智慧生活一蹴可幾　感測網路無線蔓延

圖1　i236計畫推動辦公室主任暨工研院辨識與安全中心主任唐震寰指出，感測網路在智慧生活中扮演極為關鍵的角色

可帶來便利性的智慧生活，令社會大眾嚮往，同時也有助國內資通訊業者在此大顯身手，經濟部技術處自2010年開始啟動「智慧生活科技運用計畫(i236)」，期望運用智慧科技加速打造智慧生活之實現。  

事實上，今年開始啟動的i236計畫，乃延續馬政府「愛台灣十二建設」中的「智慧台灣」與「智慧生活」計畫，強調透過打造各式資通訊基礎建設與布建完整網路架構，實現無所不在網路(Ubiquitous Network)。i236計畫推動辦公室主任暨工研院辨識與安全中心主任唐震寰(圖1)指出，此計畫乃以智慧小鎮和智慧經貿園區為兩大發展主軸，透過次世代寬頻、數位電視與感測網路等三大網路技術，陸續推動六種領域的生活應用，包括安全防災、醫療照護、節能永續、智慧便捷、舒適便利與農業休閒(圖2)。  

由於感測網路在i236計畫中扮演如同潤滑劑般的角色，可協助各式技術、應用與產業的結合，因此唐震寰特別重視此類感測網路的發展，並戮力推動。i236計畫中的感測網路包括無線射頻辨識系統(RFID)、智慧票券、智慧卡與定址服務(LBS)等。而相關感測網路尚包括近距離無線通訊(NFC)與新問世之家電無線遙控技術ZigBee RF4CE。

資料來源：i236智慧生活科技運用計畫辦公室 圖2　i236計畫架構

詢問熱度不減　RFID從單一應用開始

綜觀無線感測網路，RFID無疑是問世最久、最為人所知的通訊技術之一。這項技術由於可在免接觸的前提下，透過射頻(RF)訊號識別特定目標並讀寫相關資料，因而在近年掀起一股風潮。尤其在2005年零售業者沃爾瑪(Wal-Mart)宣布旗下供應商均須導入RFID後，更讓業界正視此項技術。  

但相關業者也坦言，雖然RFID問世之初極為驚人，不過若從近年普及腳步來看，RFID的發展與演進其實極為發散。  

圖3　恩智浦智慧識別事業部大中華區業務與行銷總監呂寧認為，RFID的成長無庸置疑，僅是腳步快慢而已

恩智浦(NXP)智慧識別事業部大中華區業務與行銷總監呂寧(圖3)指出，RFID技術雖已發展多年，但至今尚未大量普及，其主因便是RFID市場不能被視為成長路線單純的應用。尤其因為RFID組合了多種應用，有些應用已經成熟，而有些應用即將成熟，因此若將RFID所有應用一舉囊括，再去評判其成熟與否，恐怕失之偏頗。呂寧同時強調，除了技術本身外，客戶自身的業務改造和整合能力、應用規模、複雜性和專案總投入成本，都是RFID產業面臨的眾多挑戰，也是RFID技術在市場上尚未大量普及的原因。  

另外，RFID的特性使其產品有一定的使用環境要求，也就是說客戶產品需要一定的獨特性和專有性，再加上硬體必須具有更高的即插即用性(Plug-and-play)，以便減少使各項應用最佳化所需的工作量，必須建立IT架構來管理大量的電子標籤代碼，並將該資料轉換成應用所需的訊息，因此，呂寧認為RFID技術應用成功的關鍵在於系統整合，不能脫離整體解決方案而單獨談RFID標籤性能。  

圖4　意法半導體大中國區智慧卡事業部行銷經理閻欣怡表示，從特定產業如物流、醫藥等採用情況，可以看出RFID正在快速發展。

有關系統整合，意法半導體(ST)大中國區智慧卡事業部行銷經理閻欣怡(圖4)則說，以國內對RFID的投入來說，多半是由系統整合業者進行建置，且此類業者勢必須要深入了解具體應用及產業營運模式，才能處理極為複雜的系統導入與終端客戶分析。另外，也因為多數客戶在導入時會重視其投資報酬率(ROI)，因此RFID的建置總成本也成為另一項指標。  

