Mic smart homecontrol

前言

家庭網路中的控制技術傳輸速度多在 10Kbps以下的低速，在這個範圍底下目前公認有三種主要的技術標準分別是 : X-10、CEBus及 LonWorks。X-10 是目前最廣泛被用來運用在家庭自動化中的一種標準，它主要以價格低以及可 DIY 兩個特性成為目前市場上最廣泛應用的一種技術，而 CEBus與 LonWorks則提供較多的功能及可靠度較高，而分別應用在不同的市場當中。

張奇

Communications

從 Smart Home Control Network的技術演變與系統整合看未來發展

Document Code: CDOC20031023003 Publication Date: October 2003

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Advisory & Intelligence Service Program

產業研究報告

從 Smart Home Control Network的技術演變與系統整合看未來發展 _______________________________________ i

©2003 Market Intelligence Center October 2003 CDOC20031023003

目錄

頁次

Smart Home Control network技術發展 ................................................. 1

Residential Gateway相關技術發展........................................................ 17

Smart Home Control Network系統整合全貌 ...................................... 20

MIC觀點 .................................................................................................... 28

ii______________________________________________ Advisory & Intelligence Service Program - Communications

October 2003 ©2003 Market Intelligence Center CDOC20031023003

圖目錄

頁次

圖一 Smart Home Control Network Protocol Comparison...............4

圖二 Wireless Application Landscape ................................................13

圖三 ZigBee 目標市場 ...........................................................................13

圖四 Proposed Vision of ECHONET...................................................16

圖五 Scope of ECHONET Development.............................................16

圖六 OSI Model v.s OSGi Model .........................................................18

圖七 OSGi and Related Standards.......................................................19

圖八系統整合連接示意圖.....................................................................21

圖九電源控制示意圖..............................................................................24

圖十 SSL 控制機制圖 .............................................................................24

圖十一電源線封包控制系統示意圖.....................................................26

圖十二手機控制系統圖.........................................................................27

從 Smart Home Control Network的技術演變與系統整合看未來發展 ______________________________________ iii


表目錄

頁次

表一 Echelon Channel Type ................................................................. 10

表二 EMIT具體採用之大廠一覽表 ...................................................... 14

表三 Smart Home 控制與系統相關產品分類..................................... 20

表四 Control Network Technologies 最佳選擇 ................................ 28

表五 Smart Home Control Network 發展階段 ................................. 31

從 Smart Home Control Network的技術演變與系統整合看未來發展 _______________________________________ 1


家庭網路中的控制技術傳輸速度多在 10Kbps 以下的低速，在這個範圍底下目前公認有三種主要的技術標準分別是 : X-10、CEBus及 LonWorks。X-10 是目前最廣泛被用來運用在家庭自動化中的一種標準，它主要以價格低以及可 DIY兩個特性成為目前市場上最廣泛應用的一種技術，而 CEBus與LonWorks 則提供較多的功能及可靠度較高，而分別應用在不同的市場當中。

而 Universal Plug and Play (UPnP)、ZigBee (802.15) 及日本智慧家電業者端所提倡的 EchoNet 標準將有可能成為新一代的競爭技術，而 SCP和 EMIT的技術將使許多原本無法連接上家庭網路的設備，能夠進入控制的世界，並且將引伸

出許多新的應用及商機，而大陸也將推出名為”閃聯” 的新標準受到矚目。

另外有兩件大事將影響這個產業的競合，一件是由微軟主推

的 SCP+UPnP 的解決方案，將內建在微軟 2004 年新的Windows版本中，並且第一次與晶片廠商合作以 US$5價格推出市場；另一事件是由全球 17 家消費性電子、電腦、行動通訊等產業的領導廠商組成的『數位家庭工作小組（Digital Home Working Group, DHWG）』，將根據各種產業標準建立一套互通平台，預估草案於 2003年內即可出爐。

