Google、蘋果及相關網路服務商供應商積極布局智慧家庭，給予過往主導閘道器發展的廠商，如電信商、有線電視運營商等龐大的壓力；而為搶食市場大餅，相關業者展開新一輪的產品火力展示，與Google、蘋果及網路服務商正面交鋒。
智慧閘道器躍居智慧家庭聯網首要樞紐，不僅串連智慧家庭內部聯網裝置，並對外連結雲端資料中心。過往閘道器發展多由電信商、有線電視業者主導，但隨著智慧家庭熱潮持續擴大，Google、蘋果(Apple)及其他網路服務供應商相繼投入；而與以往截然不同的布局策略，攪亂了一池春水，讓傳統主導閘道器發展的廠商備感壓力，紛紛祭出新招以搶占市場商機，使得原本已競爭激烈的智慧閘道器市場更加白熱化。
智慧家庭商機可期，吸引Google以及網通設備品牌廠競相推出功能強大的無線路由器設備，作為串連家中各種無線聯網應用的中樞。此一發展，使得原本掌握家庭聯網服務主導權的電信商備感威脅，因而紛紛將傳統家庭閘道器的廣域網路(WAN)與區域網路(LAN)功能分拆成兩部獨立設備，並且藉由強化LAN設備的無線支援能力，與上述業者相抗衡。
家庭閘道器設計新趨勢 WAN/LAN功能分割獨立
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| 圖1 資策會MIC網路前瞻技術組資深產業分析師徐子明表示，分割WAN與LAN的功能，可使家庭聯網應用更多元、強大。 |
資策會MIC網路前瞻技術組資深產業分析師徐子明(圖1)表示，智慧閘道器的發展正掀起新的潮流。歐洲電信商，如西班牙電信、法國電信等，在推廣寬頻服務時，已開始分割WAN與LAN的功能，以使家庭聯網應用更多元、強大，並透過此一方式增加營收。
據悉，WAN/LAN分離目的是讓傳統閘道器僅做為提供家庭有線廣域網路功能的裝置，以使其設計更為簡單、體積小且便宜；而LAN的功能，則以另一部獨立設備提供，且該設備將朝高度整合軟體與硬體，達到最佳智慧聯網機制並傳遞各種應用服務等方向發展。
徐子明進一步解釋，過往電信商推廣寬頻服務時，為考量成本，WAN與LAN常會整併至同一台數據機上；因此在與其他路由器零售業者競爭時，其產品功能往往會落居下風。而隨著智慧家庭發展愈趨熱門，智慧閘道器商機也愈加龐大，為提升產品性能，並與路由器零售業者一較高下，爭食市場大餅，電信商便開始採取WAN/LAN分離的
產品策略模式。
此外，徐子明也提到，分開WAN/LAN的策略，除可讓電信商主動跟隨競爭對手的狀況，可隨時針對產品進行優化，提升市場競爭力之外，還可藉此增加商業操作模式。過往電信商的數據機通常免費贈送予用戶，而採用此模式之後，WAN的相關設備電信商依舊可以免費提供給用戶，確保用戶具備基本聯網；至於LAN的部分，便可採用租/售的方式供用戶自行選擇，如此一來便多了種營收來源。
加速/消雜 家庭聯網品質更上一層
提供高品質的聯網環境，向來都是智慧家庭發展重點。徐子明指出，目前晶片商所提出的解決方案，不論是有線或無線，其傳輸速率都是Gigabits等級，讓頻寬應用更順利；換言之，提高傳輸速率，已是目前各大晶片商的重點發展項目之一。
為提升寬頻服務，邁威爾(Marvell)近期宣布推出全新收發器產品組合--G.hn Wave-2。該產品以MoChi(Modular Chip)架構為基礎的Marvell 88LX5153基頻處理器，搭配88LX2730類比前端晶片組合而成，可讓系統供應商，能針對有線網路電視(IPTV)傳輸及802.11ac Wave-2 Wi-Fi延伸器，打造新一代解決方案，增加一倍傳輸量，並擴大現有產品規模。
Marvell無線及物聯網事業群副總裁暨總經理Philip Poulidis表示，該公司的G.hn Wave-2產品，可協助寬頻服務供應商為其使用區域線路的用戶提供Gigabit級服務；且此一產品結合快速的資料傳輸速率，以及Marvell的MoChi架構所提供的系統彈性，可打造出客製化虛擬系統單晶片(SoC)，滿足客戶需求。
