未来创想
云端、IoT与M2M带动 智慧家庭跃为火红题材
  研究机构Machina Research预估,2016年全球将出货15亿台具“机器对机器(M2M)”连网功能的消费性电子产品,2020年更可望进一步推升至43亿个,足见经由物联网(IoT)、M2M等技术所铺陈的智慧家庭应用情境,即将跃然成形。

  在1996年,微软创办人比尔盖兹藉由“拥抱未来”一书,对当时刻正兴建的智慧豪宅进行描绘。他指出,该栋房子充斥大量矽晶片及软体建造,随着矽晶微处理器及记忆晶片的装置,外加软体带动,使房子具备互动网路之特质,展望未来,超过百万栋房子皆将有此特征。


  伴随云端运算、物联网及M2M等技术推演,智慧家庭逐渐不再是豪宅的专属配备,可望大举拓展至一般家庭。



  业界竞相发展多种技术协定,一方面使得家庭内部各类装置彼此互连,二方面确保使用者能在远端精准摇控家中设备。

  十余年后的今天,回过头检视上述预言,确实逐渐付诸实践,愈来愈多豪宅建案都已配置数位自动化架构,初期仍环绕金字塔顶端,惟后续伴随云端运算、IoT、M2M等技术演进,使得智慧家庭控制系统、显示面板、对讲机等有关智慧家庭的产品,接续应运而生,据以涵盖环境控制、情境控制、节能减碳、居家保全、社区分机等应用需求,遂使得智慧家庭开始朝向一般建案纵深。

  在此情况下,过去听来异想天开的应用情境,譬如拍拍手即开启照明,或透过行动电话开关家中电器,如今已非梦想。

  随着智慧家庭、家庭自动化等应用趋势成形,也为资通讯(ICT)业者带来极大想像空间,举凡智慧家电、智慧电表、智慧空调、智慧插座、智慧电视、环境监控、灯光控制、影音控制、网路摄影机(IP Camera)、NVR/DVR、警报系统、门禁控制,乃至网路储存装置(NAS)、机上盒(Set-top-Box),甚至是最基础的无线连网装置,都可望在这股潮流中,建立绝佳出海口。

  韩商动作频频  台厂不宜落人于后

  研究机构IDC预估,2013至2020年期间,智慧家庭市场将呈现17.7%年复合成长率,待至2020年市场规模可达517.7亿美元,商机着实不小。影响所及,2014年美国消费性电子大展(CES)上,不少科技大厂纷纷针对智慧家庭主题多有展示,例如南韩三星发表Smart Home智慧家庭平台概念,强调使用者仅需透过单一应用程式,便可集中管控空调、照明、冰箱及电视等家电装置,甚至藉由冰箱接听电话亦无不可,且即便使用者身在海外,亦可凭智慧型手机遥控家中照明或空调。

  无独有偶,另一韩系大厂LG也利用2014年CES场合,展示植基于webOS的智慧电视,并与LINE合作推出HomeChat,诉求使用者能利用LINE操控智慧家电。

  南韩厂商对于智慧家庭着力日深,而该国政府甚至亟思凭借稳定的超广域有/无线网路、具实感/可感知变化的平台系统、节能型智慧家电,再加上以人为中心的智慧家庭服务,在2018年打造出智慧家庭产业领导国家。这意味着,台湾厂商亦需及早因应,以避免在未来智慧家庭盛宴中黯然缺席。

  至于台厂发展智慧家庭相关产品之际,最需优先培养的技术能量为何?无庸置疑,既然智慧家庭系以IoT、M2M为根基,因此不论谈到智慧监控、智慧照明或家庭娱乐等应用,都离不开无线连网技术,所以除了常见的蓝牙、Wi-Fi,包括Z-Wave、ZigBee等同以Wireless Sensor Networks(WSN)为前提的无线射频技术,似乎都是入门基本功课。

  ZigBee奠基IEEE 802.15.4协定,相对于缺乏国际标准支撑的Z-Wave而言,不管在传输距离、传输速率、胃纳节点数,甚至是应用范围大小等方面,显然都略胜一筹;但有别于ZigBee同时涉猎智慧家庭、智慧建筑、智慧电网、医疗或安全应用等多元发展路线,Z-Wave对于智慧家庭相对聚焦,因而获致诸多厂商力挺,支援此技术的产品亦不在少数。