閻欣怡進一步指出，相較於期望RFID以遍地開花的方式呈現，或許「特定應用」更符合現狀。RFID標籤價格雖持續下降，但仍無法遍及到所有商品上，如稍早沃爾瑪亦只能要求到高單價商品或以貨櫃為單位，如欲在口香糖等低價商品上加裝RFID標籤，無異緣木求魚。因此她認為，RFID將以特定產業為主要發展方向，再逐漸擴散到其他領域。  

一般認為，RFID的應用環境可能包括產品認證(Product Authentication)、農產品履歷之動物識別(Animal ID)、圖書館、服飾、行李追蹤(Luggage Tracing)、消費類產品生產及生命週期管理等，部分業者也看好醫療、藥品之管理。而包括低頻、高頻和超高頻技術等演進，或是同時將非接觸式與接觸式晶片整合在同一張晶片上，也在探討的方向。

電子票券漸抬頭　NFC步入日常生活

同樣在近期日益普及的，還有NFC。參與i236計畫之台灣大學智慧生活科技整合與創新研究中心主任劉佩玲便說，NFC由於可直接在日常生活中帶來多項便利，因此相當看好發展潛力。  

NFC之先天技術特性便限制在短距離應用，因此不少業者均將電子票券視為首要發展方向，包括電子交易、門禁管理、身分辨識等，都是潛在應用。劉佩玲指出，以國內人口密集高之特性，無線感測網路可直接打入零售商店，同時結合前述之RFID物流管理、NFC電子交易之小額付款、交通工具搭乘等。  

事實上，多數手機業者對於手機加裝NFC晶片皆抱持濃厚興趣。如諾基亞(Nokia)、三星(Samsung)、明基、宏達電等均先後投入，便可看出其吸引力。電信業者也對此市場垂涎不已，如中華電信、遠傳與台灣大哥大等陸續建置相關系統，便再次證實其商機。將於2010年11月在台北舉辦之國際花卉博覽會，便由中華電信提供NFC手機導覽服務，即時得知博覽會中上千項品種、逾千萬株的花卉資訊。  

不過，談及NFC，雖然應用商機無窮，但業者均認為，「拆帳模式擺不平」是至今最大的難關。英飛凌智能卡與保密芯片業務事業處業務工程師田沛灝分析，在NFC產業中，除了前述的手機製造商、電信業者外，尚有銀行業者、系統建置商等角色，而各業者皆希望分得最大的一塊餅，無形中便拖緩了NFC的普及腳步。  

田沛灝以南韓為例指出，當地發展NFC已頗有規模的關鍵原因之一便是該國之銀行、電信業者與手機製造商乃屬同一集團，對於拆帳模式較易獲得共識，因此才能迅速完成NFC之布建與普及。而如國內背後主導業者各異，自然讓NFC窒礙難行。  

呂寧則認為，相對於前期的技術探討，現在更多是營運層面的討論與新發展，包括NFC如何在行動付費領域的廣泛應用獲得成功、與藍牙(Bluetooth)技術互補，或是如何在手機、PDA和其他大容量消費性電子裝置中被廣泛採用。但他也直言，目前行動付費涉及角色眾多，因而導致各類業者相互競爭，確實是一大隱憂。  

但無論如何，多數業者均認為，NFC極具潛力的商業應用，且可直接與一般消費大眾結合，仍是最大誘因所在，而其起飛時機也指日可待。

瞄準紅外線遙控器ZigBee RF4CE躍躍欲試

近期新問世的無線感測技術之中，隸屬於IEEE 802.15.4中的ZigBee RF4CE(圖5)，可說是全球焦點。ZigBee因為具有低功耗、多節點等通訊特性，因此在問世初期便引起業界重視。而RF4CE這項從ZigBee延伸而來的無線技術，更是瞄準了存在多年的紅外線遙控技術，並且誓言取而代之(表1)。

