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電力線網路技術是以家裡現有的電力線作為骨幹網路,使用者無需重新架設網路,具安裝容易、即插即用等優點。現今各國家電廠商或通訊網路業者都密切注意此技 術的發展。

隨著資訊、通訊技術的日新月異,寬頻網路環境的逐漸普及,打造資訊化、數位化的智慧生活,已是必然的趨勢。然而過去產業界大多 著重將家中的資訊或通訊產品(包括電腦、數位電視、行動電話、DVD播放機等),進行連結或資訊整合,但與日常生活息息相關的家電產品(包含冷氣、冰箱、 洗衣機等),也應成為營造智慧生活的關鍵。因為在整體家庭網路中,應涵蓋將電腦、家電、消費性電子等產品或設備,彼此連接、相互通訊。如此才能使以往家中 各種「孤立無援」的產品,能透過單一家庭網路串連在一起,朝向智慧化、系統整合化,以實現便利、居家保全、節約能源等綜合生活機能而邁進。
工研院 能資所針對未來智慧家庭中的「智慧家電」(Smart Appliance)予以定義。所謂智慧家電,泛指主要作為連結上網或是於原有功能中加入上網機制的裝置之統稱;其廣義的定義包含了具連網功能的消費性電 子產品、遊戲機、網路電視、電子郵件收發裝置、汽車用裝置、連網家用電器及家庭自動化等產品。而這裡所指的上網或連網,可為連結廣域的服務網路或是區域的 家庭網路,其主要目的在於將智慧家電作整合、連結,實現家電數位化、智慧化及系統整合化的功能。
而目前家庭網路的技術,主要包含了 IEEE1394、無線區域網路WLAN)、電力線通訊(Power Line Communication, PLC)、家庭電話線網路(Home Phoneline Networking Alliance, HomePNA)、同軸電纜多媒體網路(Multimedia over Coax Alliance, MoCA)等。其中電力線網路(PLC)的技術是以家裡現有的電力線作為骨幹網路,利用家家戶戶幾乎每個房間至少有一個電源插座作為家庭網路的接口,使用 者無需重新架設網路,而是直接採用已經存在於家中的電力線作為網路,具安裝容易、即插即用、美觀大方等優點,所以電力網通訊成為現今各國家電廠商或通訊網 路業者密切注意的技術焦點。

如日本Matsushita Electric、Mitsubishi Electric和Sony等三家公司在今年1月份宣佈,成立一個高速電力線通訊聯盟-CEPCA(CE-Powerline Communication Alliance),將攜手致力於克服不同廠商產品的互通性問題,促使不同廠商的電力線通訊產品具備統一的電力線通訊規格。
此 外,國內的工研院能資所也在執行電機產業關鍵技術發展之科專計畫內容中,成立「智慧家電產業研發聯盟」,目標開發國內智慧家電共用之電力線數位通訊模組技 術與家電控制之應用層通訊協定技術,以使不同廠牌或不同家電之間皆可溝通或控制。

智慧家庭概念成形
工研院能資所電能技術組專案經 理林政廷指出,根據In-Stat Group對於未來家電的發展趨勢研究報告分析,未來家電產品外觀會與現今產品一樣,但這些家電將能與使用者通訊,或與不同家電之間溝通,甚至是與家電製 造商通訊。此外,2001年德國科隆全球家電展也揭露未來智能家居中,將設有無數隱藏式的內嵌裝置通過最新的科技互相通訊和存取資料,使家居管理更臻完 善。
林政廷表示,目前各國推動智慧家電的發展正不遺餘力,其中以日本的腳步最快,如日本於1997年已有由松下電器、日立、東芝、三菱、 Sharp、東京電力等公司,成立ECHONET聯盟,並已完成智慧家電產品的開發。此外,日本的微軟(Microsoft K.K.)、Renesas、工研院及日本數家家電公司,在今年4月底,也共同成立SCP Users Group國際產業組織,將從事於SCP產品之互通性測試(Plug Festa)認證及技術規格修訂等工作。日本業界即預估,至2010年,日本地區的智慧家電產值可達7000億日圓。
林政廷說,工研院執行科技專 案電機產業關鍵技術發展三年計畫,其中家電智慧化共用技術研究發展為該計畫重要工作項目,所以工研院於民國90年成立「智慧家電產業研發聯盟」。此聯盟主 要目標在:界定國內智慧家電產品之通訊標準,並與國際規格接軌;凝具業界共識,以開發智慧家電產業之共通性關鍵技術;結合聯盟會員廠商開發產業之共用模 組、共用關鍵零組件技術;整合產業上、中、下游廠商,以規劃下一世代之整合性產業技術;促進國內產學研及國際技術合作,整合國內產學研單位及相關產業之專 長,共同推動智慧家電產業;未來亦將促成國際技術合作,並積極參與國際性產業標準組織,以取得未來規格制定權;未來待產業成熟後,此聯盟將轉型成一專業之 產品性能測試認證中心。

