現行接取網路架構之修改與假設

在第二章之中，已介紹了數種常見的寬頻接取網路。然而現今不同接取網路 之間彼此獨立運作，無法達到如同在第一章描述之容量互相支援的目的，因此在 架構上必須有所調整。新提出之架構與其元件將於以下各小節逐一介紹。

3.1.1 省電之混合接取網路架構

由於理想中不同接取網路之流量能互相支援與現行架構差異太大，因此本論 文共提出兩種省電架構: 「過渡型省電架構」與「全無線省電架構」。前者為過渡 時期適用之省電架構，對使用者而言改變最小；而後者則是全無線時代適用之架 構，省電效率較佳。

(一) 過渡型省電架構：

本架構如圖 3-1 所示。

圖 3-1 過渡型省電架構示意圖

本架構與現行接取網路架構最大之不同處，即是在使用者與接取網路之間多 增加了一台具有多種網路介面卡(Network Interface Card，NIC)的 PSR (全名為 Power Saving Router，其細部功能介紹可參考 3.1.2 小節)，以方便將使用者的封包 導向不同接取網路技術，進而達成在低流量時段關閉有線接取網路同時使用者依 然可連上網路之目的。這種做法之缺點為它必須在系統之中增加額外的設備，對 於整體省電的成效必然形成限制。

(二) 全無線省電架構：

本架構如圖 3-2 所示。

圖 3-2 全無線省電架構示意圖

近年來，隨著智慧型手機以及平板電腦的快速普及，越來越多 ISP 業者免費 幫 ADSL 使用者家中之 ATU-R 加裝 WiFi 功能，以期紓解日益壅塞的 3G 無線網路。

這現象無形中加速了接取網路無線化以及物件連網之進程。假如，未來的接取網 路已演變為全無線環境，而個人連網裝置則是以筆電、平板電腦為主，其硬體已 然內建多種無線接取技術之介面卡(NIC)。在這情境底下的省電接取架構即可再大 大的簡化至如圖 3-2。此時已不需增加額外的路由器裝置，而原過渡型省電架構之 PSR 與相關演算法也可輕易的整合至使用者裝置，大大降低系統整體電力消耗。

3.1.2 省電決策路由器(Power Saving Router)

省電決策路由器(Power Saving Router，以下簡稱 PSR)，是本篇論文提出的一 種新的使用者裝置，其目的是為了要將有線接取網路的流量導引至無線接取網路 的基地台。PSR 具有多種網路介面卡(NIC)，除了可以取代有線接取網路的使用者 裝置(CPE)連上網際網路，還能利用其內部的天線連接上無線接取網路的基地台。

而使用者並不需要知道後端各式各樣複雜的連網技術，只需要使用隨插隨用的區 域網路技術即可連接上網際網路，是一個方便使用者上網的小型裝置。類似的觀 念首見於 2002 年提出的 Personal Router[30]，直到 2009 年，美國的 Novatel Wireless 公司將其商品化並取名為 MiFi[31]，現今在歐美以及日本的行動業者已經推出許多 商務型 MiFi 的方案。然而 PSR 與現行 Personal Router 的功能並不完全相同，Personal Router 主要的訴求是便利使用者，而 PSR 的目的則是利用其優點再加上主動導引

網管中心(Network Management and Operation Center)中的網管系統(Network Management System，在此簡稱為 NMS)，是專門用來蒐集並統整所屬網路的現況，

ISP 業者為了能掌控其網路服務的可靠度與穩定度，網管中心是不可或缺的。然而 本篇論文的網管中心與傳統的網管中心稍有不同，多了下列新功能：

1. PSR 為了要做到網路封包的導引與決策，必須要得到一些接取網路狀態的資訊，

而這部分的資訊無法單靠使用者裝置取得，必須要依賴網管中心的統整與廣播，

因此網管中心還需要擁有對所屬 PSR 廣播的能力。

2. 無線通道的品質瞬息萬變，通常會採用雷里衰減(Rayleigh Fading)來近似其現象。

然而在本論文提出的省電架構中，由於演算法決策的時間長通常為數十秒至數

表 3-1 混合式接取網路各裝置耗電功率[33] Monolithic DSLAM (1008-port) 1,700 W

然而在圖 3-1 的架構當中，並不具有獨立的無線接取網路 CPE。相關的 NIC 均已整合進 PSR 之中；此時 PSR 的耗電估計可參考兼具 CDMA, WiMAX 以及 WiFi 802.11 b/g/n 三者功能之現有產品 Novatel MiFi 4082，其耗電功率只有 1.23W (續 航力 4.5 小時、電池容量 1500mAh、額定電壓 3.7V) [34]，再加上 ADSL CPE 的功 驟，分別為:「開啟 NIC 演算法」(Turn-on-NIC Algorithm)、「關閉 NIC 演算法」

(Turn-off-NIC Algorithm)以及「設定 NIC 路由順位演算法」(Set-NIC-priority Algorithm)，如圖 3-3 所示。