線環境的各種反射和訊號路徑，802.11元件也經過特別設計，有能力減輕其中出現的嚴重多重路徑問題。不同家庭之間還有額外的纜線和分路裝置，所以訊號不太可能溢波至鄰居家裏，更何況802.11還包含安全防護功能，可以解決訊號溢波導致的任何安全顧慮。
為了解決家庭內多媒體分送的問題，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所建議解決方案的比較：
針對家庭內的視訊分送問題，類比分送提供一套簡單解決方案，其獨特優點在於不必為升頻視訊(upconverted video)的訊號解碼而使用另一部訊號轉換機。但是這種解決方案的功能和品質都受到很大限制，還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，同軸線路的微反射現象(micro-reflections)也會讓畫質變差。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。
雖然在多數情形下，這類網路的連線範圍都能涵蓋整個家庭，其速率足以支援寬頻線路分享，並能將資料服務帶到家中每個角落，但它對於多媒體分送服務或許仍嫌不足。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服務的作業模式也可能無法提供完整的涵蓋範圍。無線訊號中繼器可用來擴大網路的連線距離。雖然中繼器還能擴大涵蓋範圍(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的涵蓋範圍；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。
做為一種家庭網路技術，HPNA 2.0在市場上的表現並不成功，雖然它的資料速率足以支援高速資料服務，市場佔有率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，它在許多家庭都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能支援視訊分送，規格中也幾乎沒有QoS機制，不但共享媒體的使用效率很低，有線電視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標準可能解決此問題，但是HPNA 2.0仍有許多其它問題，使它無法成為具有吸引力的家庭網路技術。也有廠商建議將HPNA 2.0建立於有線電視線路之上，其方法就像本文對於無線連接的建議；但不同於提供高速資料模式和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，因為它的產出不足，也缺少QoS功能。
此外，由於HPNA 2.0頻帶和有線電視的上行頻帶重疊，因此若將HPNA建立於有線電視線路之上，就必須為它提供升頻轉換功能，才能避免干擾有線電視的上行傳輸，但這會將非標準組件引入解決方案，迫使它採用電話線路HPNA解決方案以外的零件。除此之外，若要提供操作互通性以支援其它廠商的產品，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並不支援這種轉換功能。由於這些問題的存在，再加上HPNA 2.0的元件廠商本來就很少，使得這類解決方案基本上都是廠商的專屬解決方案。
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至少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。
最後，由於無線家庭網路極受歡迎，基地台可能仍需提供無線支援。無論是無線掌上型裝置、配備無線區域網路介面的企業電腦、或是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/電話線路的支援。相較於802.11同軸/無線解決方案，802.11並不能彌補HPNA之不足，反而會帶來一套沒有效率又顯得多餘的解決方案。
多家公司也推薦以同軸纜線為基礎、但使用非標準傳輸協定的家庭網路解決方案；事實上，透過同軸纜線提供多媒體的最佳化協定將會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之類極受歡迎的解決方案。為有線電視家庭網路發展新的專屬標準和新零件是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渺茫。
就算這種方法獲得採用，機上盒除了同軸網路技術外，仍需另一種家庭網路技術(可能是無線技術)與它配合，使得距離同軸線路插座較遠的裝置也能連線；相形之下，採用單一802.11介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。
相較於現有802.11解決方案的54Mbps最大速率，專屬的同軸家庭網路解決方案也許能提供100 Mbps或更高的資料產出，但是802.11也有個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。
我們介紹了混合式同軸/無線家庭網路的概念，它們會利用現有的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，有線電視業者現在取得一套解決方案，使他們能在家裏每個角落，很可靠的提供和分送需要高傳輸容量及QoS的各種服務，他們還能利用802.11市場的激烈競爭和龐大銷售規模，為自己取得低成本和低風險的解決方案。802.11在家庭和企業都很受歡迎，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，它們會讓混合式同軸/無線802.11家庭多媒體網路的應用更廣泛。