寬頻業競爭激烈，ISP需兼顧高流量與低能耗以符合法規並響應環保。本篇文章介紹了新型低功耗網狀網路技術，可顯著降低CPE能耗，同時提升智慧家庭用戶體驗。
寬頻網路業務歷來競爭激烈，終極目標在於實現最高傳輸流量。然而，可持續發展意識日漸強化，能源法規(包括歐盟關於備用模式的生態設計法規)日趨嚴格，網路服務供應商(Internet Service Provider, ISP)規則逐步改寫。ISP必須時刻保持競爭狀態，持續參與傳輸流量的競爭；與此同時，還必須從根本上降低閘道器(Gateway)能耗，進而遵守法規並呼籲客戶積極回應環保倡議。
但是，如何在不影響智慧家庭使用者體驗的情況下降低閘道器能耗？
本篇文章介紹了廠商Silicon Labs(芯科科技)的新型低功耗網狀網路技術(正在申請專利)，該技術可顯著降低各大製造商的用戶端設備(Customer Premise Equipment, CPE)功耗，同時改善智慧家庭用戶體驗。
Always-on用戶端設備的隱性能源成本
智慧恆溫器、照明、安全感測器和攝影鏡頭等物聯網設備可為其使用者提供前所未有的便利，達到空前的自動化水準。然而，智慧家庭設備激增也會直接或間接增加能耗。閘道器和路由器等CPE設備是聯網家庭的核心支柱。通常，CPE始終處於線上狀態，確保無論在任何情況下安防攝影鏡頭、恆溫器或檢漏儀等關鍵應用都能正常運行。然而，即使沒有聯網活動，CPE也會全功率運行，比如夜晚或用戶休假期間。毋庸置疑，始終線上(Always-on)的CPE能源成本十分高昂，而且業主往往對費用不甚瞭解。
低功耗網狀網路技術
廠商Silicon Labs借助Matter和Thread等新協議掀起閘道器能效革命，CPE可在閒置期進入睡眠狀態並在必要時立即喚醒。對於用戶而言，不僅可以實現完全無縫銜接，而且直觀易用。網狀網路連接可讓物聯網設備在需要連接時自動觸發喚醒。這樣既可以顯著降低能耗，又能改善智慧家庭用戶體驗。
睡眠模式/喚醒事件無縫切換
智慧喚醒觸發功能可讓CPE進入深度睡眠狀態，使功耗降至最低水準，而且能夠隨時喚醒，對智慧家庭活動做出響應。例如，如果運動感測器檢測到移動或業主開啟智慧鎖，CPE會立即喚醒並恢復全連通性。睡眠模式與活動模式無縫過渡可確保用戶充分體驗智慧家庭的便捷性和安全性，避免不必要的能源成本。
整合Matter/Thread
低功耗網狀網路技術啟用相關協定觸發的喚醒事件，充分發揮Matter和Thread協定功效。例如，支援Matter或Thread的設備(如智慧恆溫器或安全感測器)可以發送訊號喚醒CPE，使其從睡眠模式甦醒過來。這樣可確保即使CPE處於節能狀態仍然可以立即對關鍵事件做出回應，用戶不必擔心發生延遲或喪失功能。
這種方法對於安全系統和能源管理等應用尤其有效。安全攝影鏡頭或運動感測器可以在最低功耗狀態下保持網路連接，只有檢測到活動才會喚醒CPE。同樣，智慧恆溫器等環境控制功能可在需要調節溫度時喚醒CPE，既保障舒適的家庭環境，又不會浪費能源。
低功耗網狀網路技術用例
1. 夜間模式
到了晚上，絕大多數家庭幾乎停止活動。智慧燈、安全攝影鏡頭和感測器等設備通常處於備用模式，保持連接難免產生功耗。如果家中採用傳統的Always-on CPE，即使網路幾乎沒有任何通訊，閘道器仍會全面運行。部署低功耗網狀網路技術後，CPE可在閒置期間進入睡眠模式。只有當運動感測器檢測到活動或使用者與系統進行交互時，才會喚醒CPE。這樣可以大幅降低功耗，同時確保基本功能(例如安全功能)保持運行：
・傳統CPE不提供睡眠模式，整夜運行可能會消耗10~15瓦電量。
・採用睡眠模式，CPE功耗可能低於1瓦，低活躍度期間可使功耗降低90%以上。
2. 度假模式
如遇假期或長時間外出，智慧家庭設備(如燈和暖通空調系統)使用頻率可能會大幅降低。CPE仍會全面運行，消耗電量。
此解決方案可在家中無人居住時將CPE設置為休眠模式，只有當發生關鍵事件(例如啟用Thread的安全感測器發出警報或啟用Matter的恆溫器進行遠端溫度調節)時才會喚醒。這樣可以顯著降低能耗，同時保證住宅安全並提高靈敏度。
能耗比較：
・如未採用低功耗網狀網路技術，房屋空置期間CPE每天可能會消耗50~75瓦電量。
・採用睡眠模式後，能耗降至10~15瓦，度假期間可節省高達80%能源成本。
3. 非主要居所
非主要居所或度假屋通常配備聯網設備，例如安全系統或環境監測器，此類設備長期處於備用狀態。按照慣例，CPE會全天候運行，確保這些系統保持通訊。低功耗網狀網路技術允許非主要居所CPE進入深度睡眠狀態，同時透過Matter或Thread保持網路連接。智慧鎖或環境感測器等設備可以根據需要喚醒CPE，但在此之前，CPE需保持最低功耗。
這種方法旨在確保業主可以遠端監測和操控非主要居所，避免能源浪費：
・如未提供睡眠模式，即使房屋空置，CPE每天也會消耗100~150瓦電量。
・採用低功耗網狀網路技術可降低功耗至20~25瓦，長期能耗降低80~85%。
遵守歐盟新能源法規
即將頒布的歐盟生態設計條例2023/826對包括CPE在內的電子設備能耗做出了更新、更嚴格的限制。該條例對連接設備的關機和備用功耗做出嚴格限制，要求製造商和服務供應商尋找保持設備運行並降低能耗的解決方案。廠商Silicon Labs的CPE睡眠模式技術符合這些新型標準，服務供應商可在遵守法規的前提下提供節能智慧家庭解決方案。CPE將在非使用期間進入深度睡眠狀態，同時仍然可以透過Matter或Thread保持喚醒功能，確保服務供應商滿足消費者期望和監管要求。
鑄就更智慧/更節能的未來
低功耗網狀網路技術支持CPE利用Matter或Thread觸發器進入睡眠和喚醒模式，開創了突破性智慧家庭能源管理方法。透過降低功耗並改善智慧家庭用戶體驗，這項技術可以幫助業主節省能源、降低成本及保持智慧家庭響應的靈敏度，以應對消費者和監管機構面臨的能效壓力日益加劇的情況。
(本文作者為Silicon Labs生態系統技術主管)