通訊模組已完成
智慧家電產業研發聯盟目前會員共有12家,包括:台灣松下(Panasonic)、台灣日 立(Hitachi)、大同、東元、聲寶、歌林、中華電信研究所等。此聯盟的短期目標(民國90~92年),將建立數位化之白色家電關鍵通訊技術,並達到 不同廠牌不同家電間之產品互通功能;中期目標(民國93~95年),將建立整合智慧家電、資訊家電、網際網路之管理平台;長期目標(民國96~98年), 將導入智慧家電廣域服務產業,並建立「智慧家庭示範社區」,以實現「e化生活」概念。
林政廷表示,智慧家電產業研發聯盟於民國91年已完成電力線 通訊模組開發;民國92年已完成接軌世界標準的智慧家電應用層控制通訊協定碼(SAANET)之制定,並於92年,由能資所結合大同等6家會員廠商共同完 成冷氣、洗衣機、冰箱、除濕機、微波爐及調光器等智慧家電原型產品之開發;另一方面,於民國93年9月,工研院與Renesas公司就智慧家電家庭網路簽 訂國際技術合作協定,完成SCP/UPnP規格之網路橋接器之開發。
林政廷說,目前完成開發的電力線控制網路通訊模組,即如同家電的網路卡,可內 嵌或外加於家電產品上,作為控制命令訊息傳遞之用;目前此通訊模組符合美規SCP標準(未來也會涵蓋日規),可達7000bps之雙向通訊速率,可雙向轉 譯美規SCP通訊協定及國內SAANET智慧家電控制協定;此外,研發聯盟與Renesas合作的智慧家電電源線控制網路與無線區域網路之網路橋接器,即 為智慧家電與寬頻網路連接的家用閘道器(Home Gateway),即可連結寬頻網際網路,使家電可透過寬頻網路來進行遠端遙控。

服務 內容為關鍵
然而,單純的家電產品的連結與控制,並無法達到智慧家庭的理想,而且無法吸引消費者購買,所以林政廷指出,必須由電信公司、電力公司、 保全公司、或是家電維修公司,來提供相關的加值內容服務,如居家保全、電力能源控制、家電維修等服務,才能達到智慧家庭的理想。所以現今聯盟研發完成的網 路橋接器,已技術移轉至中華電信研究所,以進行商業服務的評估。
林政廷說,由日本家電業者發展出來的智慧家電產品與服務模式中可看出,這些業者是 以系統化的模式來銷售硬體產品(智慧家電、感測器、終端機、接取點)與軟體服務(服務平台、服務內容),並與其他服務內容業者結合,提供系統化產品與服務 給消費者。所以智慧家電的價值不在硬體本身,關鍵在於可以提供符合消費者需求的服務項目才是智慧家電產業關注的重點。未來會隨著結合不同的服務業者而提供 更多元化的服務,以吸引消費者的興趣,讓消費者了解到網路家電產品與服務對他們日常生活帶來的方便與附加價值。對於家電業者而言,也應走出「製造業」的經 營模式,轉變成「服務業」的經營模式。因為智慧家電產業本質是一個服務導向的產業特質,因此家電產品只是手段,而非目的。
林政廷說,智慧家電產業 是一高度國際化及異業整合的產業,現今國內已成功整合家電產業,未來聯盟還將繼續保持與國際標準組織之交流合作,更應進一步整合國內網路通訊,系統服務等 產業,以建構未來整合式智慧家庭產業。