據悉，G.hn Wave-2晶片組可為電信營運商及家庭網路應用，提供2Gbit/s資料傳輸速率，適用於任何有線介質(同軸電纜、電力線、電話線)，並特別針對802.11ac Wave-2 Wi-Fi存取點與延伸器之間提供可靠回載進行優化；同時實現最新版ITU-T G.hn標準，支援全新200MHz同軸通道頻寬，相較於其他現有產品，功耗較低，尺寸更小。
此外，系統供應商能整合MoChi-enabled 88LX5153處理器及其他MoChi-enabled應用處理器，建構一個實質的SoC，使系統成本更低、電路板設計更簡單，以及縮短產品上市時間。而系統供應商利用MoChi功能，還能新增如PCIe或USB3等的實體介面至88LX5153-based系統。
Marvell G.hn Wave-2還能與Marvell針對電信營運商及消費性電子產業所設計的產品無縫整合，包括Avanta PON收發器、ARMADA SoC、Avastar Wi-Fi 802.11ac Wave-2射頻、Alaska Ethernet PHY、Prestera，以及Link Street SOHO Ethernet交換器；同時提供與傳統MoCA、HomePNA或Home Plug規格的網路產品互通機制。另外，該晶片組也保障電信業者超高畫質UHD(4K)及高畫質(2K)的影像傳輸服務品質(QoS)，並適用於多點廣播管理，以及自動排除鄰近家用網路的干擾。
除Marvell推出新解決方案，提升傳輸速率之外，為維持家庭聯網穩定，提供更高傳輸效率，博通(Broadcom)近期也宣布旗下數位用戶迴數(DSL)系統單晶片(SoC)--BCM63138系列，將具備最新參考雜訊消除(Reference Noise Cancellation, RNC)技術，可讓電信營運商毋須更換或升級現有已安裝的ADSL或VDSL2基礎建設設備，就能強化數位用戶迴路(DSL)用戶端設備(CPE)性能，達到更好家庭寬頻聯網品質。
博通資深副總裁兼寬頻電信接取事業部總經理Greg Fischer表示，該公司新的DSL產品組合，將可讓營運商提供高頻寬的寬頻服務，以滿足日益增長的消費者需求。
Fischer進一步指出，博通的RNC技術，使得BCM63138系列成為智慧家庭閘道器的高性能DSL SoC，並可應用於現存的DSL基礎設施，包含單線或是綁定的(Bonded)ADSL及VDSL裝置，電信商毋須投資或更改現有基礎設備，即可為DSL用戶提供更好的效能。
另外，此一元件還可與現存的DSL技術如G.inp和G.vector互補，並可與其他獨立設備共存於網路中。透過利用現已安裝好的銅線網路基礎來提升DSL網路，是安裝光纖時最可行及最具成本效益的選擇。RNC技術係濾除掉住宅中用戶端設備線路上所接收到的雜訊，使營運商能改善接收訊號的品質，並提供用戶性能更高的寬頻網路。
智慧家庭閘道器「安全至上」
提升傳輸速率雖為智慧家庭閘道器設計時重要考量，但確保其安全性也是不容忽視。在家中部署智慧聯網裝置，將會為想要入侵家庭網路的駭客提供更多機會，增加網路攻擊弱點。因此，提升安全性已成為未來智慧家庭閘道器重要設計考量。
為此，矽智財開發商Imagination在新一代MIPS Warrior中央處理器(CPU)中加入硬體信任根(Root of Trust)、安全開機及硬體虛擬化等功能，以協助系統單晶片(SoC)開發商打造更安全的解決方案，避免閘道器遭到駭客攻擊。
Imagination Technologies連接技術與聯網家庭市場資深經理Simon Forrest表示，在家中部署聯網照明和感測器等智慧聯網裝置，將會增加「網路攻擊弱點」，並為想要入侵家庭網路的駭客提供更多的機會，因而促使智慧家庭閘道器的系統單晶片開始納入增強安全特性。
據了解，Imagination的MIPS處理器核心包含硬體信任根(Hardware Root-of-Trust)和硬體虛擬化等安全要件。信任根可確保閘道器上執行的軟體確實是電信業者要求的版本；硬體虛擬化則能讓不同的服務在各自的虛擬化區域中執行。電信業者可選擇將其重要的寬頻功能放在一個安全區域中，而智慧家庭網路放到另一個區域。因此，任何對智慧家庭網路的攻擊都不會對寬頻功能造成影響，反之亦然。
