數位家庭概念正引起廣泛的興趣，消費者希望擁有遍布全家的個人錄影(PVR)和音訊功能、享受網路電話帶來的低通話費和更大彈性，以及更方便地儲存媒體內容...
數位家庭在實際生活中有多種可能的實現方式，這使其演進受到許多因素影響。但無論演變過程如何，網路業者都必須克服這些挑戰才能實現他們的願景。
首先，隨著家用網路技術成熟，網路業者必須隨時跟上消費者的數位生活方式。他們必須允許消費者透過不同裝置從遠方連線到數位家庭，而連結來源將是重要關鍵。服務供應商的另一項挑戰是以能吸引消費者的價格透過家用網路平台提供服務，這也表示服務供應商還必須控制自己的銷貨成本。
數位家用網路還有多種架構可供選擇，網路業者目前所設想的家庭網路系統共有兩種網路，一種是以開放的網際網路通訊協定(IP)為基礎並支援未授權和個人內容的語音/資料/視訊網路。另一種是封閉式視訊網路，主要支援以商用IP為基礎的視訊服務和內容。但無論採用何種網路，端至端的品質和可靠性都是它們的成敗關鍵。
此外，家用網路在世界不同國家和地區的演進也會不同，例如未來五年最適合北美地區的家用網路，可能就不適合歐洲或亞洲。隨著電信業者逐步邁向全球市場，各地區的不同需求將成為電信公司降低成本的重大挑戰。
幸而技術供應商正與這些電信公司合作，利用經濟實用的解決方案幫助他們克服這些挑戰。
家庭網路滿足多樣服務需求
當前多數的家用網路設計都是為了支援人們在家工作或是每周數天的電郵聯繫，然而家庭網路目前還在快速演進中，將來它們還可滿足使用者的娛樂、保全和家庭自動化應用等其他生活需求。
今日典型的家用網路是由纜線(Cable)數據機或數位用戶迴路(DSL)數據機、路由器和連接一部或多部電腦的無線基地台所組成。這些網路的主要用途是將所有電腦以及其他家用寬頻接取終端裝置連結在一起，通常這是透過集中式路由器來完成。下一代家用網路的用途會更廣，集中式路由器也會由家庭閘道器所取代，它將提供更多功能和更強大的處理能力來支援未來的應用與服務。
家用網路還會包含數位光源處理(DLP)等新一代電視以提供網路化娛樂功能，這些高階電視雖是所有家庭數位劇院的焦點，它們卻沒有任何儲存能力，必須使用家庭閘道器儲存商業和個人內容。家庭閘道器把數位劇院和家用網路的其他裝置連結在一起後，消費者使用網路電話、影像電話或電視影像電話時就能享受身歷其境般的高品質通訊經驗。服務供應商正努力為消費者家裡的所有電視提供其所要求的同步錄影功能(圖1)，網路化個人錄影和網路機上盒(IP STB)的興起只是開端，接下來則是把高畫質電視帶到家裡每個角落。
商業娛樂將是數位家庭裡首先快速成長的應用，下一階段的家用網路發展則會由消費視訊應用帶動。網路化保全應用會把視訊檔案傳送到家庭閘道器，例如監視住家周圍狀況的外接式攝影機或是留意嬰兒睡眠情形及保姆工作的嬰兒看護攝影機，都屬於這類應用。使用者可以一邊觀看數位劇院，一邊存取這些檔案。
這類消費視訊應用和其他個人化內容將成為家用網路的主要傳輸內容，使用者除了在客廳監看保全攝影機畫面外，還能在家裡其他地方、工作中或在路上透過個人電腦、膝上型電腦、PDA或其他行動視訊裝置安全收看這些畫面或視訊串流。服務供應商的最終目標是讓使用者隨時隨地都能透過任一種顯示裝置存取家用網路儲存或產生的個人內容。
為支援視訊以外的其他家庭資料應用，家用網路還要具備良好的擴充性。暖氣、空調、照明、草坪灑水器、警鈴系統和家電全都會連結在一起，使用者將能透過家裡某個集線裝置或從遠端直接控制和操作這些系統。