電力線晶片朝高速率發展
在電力線控制網路通訊模組中,其關鍵元件即為電力線通訊晶片,目前 供應廠商包括科勝訊(Conexant)、Intellon、DS2、Yitran、Congency等。
科勝訊無線與家用閘道器產品副總裁 Peter Kempf表示,智慧型家居未來的發展前景極為樂觀。因為隨著寬頻通訊的成本持續下滑,將住家中所有電子設備連結在一個網路,正逐漸邁入成品的階段。最後 必須突破的一關則是找出一套低成本、能夠以串流格式將多個高畫質視訊頻道傳送到多部數位電視的網路技術,以及將洗碗機的維修與控制資訊傳回至製造商。雖然 市面上有許多解決方案能滿足這些需求,但HomePlug電力線技術最有機會以低成本、無干擾的方式來滿足這種市場需要。
HomePlug現今已 有標準為HomePlug 1.0,及將在近期完成的HomePlug AV規格。其中HomePlug 1.0規格,傳輸速度為14Mbps,Homeplug AV可達200Mbps的傳輸速率,可支援高畫質電視等家庭娛樂應用。
Peter Kempf指出,科勝訊鎖定智慧型家庭網路產業裡的兩個領域:無線802.11x以及HomePlug技術。因為兩種技術皆能針對未來家庭裡的裝置,提供 低成本、無干擾的網路解決方案。科勝訊的客戶有發展出以無線802.11x技術的電視機(802.11x television),以及利用HomePlug晶片的機頂盒(Set-Top box)。採用科勝訊產品的客戶包括Sharp的Aquos系列無線電視。Sharp正運用科勝訊的802.11解決方案開發高科技的無線電視。
Peter Kempf表示,科勝訊的解決方案皆為標準化的高效能解決方案,以低成本的終端產品為開發目標。科勝訊將和多家世界級消費性電子廠商合作,為智慧家庭開發 這些革命產品。未來,科勝訊計劃開發包括低成本的HomePlug AV解決方案,該解決方案可提供200Mbps的傳輸頻寬,同時將多個高畫質電視訊號傳送至家中任何角落。同時,科勝訊也將開發一套高速802.11n解 決方案,這套解決方案將支援未來智慧家庭裡的所有行動產品。802.11n解決方案與HomePlug AV解決方案皆將於今年有樣品推出。

解 決家中拉線問題
美商Intellon公司亦為Homeplug規格電力線通訊晶片供應商。其代理商巨路國際公司電子零件部經理楊曉芬表 示,Intellon在電力線通訊領域已有15年的經驗,而且是全力投注於電力線技術的晶片供應商。由於Homeplug 1.0規格制定時,主要是以Intellon的PowerPacket技術為基礎,採用OFDM調變技術,也就是Intellon幾乎擁有 Homeplug 1.0規格90%的專利,所以現今Intellon幾乎壟斷Homeplug 1.0的市場。不過由於現今Homeplug 1.0僅14Mbps的傳輸速度,僅能作為網際網路接取之用,因此Intellon於今年4月份,又推出Turbo mode產品,傳輸速率可達85Mbps,以因應隨選視訊、線上遊戲、網路電話等更高速數據傳輸服務之應用需求。
楊曉芬指出,在美國市場,已有家 庭中導入電力線作為連結資通訊產品之網路,而且Intellon已在美國的五百個以上家庭有過實地測試,證實Intellon的產品,可達到一般家庭中 99%覆蓋率,也就是家中99%的插座,都可以擷取Homeplug 1.0的訊號。現今Intellon的客戶將Homeplug 1.0晶片,作成電源轉換器(adapter)產品,消費者可自行購買一對電源轉換器,接上ADSL路由器,即可使家中的插座都成為「Homeplug enable」。
楊曉芬說,Intellon的85Mbps Turbo mode產品,於4月份推出樣品,5月份正式量產。此產品目前正受到電信業者關注,因為電信業者欲推展隨選視訊服務,若將隨選視訊機盒內建電力線晶片,即 可免除在家庭中拉線的困擾,而且可減低客戶的抗拒心理。如現今義大利電信、德國電信、法國電信,西班牙電信等業者,都對Intellon的Turbo mode產品感到興趣;美國的Comcast有線電視公司也將以在Cable Modem中內建Homeplug晶片,以使Cable Modem隨插即用。至於Homeplug AV標準,在今年4月份底定後,Intellon預計將在今年第4季推出樣品,預期明年初就可量產。
楊 曉芬表示,巨路代理Intellon產品已有2年多時間,主要涵蓋大陸及台灣市場,目前台灣的客戶包括達創、中磊、友旺、光寶等網路通訊廠商,大陸部份的 客戶如:深圳國電、廈門國電、蘇州電力等。而巨路會持續推展ADSL、Cable Modem、VoIP、IP-STB等領域客戶的應用。預計今年巨路的Intellon產品線將可較去年創造2倍的營收成長。
此外,成立於 1996年的以色列Yitran公司(原名ITRAN),也是電力線通訊晶片主要供應商。其台灣代理商磊晶科技柯智信表示,Yitran的電力線通訊晶片 雖然未依循現今Homeplug規格,但由於Yitran為很早就投入電力線通訊技術的廠商,而且其技術受到微軟公司青睞,微軟於2002年以 Yitran公司的晶片為基礎,發佈控制通訊協定(SCP)開發工具;工研院也導入Yitran晶片進行智慧家電技術研究。
柯智信表示,目前 Yitran的電力線通訊產品,包括窄頻的IT800(速率7.5Kbps)及寬頻ITM1/ITM10(速率達2.5Mbps),可用於家電控制、電表 控制或數據傳輸等。如日本、韓國、大陸等地都有客戶導入。如大陸部份地區將電力線通訊,作為寬頻網路接取的最後一哩(last mile)。未來Yitran將也開發速率達25Mbps的產品,將可擴展更多的應用領域。
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