在過去幾10年裡，家用電器的控制面板和顯示設計在功能上並沒有多大變化：每台家電都有旋鈕和按鍵組成的控制板，以及一定形式的顯示介面。雖然家電產品的輸入和輸出裝置從機械式逐漸轉變為數位化控制，但使用者仍須親自動手才能控制家電。但在各式技術陸續到位下，今日的技術已經到了可以將家電連接至網際網路，以方便消費者毋須親臨現場，也能隨時隨地控制家電的時候了。
若是稍微想像一下，就能發現，透過網路瀏覽器操作家電系統會是如何的便利與省力。舉例來說，消費者可以通過個人數位助理(PDA)、手機或電腦查看這些家電的工作狀態。如此一來，在用戶離家外出，卻擔心爐火未關時，就可以隨時檢查並確定。如果爐火的溫度超出安全範圍、或出現一定煙霧，布建在火爐周圍的感應器就會向屋主發出警告、發送訊息至預先設定的手機上，並協助用戶遠端關閉電源、同時啟動滅火系統。
根據美國國家消防協會(NFPA)的報告，全美每年因烹飪設備而引起的家庭火災事故超過十萬起，每年因此有四千三百多人因而受傷、導致的死亡人數更逼近三百人。由此可以看出，居家安全的遠端監控應用十分必要。
無線通訊技術有利數位家電成形
當然，遠端存取能力並不能完全取代傳統控制面板和顯示介面，消費者仍然須要靠近家電進行現場控制。此外，網路家電(Networked Appliance)被市場和消費者接受的程度，將取決於網路基礎設施及其可用性。根據研究，擁有寬頻網際網路連結的美國成年人近年來增長迅速。至今年已有超過一半的美國人家中擁有寬頻網路。這是一個令人振奮的趨勢，表示越來越多的美國人接受網際網路。
可通過網路監控的家電包括家庭自動化系統和家庭娛樂設備，相較於數位電視等家庭娛樂設備，由於對資料傳送速率的要求較高，因此與監控燈泡這樣的簡單設備相比，兩者的網路媒介頗為不同。
對家用監控設備來說，可用的一些網路技術包括乙太網路(Ethernet)、電力線通訊(PLC/ HomePlug)、無線區域網路(IEEE 802.11/WiFi)和資料傳送速率較低的射頻技術ZigBee/IEEE 802.15.4等。
乙太網路和802.11廣泛用於網路連線。對於採用大量金屬元件構成的家電應用來說，乙太網路有線解決方案可能比無線方式要好，因為無線訊號很難穿透厚重的金屬材質。而在缺少乙太網路埠的情況下，則可考慮使用電力線通訊。不過，電力線通訊技術的資料傳送速率仍然很低。
至於無線技術ZigBee，則主要用於低資料傳送速率和低功耗的無線應用。一個ZigBee連至乙太網路或WiFi的橋接器對於實現家電產品之間的網路確實不可或缺(圖1)。
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| 圖1 家電網路的場景模擬 |
選擇資料傳送速率較高的方案通常意味著更高的建置成本，因此每個設計人員都須要在產品要求與實現所需的成本之間進行平衡。
但無論採用哪種網路技術，上層的軟體協定最終會將所有設備連結在一起，允許它們與其他網際網路設備交互作用和通訊。其中一些協議包括傳輸控制通訊協定(TCP)、網際網路通訊協定(IP)和使用者資料流通訊協定(UDP)等。
安全性須上層協定協助管控
上層協定還應當為網路連結的家電設備提供適當的存取權限、為安全性把關。人們顯然不希望陌生人能夠啟動或停止自己的洗衣機，或開關自家的車庫門。安全性可以利用家電設備上的HTTP伺服器來實現。用戶可通過鍵入伺服器URL或IP位址的方式實現遠端存取。在允許用戶對家電設備進行監控之前，登錄頁面可以對用戶進行認證。用戶介面可以是基於圖形使用者介面(GUI)，也可以是純文字內容，當然也可以是兩者的結合。
GUI介面可以利用簡單的HTML圖示或是用功能對應圖搭配感應區(Hot Spot)的方式接受指令。同時利用在瀏覽器中呈現的程序代碼定期查詢伺服器獲得最新狀態資訊。而純文字介面如短訊服務，則可透過手機這類小型網際網路設備去實現存取。與建置專屬的遠端控制設備相比，利用這些網路技術可以有效降低成本，且能為不同製造商的產品提供更強的相容性。
由於晶片生產商提供高度整合的解決方案，實現這些網路連線變得更為容易。舉例來說，只需要一顆配備整合式乙太網路路介面控制器的微控制器，就可以實現一個嵌入式乙太網路設備(圖2)。通常這些解決方案還免費提供了補足硬體解決方案不足的TCP/IP堆疊。
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| 圖2 利用整合乙太網路路功能的8位元微控制器，可極具成本效益地實現家電聯網功能。 |
此類網路解決方案面對大眾市場時，成本將更為低廉，因而能吸引更多家電設備製造商支援網路功能。當然，光憑一種網路連結方案是無法滿足廣泛的家電網路化應用需求的。事實上，乙太網路、HomePlug、WiFi、ZigBee以及其他新興技術相結合可以提供一種優化的綜合解決方案。遠端監控家用電器，除了提高安全性，也節省了消費者的時間，讓用戶從費時的家務瑣事中解脫，進而擁有更多時間，盡情享受生活樂趣。
(本文作者任職於微芯)