打造智慧家庭　新一代通訊標準紛出籠

智慧家庭(Smart Home)涵蓋範圍包括家庭自動化、裝置間影像傳輸與分享、電網與個人感知網路(PSN)等，各個網路如何有效傳輸資訊，須仰賴各式傳輸技術襄助。因此為實現智慧家庭電網、自動化控制，並讓家中每個角落皆有網路訊號覆蓋，包括ZigBee、藍牙(Bluetooth)、電力線通訊(PLC)等皆有新的標準規格誕生。

另外，IEEE 802.11標準制定小組則提出採用5GHz頻段的802.11ac，鎖定智慧家庭高畫質或三維(3D)影像傳輸，亦為近期智慧家庭備受矚目的通訊技術。

為智慧電網量身打造　ZigBee IP年底登場

為讓智慧電網順利在智慧家庭中實現，ZigBee聯盟(ZigBee Alliance)繼推出ZigBee Smart Energy 1.0版規範後，預計於2012年底發布新一代ZigBee Smart Energy 2.0的Smart IP規範。

圖1　飛思卡爾市場行銷經理鄺景亮表示，ZigBee家用閘道器可讓行動裝置遠端控制或使用ZigBee家庭自動化、RF4CE、智慧能源等應用系統。

飛思卡爾(Freescale)市場行銷經理鄺景亮(圖1)表示，ZigBee Smart Energy 1.0版規範為過渡的標準；Smart IP才是為智慧電網量身訂做的全球性規範，無法導入其他應用領域；該規範主要由北美電力業者提出，修正現有1.0版的問題，預期可更加提升ZigBee技術在北美智慧電網的採用率。一旦新標準底定，晶片業者的產品也將陸續推出，估計2012年底到2013年將可看到支援Smart IP的智慧電網應用終端問世。

值得注意的是，Smart IP採用全新的ZigBee網路架構，無法與現有的ZigBee Pro、ZigBee RF4CE相容。鄺景亮解釋，從Smart IP名稱即可看出新規範採用全新的IP網路架構，與過去ZigBee網路架構大相逕庭，因此無法相容於其他ZigBee系列規範，電力公司若要以新標準布建智慧電網，須重新布建現有的ZigBee網路。

針對Smart IP不相容的問題，鄺景亮認為，新規範將不影響ZigBee擴張智慧電網市場，原因在於，即使目前許多地區以ZigBee Smart Energy 1.0，甚至ZigBee Pro建置智慧電網，但由於Smart IP為更成熟的規範，再加上ZigBee晶片商的奧援，Smart IP將可迅速被市場接受。

更重要的是，即便各ZigBee網路無法互通，業者仍可透過加裝閘道器(Gateway)與橋接器(Bridge)解決互連問題。鄺景亮強調，飛思卡爾新推出的ZigBee家用閘道器，不但可解決ZigBee各應用網路間的互通問題，還可透過Wi-Fi、乙太網路等通訊技術進一步與行動裝置連結，打造更無縫的ZigBee應用使用環境。

新商標助陣　藍牙4.0應用再擴張

為讓終端製造商更清楚藍牙4.0版中各個規範的應用範圍與特性，並將藍牙4.0導入居家環境，藍牙技術聯盟(Bluetooth SIG)遂將4.0版本區分為Bluetooth Smart Ready、Bluetooth Smart與標準藍牙，方便硬體製造商可依需求導入，藉此提升藍牙4.0的應用版圖。

圖2　藍牙SIG大中華區技術市務經理呂榮良表示，Android 4.0並未支援藍牙4.0，預期下一版本將納入，屆時將有助推升藍牙4.0在各應用終端的普及率。

藍牙SIG大中華區技術市務經理呂榮良(圖2)表示，藍牙4.0規範實際上有許多版本，但業界常誤以為藍牙低功耗(BLE)等於藍牙4.0，造成藍牙技術發展受限。為打破此印象，藍牙技術聯盟針對其他高速或低速藍牙4.0版本提出新的商標，每種新商標並明列符合條件，可讓業者更清楚裝置該選擇何種藍牙4.0版本。

據了解，Bluetooth Smart Ready主要鎖定三種螢幕尺寸的應用，包括中小尺寸的手機、平板裝置(Tablet Device)，以及個人電腦(PC)顯示器，與更大尺寸的電視機；Bluetooth Smart則是適用於傳輸資料量較低、對功耗要求更嚴的裝置。Smart Ready可用於任何雙模藍牙4.0的電子產品；而Smart則是應用在使用鈕扣型電池、傳輸單一資訊且毋須傳輸語音的裝置。至於Smart Ready的相容性最高，可與Smart及標準藍牙相通，不過標準藍牙則無法與Smart相通。

「分級」後的藍牙4.0已陸續在各應用市場有所斬獲。呂榮良指出，目前全球電視機前五大製造商，三星(Samsung)、樂金(LG)、Panasonic、索尼(Sony)等，皆已推出或有計畫發布內建Bluetooth Smart Ready版本的產品；中國大陸本土前六大電視製造業者如海爾、海信、長虹、創維等，亦在支援Android平台的智慧型電視(Smart TV)中，捨棄Wi-Fi，而採用Bluetooth Smart Ready標準。