資料來源：飛思卡爾 圖5　ZigBee RF4CE網路拓撲

表1　各式通訊協定比較表

資料來源：飛思卡爾

飛思卡爾(Freescale)ZigBee/RF4CE亞太區行銷經理鄺景亮解釋，ZigBee RF4CE是建立在採用2.4GHz免執照頻段的射頻技術上，並可實現全球範圍內的操作、低功耗和瞬間響應。其一大特色更是因為兼具雙向互通性，允許普通的家電遙控器大變身。  

德州儀器(TI)低功耗無線產品線亞洲區行銷經理陳雄基說，RF4CE是前景十分看好的技術。事實上，該公司也相信越來越多的遙控裝置會轉而使用此一解決方案。針對進階射頻遠端控制應用，德州儀器在2009年10月與遠端控制製造商C.G. Development及達威電子而共同開發的RF4CE平台，藉由適當的射頻晶片組並搭配低功耗微控制器(MCU)以及支援ZigBee PRO與ZigBee RF4CE標準之相關軟體堆疊，將可提供一個穩固的基礎，以開發符合客戶未來需求的產品。  

陳雄基進一步指出，紅外線解決方案在使用上有其問題，消費者之所以能適應指向性與低資料傳輸速率等問題，乃是「習慣」所致。從技術的角度來看，RF4CE解決方案才是遠距遙控市場的未來。  

相較其他技術，2009年3月才正式公布的RF4CE，由於無方向限制、具有較高傳輸速率，又加上可回傳訊息，目前已受到不少家電業者之採用，打造數位電視、機上盒(圖6)之延伸應用。

資料來源：EchoStar 圖6　已問世之RF4CE遙控器與機上盒

一般認為，RF4CE雙向互動性之特性乃在於，發送訊號之系統可自遙控器端獲得回饋訊息，最簡單的應用從遙控器定位開始，使用者可以透過RF4CE呼叫遙控器，得知其位置，或者進階到家電操作，由遙控器螢幕得知曲目清單，或是其他諸多尚未開發的全新應用。  

鄺景亮不諱言，雖然RF4CE的優勢顯而易見，但今日要求消費大眾因為遙控器而選購不同價位的家電，恐怕仍有難度，「成本」可能是RF4CE須要克服的首要關卡。

低功耗藍牙4.0來勢洶洶

值得一提的是，除了紅外線、RF4CE，還有另一種技術正積極搶進家電遙控市場，亦即在2009年12月問世的低功耗藍牙4.0。  

一般認為，低功耗藍牙的問世，將有助拓展應用範圍，包括從現有手機、個人電腦延伸到醫療保健、運動器材或是居家照顧等應用領域。而其與家電的結合，也是可能的方向。  

針對其他新興低功耗無線通訊技術對家電領域興致勃勃，德州儀器抱持的是極為正面的看法。陳雄基說，該公司一直以來也專注於低功耗藍牙技術，這是另一個可以取代紅外線遙控的解決方案。如該公司便是最早提出低功耗藍牙單模式、藍牙與低功耗藍牙雙模式裝置的廠商。他也認為，根據不同的無線電標準，不同的解決方案應該被加以區隔。如IEEE 802.15.4是較為穩定並能提供較廣泛通訊範圍的直接序列展頻技術(DSSS)，而藍牙家族則在短距範圍應用上具備較高的市場接受度。  

藍牙技術聯盟表示，低功耗藍牙技術4.0主要分為單、雙模兩種。前者只使用低功耗藍牙技術4.0，如透過低功耗藍牙遙控玩具便是一例；而後者則是同時支援標準藍牙與低功耗藍牙技術，可依實際需求而變化，例如透過高速藍牙分享多媒體內容，或是以低功耗藍牙連結運動健身器材。  

但飛思卡爾則持保守態度。鄺景亮分析，低功耗藍牙與標準藍牙並不兼容，在先天上便增加了系統的複雜度；此外，IEEE 802.15.4在低功耗的表現已有目共睹，再加上與其他家庭自動化的整合，他仍認為RF4CE較有發展契機。  

綜觀各種無線感測網路之發展可以看出，不論是RFID、NFC、ZigBee RF4CE，都已獲得一定的擁護者，而隨著眾多業者的推波助瀾，消費大眾要享受更具智慧的生活品質，已在彈指之間。