隨著家用網路成熟，再加上高畫質電視節目日益普遍，娛樂應用將會進一步挑戰家庭網路基礎技術的能力極限(表1)。
無線網路成為當前主要的家用網路技術後，首先要面對的挑戰就是提供範圍覆蓋全家的視訊傳送能力。然而同時，其他數種固定線路式家用網路技術也重新敗部復活，開始將視訊內容帶到家裡每個角落(表2)。
實體媒介和原始效能並非家用網路技術的唯一評估指標。家用網路產品的價格必須讓消費者能負擔，同時相容於現有裝置以及新出現的終端產品和設備以及保持良好的操作互通性。它還必須讓網路業者增加必要的數位權利管理功能，以便保護他們提供給最終用戶的內容。舉例來說，網路業者可能允許最終使用者儲存某些內容一段時間，至於其他內容則可能完全不允許儲存。隨著家用網路日趨成熟，內容來源又不斷增加，服務供應商和他們的客戶都需要更強大的智慧和控制功能來管理家用網路。
消費者若想讓數位生活更多采多姿，他們在選擇電信公司時就會要求業者真正了解他們的服務需求。此外，電信公司採用的網路裝置必須支援現有和未來的各種應用與服務，而且客戶只要透過一家公司就能獲得所需的安裝、管理和維修服務。
服務供應商須提供多功能家庭閘道器
家庭閘道器是聯網家庭的核心，電信業者可利用該平台以最簡單經濟的方式提供分布式應用給最終使用者。
服務供應商只要安裝以家庭閘道器為基礎的IP家用網路，就能與覬覦其客戶業務的其他服務供應商一較高下。電信公司還能透過家庭閘道器讓客戶從遠端存取和管理他們的家用網路，這同樣能為他們帶來競爭優勢，降低為用戶提供下一代服務和應用的成本。
只要安裝家庭閘道器，任何裝置都能自行操作和執行各種工作，不必再依靠其他裝置或使用者介入。家庭閘道器可以透過有線或無線連結把家裡所有產品連接在一起，這使它成為最理想的中央儲存裝置。家庭閘道器不僅須要連接家裡許多裝置，還必須連結外界的行動電話、電信、有線電視和衛星等各種廣域網路，因此它就像是一台做為廣域網路和家用網路分界點的中央集線器。
家庭閘道器很容易就能提供各種功能。在理想情形下，服務供應商會針對遠端管理或廣域應用等特定用途完成家庭閘道器的所有設定。除了提供服務和應用外，電信公司還能透過家庭閘道器來滿足整個家用網路的需求。
儘管家庭閘道器的用途和功能相當廣泛，網路業者仍須克服許多挑戰才能將它們安裝到用戶的家用網路。首先，他們必須選擇正確的技術，他們所購買和布建的家庭閘道器必須支援現有和未來的應用與服務。隨著應用所需的頻寬和網路連線品質不斷增加，業者很可能必須將這些裝置的基礎技術升級。另外，它們還必須具有吸引力，價格也要在消費者所能負擔的範圍內，這樣多數使用者才會覺得有購買它們的必要。
產品安裝是電信業者面臨的另一項重大挑戰。家庭閘道器可由消費者自行布建安裝或由電信業者代為安裝，兩者之間各有優缺點。在理想情形下，用戶家庭閘道器的安裝、管理和維護應該由網路業者負責。
服務供應商想要在數位家庭時代獲得成功，就必須瞭解消費者希望數位家庭能為他們的生活帶來那些服務，然後把消費者的願望轉換為由家庭閘道器所支援的技術解決方案。就此點而言，服務供應商若能「掌控」用戶的家庭閘道器就比較容易達成這項目標。
彈性設計家庭閘道器
技術供應商已提供許多強大解決方案來克服這些困難，由於服務供應商和客戶的需求不斷改變，應用彈性已成為家庭閘道器能否達成其要求的重要關鍵，這表示採用數位應用處理器(DSP)的家庭閘道器將是電信業者的最佳選擇。