另外，由於2012年將舉辦倫敦奧運會，運動表製造業者積極研發內建Bluetooth Smart規範的產品。呂榮良透露，除已商品化的Motoactv外，Nike支援Bluetooth Smart的運動表也於今年3月上市；Adidas採用Bluetooth Smart的運動表亦正研發中。

值得注意的是，除新商標外，2011年藍牙SIG亦發表許多關於醫療保健的應用規範，如血壓計、體溫計等，讓相關業者更易導入藍牙技術。目前，藍牙SIG也已著手研擬下一代4.1標準。

HomePlug AV2草案底定

家用有線傳輸技術的部分，HomePlug AV2草案亦於年初發布，期以高達Gbit/s的傳輸速率等級，滿足智慧家庭高畫質、3D影像傳輸的高頻寬需求。

圖3　左起為Qualcomm Atheros資深產品經理陳仲南、主任工程師洪錦森

Qualcomm Atheros資深產品經理陳仲南(圖3左)表示，2005年第四季推出、傳輸速率為200Mbit/s的HomePlug AV標準，已難符合日益增加的高畫質或3D影像傳輸需要，因此家用電力線網路聯盟(HomePlug Powerline Alliance)於2012年1月已推出HomePlug AV2標準草案，新標準具備高達1.8Gbit/s的傳輸速率，Qualcomm Atheros已計畫於6月發表支援此新標準的產品，加速HomePlug AV2導入家庭網路應用。

除傳輸速率增加外，HomePlug AV2還針對HomePlug AV先前在歐洲地區使用的缺點進一步修正。陳仲南指出，由於歐盟對於節能的要求相當嚴格，因此目前HomePlug AV產品若要銷往歐洲，必須多加一個具備開關的插座，要使用時才開啟，以免待機狀態中消耗過多電力。而HomePlug AV2則制定三種使用模式，進一步讓裝置整體的耗電量降低，解決PLC產品銷往歐洲的問題。

陳仲南強調，即使HomePlug AV2仍為草案階段，但Qualcomm Atheros為家用電力線網路聯盟重要成員，對於標準的掌握度高，因此不會有晶片產品與最終底定標準差距過大的問題。

據了解，博通(Broadcom)、邁威爾(Marvell)等HomePlug AV技術工作小組成員，亦正進行HomePlug AV2產品的研發。

根據家用電力線網路聯盟統計，全球有二分之一的電信營運商已採用PLC打造IPTV服務，並透過PLC與Wi-Fi組成無縫傳輸的家用網路環境。陳仲南認為，PLC獲得眾多電信業者青睞的原因，在於布建容易且可將網路訊號延伸至家中Wi-Fi訊號無法達到的死角。更進化的HomePlug AV2除延續HomePlug AV特性外，傳輸速率更高，且功耗更低，待晶片陸續問世後，將可望延續HomePlug AV的熱潮。

802.11ac瞄準智慧家庭影像傳輸應用

圖4　萊特菠特無線測試技術部經理林時誠表示，由於MU-MIMO技術難度較高，因此現階段未有業者成功推出支援該技術的晶片產品。

802.11ac可達Gbit/s傳輸速率等級的特性，相當受到家庭網路的歡迎。萊特菠特(LitePoint)無線測試技術部經理林時誠(圖4)表示，在802.11ac規範中，採用8×8多重輸入多重輸出(MIMO)技術，除可提高傳輸速率外，也意味著可同時支援八個使用者使用網路，相較於802.11n只能在同一時間讓一位使用者加入網路是相當大的新技術進展(表1)，也因此獲得包括個人電腦、數位家庭相關廠商的青睞。

事實上，802.11ac將逐步取代現有802.11a/g/b/n技術，且向下相容802.11n，主要Wi-Fi晶片商也陸續推出新一代802.11ac產品，並推向數位家庭、行動裝置等市場。林時誠指出，802.11ac於智慧家庭中將扮演傳輸更大資料量的角色，隨著高畫質影音資料的盛行，未來802.11ac在智慧家庭傳輸技術的地位將更佳彰顯。

雖然802.11ac的高傳輸速率使其加速導入智慧家庭中，但該技術採用的8×8 MIMO、透過波束成型(Beamforming)衍生的多使用者MIMO(MU-MIMO)技術、256QAM，以及須向下相容802.11n等，皆為訊號量測帶來新的挑戰。以256QAM技術來說，QAM的數目越高，IC設計、射頻(RF)干擾的難度則越高，測試的複雜度也相對提升。

此外，802.11ac支援160MHz的通道頻寬，亦為新的設計門檻，林時誠透露，為解決802.11ac測試難題，萊特菠特已推出相關測試解決方案，高達-45-46dB的精準度與快速測試特性，除節省廠商的測試成本，還可確保產品符合測試規範的要求。

隨著有線與無線通訊技術組織紛紛發布最新的技術規格，無縫傳輸的智慧家庭網路環境勢將更加成熟，除可帶給消費者更佳的網路使用體驗外，也可讓服務供應商推出更多新的應用服務。