Forrest進一步解釋，硬體虛擬化不僅是安全性考量而已，還能進一步為電信業者帶來新的機會，使其可將既有家庭閘道器/路由器上的虛擬區域「出租」給第三方業者。例如，目前已看到可透過乙太網路把個別的「OTT閘道器」及其服務傳送到消費者的現有路由器上並延伸網路功能(像利用小型裝置來增加ZigBee功能)。
因此，對電信業者而言，利用虛擬化區域在現有的閘道器上共享處理資源，將是很具吸引力的機會，因為他們不再須要管理並維護多台硬體，這能大幅減少硬體部署的成本，而且用戶無須增加硬體安裝，就能自由選擇想要的智慧家庭服務。
Forrest指出，安全性是智慧家庭應用的主要挑戰，而部署智慧家庭裝置將會顯著提高駭客入侵家庭網路的可能風險。目前除了智慧家庭閘道器，Imagination也將安全性延伸至下一代智慧家庭裝置所需的微控制器與微處理器中，如白色家電、家庭安全系統或智慧照明等裝置；而未來市場活動也將專注於強調家庭閘道器SoC中採用的先進安全技術，以及硬體虛擬化技術所帶來的效益。
VoIP後勢看漲 降低成本/功耗為發展要素
閘道器需求增溫，未來設計除增強傳輸速率及安全性之外，其功能也逐漸多元化，特別是網路語音服務(VoIP)方面，在蘋果使用Siri控制HomeKit後，亞馬遜(Amazon)也推出Echo，整合Alexa與音控制功能；由此可見，語音控制技術逐漸獲得大廠重視，將成為智慧閘道器發展重點之一。
另外，隨著新型光纖到府(FTTH)、光纖到樓(FTTB)設備的部署、現有xDSL和有線閘道器的升級，以及消費者對於寬頻速度和服務的需求更高，VoIP市場逐年成長。
根據芯科實驗室(Silicon Labs)預估，VoIP用戶終端設備(CPE)市場規模在2016年可望超過一億六千萬個用戶線路介面(SLIC)埠。在電信營運商繼續提供更多VoIP功能以及服務的同時，CPE製造商也面臨了降低CPE產品系統成本和功耗的壓力。
為因應此一情況，芯科推出針對VoIP閘道器市場的下一代SLIC晶片系列--Si32x8x ProSLIC(圖2)，其具備低功耗、小尺寸及高整合度和可編程特性，為各種VoIP CPE應用提供較佳的SLIC解決方案，可應用於包括有線閘道器、xDSL整合接入設備、xPON光網路終端、FTTH、FTTB和無線固定式終端設備等。
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| 圖2 芯科推出Si32x8x ProSLIC，降低CPE產品系統成本和功耗壓力。 |
Si32x8x ProSLIC系列提供可配置性，確保在精小的單晶片解決方案中實現單/雙通道外部交換站(FXS)電話介面，並使用彈性的整合式追蹤DC-DC控制器，使SLIC設備功耗最小化；藉由芯科的低功耗振鈴(LPR)專利技術和掛機(On-hook)模式下每通道50mW的超低功耗來降低功耗。
此外，ProSLIC系列產品提供整合的電平轉換器/驅動器，可直接連接到DC-DC轉換器中的功率電晶體，而不須考慮輸入電壓。此一創新設計省去競爭性SLIC設計通常所需的分離式MOSFET前置驅動電路，在雙通道設計中可縮減至少十二個外部元件的成本和體積。
閘道器市場急速升溫 用戶需求將為未來關鍵
無庸置疑，閘道器是推動未來智慧家庭發展的關鍵要素，在Google、蘋果及其他網路服務商加入戰局之後，更使得閘道器市場掀起新一陣波瀾；即便目前成效還有待觀察，但不可否認的，其推出的產品及布局方式除帶來無限的想像空間之外，也已對電信商、有線電視運營商等傳統主導閘道器發展的業者造成壓力，促使相關業者不得不展開新一波的攻勢，以拓展市場版圖。
至於未來發展，徐子明認為，目前技術、產品、解決方案都已逐漸成熟，未來智慧家庭最大挑戰在於找出用戶使用行為與需求，才能與電信商、有線電視業者，以及網路服務商推出的解決方案做互相匹配，創造一個合理的應用情境。因此，技術演進已不再是將來智慧家庭發展的唯一考量，用戶需求/行為的調查將會越來越重要，這將是此一領域的業者未來主要發展目標之一。另外，閘道器市場的激烈競爭，也將引動上游晶片商相繼採用新技術以搶攻商機，未來產品走向勢必更加多元化。