藍牙4.0/NFC全面開火　短距無線技術激戰家庭市場

智慧家庭無線網路環境可望全盤翻新。行動裝置普及率已達一定水準，因此其內建的無線聯網技術也在各種物聯網(IoT)應用領域逐漸躍居主導地位；例如在智慧家庭領域，消費性電子品牌廠、網通晶片和設備業者考量無線區域網路(Wi-Fi)、藍牙(Bluetooth)通訊方案已成為行動裝置標準配備，而近距離無線通訊(NFC)也開始從高階機種往中低價產品滲透，因而也開始加重新一代低功率(Low Power)Wi-Fi、藍牙4.0(亦稱藍牙Smart)和NFC電子標籤(Tag)技術研發，讓智慧家庭聯網設備能與用戶手機無縫串連，導致先行的ZigBee技術發展日益受到威脅。

事實上，日韓消費性電子大廠在2014年國際消費性電子展(CES)中發表的最新智慧家庭解決方案也印證此一趨勢，包括三星(Samsung)、樂金(LG)和索尼(Sony)皆大陣仗展出內建Wi-Fi或NFC的智慧家電，以及支援藍牙Smart功能的穿戴式健康管理裝置，從而打造行動裝置、家電和應用程式相互串連的龐大生態系統，加速推展智慧家庭。

由於藍牙Smart和低功率Wi-Fi在家庭無線感測節點、家電自動化控制、智慧照明和能源管理等應用皆與ZigBee技術有一定程度的重疊，因此也引發家庭無線技術即將改朝換代的討論聲浪。

改善功耗與節點擴充性　藍牙旋風將席捲智慧家庭

隨著低功耗藍牙Smart標準出爐，藍牙技術陣營在智慧家庭的布局正火力全開，特別是在健康照護、家庭影音設備連結應用方面更已受到大批消費性電子品牌廠青睞，包括智慧手表(Smart Watch)、可攜式醫療電子、藍牙喇叭和燈具等產品已大量出籠，顯見藍牙Smart正全面滲透家庭。

英商劍橋無線半導體(CSR)uEnergy資深行銷經理David James表示，藍牙Smart是一項優異的技術，雖欠缺足以和ZigBee抗衡的大規模網路應用(網狀網路拓撲)能力，但其優勢在於極低的功耗，且能直接控制Android、iOS和Windows 8裝置；因此近來智慧家庭聯網設備開發商已紛紛改搭藍牙技術，期簡化產品設計。

不僅如此，藍牙技術聯盟大中華區技術市務經理呂榮良也透露，下一代藍牙標準將支援IPv6協定，以及基於NFC的藍牙安全簡易配對機制等新功能規格，可望逐一改善藍牙過往被詬病的傳輸距離短、組網能力不足，且資料傳輸安全性較低的問題，進而提高該技術在智慧家庭領域應用價值。

呂榮良進一步分析，藍牙結合IPv6後，可將組網架構從以往一對多的星狀拓撲，延展為類似ZigBee的多對多網狀拓撲，並賦予每個藍牙裝置IP位址，讓家庭核心聯網設備便於管理。 除藍牙Smart正大舉進軍家庭外，NFC也藉助O2O(Offline to Online)支付服務和智慧電子標籤等創新應用，形成一支智慧家庭無線技術生力軍。

甩開行動支付標籤　NFC Tag醞釀進軍家庭

聯合國際行動支付公司營運長洪文安表示，日本、韓國和中國大陸電視品牌廠皆陸續釋出在電視中導入NFC功能的計畫，從而延伸NFC行動支付應用至線上影音內容、網路購物支付服務。

事實上，三星、樂金和索尼等消費性電子品牌大廠，已在旗下行動裝置、電視和家電產品中導入NFC。以索尼為例，該公司已組成龐大的NFC應用生態系統，透過簡單又高安全性的配對機制，促成家電資料交換、安全認證和O2O支付機制發展，並結合手機應用程式增添產品銷售價值。

洪文安指出，下一階段NFC更將以智慧電子標籤的形式進駐智慧家庭，透過設置特定電子標籤，以及兼具Wi-Fi和NFC功能的存取點，再經由用戶手機讀取標籤，就能輕鬆實現家電自動化控制，取代各種家電控制器的需求；同時手機也能利用NFC電子標籤發送位置訊息，或在緊急狀況下快速發送通知簡訊至雲端中心，真正實現智慧化生活。

意法半導體(ST)技術行銷經理凌立民則認為，隨著蘋果(Apple)首開指紋辨識手機先河，Android手機大軍亦將陸續導入此一功能，引爆更大規模的指紋辨識設計熱潮，而未來該功能更可望與NFC行動支付或標籤應用相互結合，一方面提升用戶身分辨識的可靠度，另一方面亦能簡化安全認證流程，優化使用體驗。