無論應用環境為何，DSP都能在實際所需的地方提供智慧型功能，模組化DSP還能內嵌至更複雜的元件以支援家用網路上各種消費電子設備或其他裝置的特定應用。只要在服務供應商的基礎設施、用戶端設備和行動環境中廣泛使用可程式DSP，業者即可透過軟體就能將網路系統擴大和升級，不須要更新各種硬體設施。
設計人員想根據特定應用設計晶片，就必須更深入了解家庭閘道器、應用裝置及其所連接的網路，不能再把它們視為單純的零件。系統效能是設計人員的最終目標，但是系統效能卻會受到個別零件的效能影響。系統層級思考能力對於今日的技術供應商極為重要，因為想將系統分成多個部分以便為現有應用提供最高效能，同時增加更多軟體來支援新出現和未來的應用絕非易事。
設計人員需要完整解決方案所含的各種技術知識才能發展出彈性的通用架構，同時讓它提供最理想的服務內容。技術供應商若有豐富的矽智財產品，其範圍又涵蓋這些解決方案的所有組件，就更能確保最終解決方案達到客戶的速度和可靠性要求。混合搭配DSL、乙太網路、無線區域網路(WiFi)、纜線數據機、網路電話(VoIP)、網路視訊、網路儲存、類比數位轉換、數位類比轉換和DSP等各種技術對於家用網路解決方案的演進極為重要。
家庭閘道器成功的另一重要關鍵是將其價格降至消費者所能接受的水準，這項因素也使得高水準的量產製造能力成為技術供應商的必備條件。他們不僅要將製造流程與混合訊號晶片設計緊密結合，還必須規畫出明確的產品發展藍圖並確保90奈米、65奈米和其他先進製程技術都能維持同樣的精確度，這樣才能讓未來產品繼續使用現有架構。他們必須以整體性的設計和製造觀點來構思和執行他們的產品發展藍圖，同時讓設計人員對於製程的每個步驟都有完全的控制能力。
服務供應商必須能夠在不影響自身網路或其他網路節點效能的情形下，把新系統整合到他們的網路。隨著家庭閘道器支援的裝置、服務和應用數量持續增加，服務供應商還必須確保它們之間的相容性和操作互通性，這樣才能達到消費者的期望，並提供他們所願意付費享受的服務品質。
為了降低成本和簡化產品操作，家庭閘道器必須支援遠端管理和安裝。智慧型功能還必須以最符合邏輯的方式分布在整個網路，確保服務供應商能夠開發、管理和提供新服務給使用者。其他功能也必須適當分配給網路各組件，例如由家庭閘道器負責儲存內容，同時讓使用者能從家裡的任何螢幕收發電子郵件。此外，家用網路解決方案還需要整合式管理工具，這樣才能將此技術有效融入使用者日益數位化的生活方式。
IP網路實現數位家庭
數位家庭的時代已經來臨，隨著世界各地的使用者開始利用家庭網路連結個人電腦、電視和電話等各種裝置，這些裝置之間的界限也變得日益模糊。家用網路的成熟使得家庭閘道器開始取代簡單的路由器，而這些家庭閘道器除了將家裡的各種裝置連結在一起外，還會提供一套簡單、彈性和可靠的方法讓網路業者為客戶提供和管理新服務和應用。
隨著家用網路成熟，最終使用者對於它們的依賴日增，家庭閘道器及其基礎技術也必須跟著演進。基礎設施、家用網路和行動裝置必須組合成完美可靠的IP網路，以便數位服務供應商實現他們隨時隨地都能連結至家用網路的數位家庭願景。
選擇正確的技術對於這些服務供應商極為重要，但更重要的是選擇一家擁有他們所需知識和能力的技術合作夥伴，這樣服務供應商才能在家用網路市場中持續演進並於世界各地逐漸成形的過程中滿足不斷變動的市場需求。
(本文作者任職於德州儀器)
(詳細圖表請見新通訊63期5月號)