  有业者在研发智慧家庭闸道器的过程中,便思考如何在Z-Wave、ZigBee选边站,最终采纳Z-Wave;最大关键在于Zigbee较偏向半开放式架构,易衍生相容性疑虑,至于Z-Wave相对无此变数,因此包括灯控、安防感应器、消防感知器、节能装置等所有相关产品,皆可相容使用,可快速与闸道器进行配对连结或解除。此外,使用者亦可针对其所想要的感觉或氛围,将现场设备群组设定为同一组情境Profile,而该闸道器也具备学习上百万组IR遥控器码的能力,因此面对最复杂的空调系统,亦能不分厂牌纳入控制。

  相关技术百家争鸣  亟需探索利弊得失

  另值得一提的,有感于IoT涉及的装置种类愈来愈多、万物相连的应用情境愈趋复杂,而业界要求制定统一通讯标准的呼声,也愈来愈大,因此在2013年下半,包括Linux基金会、高通、LG、夏普、松下、海尔、宏达电、Silicon Image、TP-Link、思科等一干厂商或组织集结成立AllSeen联盟,希冀建立一套一体适用的物联网互连架构,相关发展趋势,值得台湾厂商密切关注。

  持平而论,植基于开放原始码平台AllJoyn的AllSeen技术,一般被认定为单纯的协定规范,并不像Z-Wave或ZigBee涉及入较多硬体设计层次,其主要的意涵,乃在于透过TCP/IP网路协定制定一个近似UPnP或DLNA的概念,让各式装置能够藉由AllSeen技术,经过Wi-Fi、电线或乙太网路连结而获得控制。但若干业者认为,倘若AllSeen趋于普及,将导致智慧家庭装置直接采用Wi-Fi或蓝牙等既有技术,从而跳脱Z-Wave或ZigBee选边站的现状,因此视AllSeen为取代Z-Wave、ZigBee的另类选项。

  不可讳言,不论是Wi-Fi或蓝牙,其基础功耗条件都不若Z-Wave或ZigBee来得优异,所以后两者对于智慧家庭应用,仍具备一定程度的优势;至于个中利弊得失,有待台湾业者详加权衡思考。

  当然,除了无线传输外,举凡HomePlug、HomePNA、G.hn甚或MOCA等有线传输技术,亦是业者不容忽视的另一重环节。例如在2013年下半,意法半导体(STMicroelectronics)发布一款堪称独特的ST2100STreamPlug系统单晶片,标榜适用于智慧家庭与智慧能源应用场域。而台湾知名大厂大同,便利用这套晶片孕育了名为Gateway One的智慧家庭闸道器,俾使用户能透过单一装置,即可整合乙太网路、WLAN、PLC及多媒体装置之多承载(multi-bearer)家庭网路,甚至能满足插电式电动汽车充电需求,继而改善整体家庭的能效、安全、舒适性与便利性。

  探究ST2100STreamPlug的技术内涵,即为同时涵盖可承载HDTV及VoIP应用的200Mbps HomePlug AV,及旨在促进智慧电网应用最佳化的HomePlug Green PHY,堪称是HomePlug智慧家庭系统的经典范例。

  只不过,论及上述一干技术协定,多偏向区域网路(LAN)框架内的装置互连,距离智慧家庭所诉诸的“云端联网”愿景,似乎缺少了穿透外在多变网际网路环境的关键解决之道。如此一来,意欲确保使用者能突破空间与距离限制,运用随身行动装置精准操控家中设备,显然仍存在不可测变数。

  业者分析,目前亟待解决的难题有二:一是碍于路由连线复杂变数,欲确保分隔远地的物件成功互连,依然有其困难性;二是使用者需于智慧装置执行难度颇高的DDNS及Port Mapping设定,除非供应商愿咬牙投资广设服务团队,否则可能对产品推广形成阻碍。

  有鉴于此,台湾业者物联智慧(ThroughTek)悉心研发一套P2P专利技术,一方面藉由IOTC物联云连线平台,让所有授权装置互通无虞,二方面则透过QR Code扫描方式,便于使用者自动且快速完成繁复的网路设定。此一创新概念,已获诸多海外大厂采纳,将此技术套用在网路摄影机、路由器、机上盒或NAS等诸多智慧家庭装置之上,此做法亦颇值得台湾厂商详加评估。