顯而易見，新興無線聯網技術正快速在智慧家庭市場攻城掠地，因應此一猛烈攻勢，較成熟的Wi-Fi和ZigBee技術也紛紛祭出新標準和設計策略，以鞏固在家庭無線網路的地位。

低功率Wi-Fi/802.11ah來勢洶洶

邁威爾(Marvell)嵌入式暨新興市場產品行銷總監Kevin Tang表示，Wi-Fi為家庭中無可取代的聯網技術，目前大多數白色家電皆透過Wi-Fi達成無線控制；此外，Wi-Fi亦是實現影音串流的要角，相關晶片商、電視品牌廠皆已計畫在今年推出新款802.11ac解決方案，以支援高解析度影音內容。

不過，Wi-Fi因功耗、成本和節點支援能力的限制，目前無法在家裡的每一顆燈泡和無線感測節點中實現，因此業界也興起低功率Wi-Fi的設計概念，透過降低發射頻率至Sub-GHz頻段，提高訊號穿透力並縮減功耗；同時，標準聯盟亦投入制定新一代802.11ah標準，期將傳輸距離延長至1公里，以提升訊號覆蓋和節點管理能力。

鉅景科技射頻(RF)系統級封裝(SiP)事業處資深協理劉尚淳指出，雖然Wi-Fi聯盟並未特別規範低功率Wi-Fi的技術架構，但目前已有許多Wi-Fi晶片和模組業者，透過搭配Sub-GHz發射器的模式改善Wi-Fi功耗，以迎合智慧家庭設備長時間聯網的需求。

儘管如此，以Wi-Fi管理大量物聯網裝置的經濟效益仍有待提升，因此，未來家用Wi-Fi路由器將逐步結合藍牙Smart或ZigBee功能，進一步解決多節點管理和系統建置成本的問題，同時也能強化與手機的連結，可望成為智慧家庭發展的新亮點。

轉向Sub-GHz低頻段　ZigBee老兵不死

圖1　香港商興華科儀經理馬兆緯認為，ZigBee在工業市場已有一定滲透率，對欲切入家庭市場的廠商來說，可縮短技術學習曲線。

至於ZigBee技術，香港商興華科儀經理馬兆緯(圖1)表示，目前各種家用無線技術中，尚未出現能與ZigBee支援節點數量匹敵的方案，因此在家庭智慧照明、先進讀表系統(AMI)等大量聯網節點的系統應用中，仍以搭載ZigBee技術為主；在市場需求方面，近期除北美市場擴大導入外，中國大陸和印尼等新興市場也已陸續釋出ZigBee模組採購需求，足見市場熱度不減。

此外，ZigBee聯盟也積極改良技術規範，使其更適合運用在住宅林立的都會區。馬兆緯指出，效法Wi-Fi以Sub-GHz頻段實現低功耗設計，ZigBee標準聯盟亦緊鑼密鼓投入制定採用800M～900MHz低頻段的技術規範，以提升訊號穿透力，並避開2.4GHz頻段的諸多技術干擾，進而加速擴大ZigBee在智慧家庭的商用規模。

據悉，ZigBee轉向Sub-GHz頻段的標準已進入最終研擬階段，最快今年中即可揭露詳細的技術規範，為搶先卡位市場，興華科儀已規畫在今年上半年推出900MHz的ZigBee模組，並運用於家庭自動化和倉儲管理系統。馬兆緯更透露，該公司下一步將發布兼具ZigBee與4G功能的無線模組，補強家庭聯網設備連結外部雲端資料中心的能力，同時也將在系統設計中換裝指向性天線，解決ZigBee在支援大量節點的情況下，訊號接收不穩的情形。

圖2　芯科實驗室微控制器產品資深行銷經理Ted Batey提到，因應家庭無線混合網路建置需求，該公司將推出多協定無線晶片。

芯科實驗室微控制器產品資深行銷經理Ted Batey(圖2)分析，未來家庭中將建置愈來愈多的氣體和溫/濕度感測節點，以收集各種環境和家電使用資訊，這些節點將組成複雜的網路，且與閘道器的距離也可能拉遠。對系統廠而言，採用Wi-Fi的經濟效益不佳且功耗問題也難以解決，而透過藍牙技術則將面臨節點擴充性和傳輸距離受限的挑戰，因此仍將以ZigBee為主，以發揮其網狀網路架構的優勢，達到自動組網、低成本和低功耗設計目的。

此外，ZigBee聯盟也針對家庭能源管理、智慧照明、自動化控制和機器對機器(M2M)通訊皆已制定相應的標準，將是ICT業者進軍智慧家庭的重要途徑。Batey預料，短期內ZigBee在智慧家庭中的地位將難以撼動，並將與Wi-Fi、藍牙Smart和NFC等無線技術組成家庭無線混合網路，以滿足各式聯網應用需求。