Smart Home Control network技術發展影響 Smart Home Control Network 技術普及的關鍵因素

價格與互通性(Interoperability)一直是家庭網路技術普及的兩個重要因素。在控制網路的世界中也是相同，而且互通性

這個問題未來將不止是再控制網路技術中的互通而已，互通

性的整合還必須是延伸到不同型態的網路的互通，才能滿足

Smart Home的需求，以下詳述之。

價格

價格是消費者首要考慮的最重要因素，價格低廉的技術卻受

限於傳輸時的可靠度而無法大量普及，而可信賴度高的技

2 ______________________________________________ Advisory & Intelligence Service Program - Communications


術，其價格又高出許多人所能接受的範圍而受限在許多工業

領域中應用無法進入家庭，並且因為家中家電或是其他設備

在市場上的價格彈性因素導致這些廠商在開發產品時非常注

重所增加的成本，所以目前這些技術的價格也影響家中終端

設備開發的廠商產品開發意願。以目前價格可說是最低廉的

並且在美國市場佔有率高達 73%的 X-10來說，也因為受限於功能、可靠性、專業安裝等問題而無法真正讓市場大量普及。

而 CEBus 因為它的價格比 X-10 又高出許多，並且傳輸穩定度表現無法達到它的價格應有的水準，所以 CEBus將可能被新的設備網路化的 Protocol: SCP (Simple Control Protocol) 所取代。而 LonWorks 的價格是最昂貴的，但是它也相對的提供了相當高的穩定度及可靠度，讓許多要求可靠及穩定度

的產品或系統都喜愛使用 LonWorks 的產品，獨特的 Dual Frequency Narrow Band Auto Switch的設計，使系統提供了更高的保障，所以一些工業應用或大樓智慧控制大都使用

這種技術，2003年初 LonWorks針對家庭市場在產品線上做了區隔，從原本昂貴的 PTL-22 系列轉移到 2003年最新開發出來的的 PTL-31xx系列，並且讓價格可以到達$10的水準。

互通性

許多內容(Content)及設備(Devices)都往數位化發展，而在數位化後將會發生一個很重要的趨勢就是 Convergence，而面對 Smart Home 在技術方面最重要的影響將是 PC、CE 及Mobile產品的互通問題，有鑑於此，許多大廠已經針對這點開始發展許多解決方案，而其中最麻煩的是家中設備的

MCUs 大多在 8 Bits以下，而在網路化的互通問題當中，最常見的就是 TCP/IP 及 HTTP 這兩種協定，而最重要的TCP/IP卻又不能與 8 Bits MCUs 互通，這就造成了 PC與CE兩端無法互通的問題，而無法互通也就造成了市場無法普及，應用與服務無法開發等等問題，所以 UPnP + SCP的開發就是要解決這樣的問題，UPnP負責將 IP 基礎的網路設備全部連結起來，而 SCP負責將 CE端的非 IP基礎的網路設備連結起來，中間再透過一個閘道器或一台 PC（扮演閘道器功能）將這兩大塊原本永不互通的設備，讓他們互通，互通之



後更可以靠閘道器對外聯絡，並且可以靠 HTTP透過廣域網路與 Internet 來連結，此時 Mobile 設備如果在戶外的應用就可以靠電信服務業者去轉換成 HTTP的協定與家庭閘道器溝通，如果Mobile設備在室內就可以透過許多不同的無線技術同樣以 HTTP 及 TCP/IP 協定與閘道器溝通達到所要控制、回饋或是娛樂、資料分享等目的，當然隨著技術的演進，

許多的模式都有可能改變，譬如說，如果WiMAX標準(戶外30公里的傳輸距離) 將來能夠普及，也許Mobile產品連接的途徑就會不同而閘道器的網路介面等設計就需要改變。而除

了以上所談的 Convergence趨勢下的技術互通問題外，在家中未來將有許多不同型態的網路，譬如: 低功率的無線電控制網路讓一些Mobile的產品能夠去控制這些家中設備、原本PC相關的有線區域網路、影音設備所需的高頻寬影音視訊網路及連接家中電器的電源線網路等等，也都需要一些橋接器

或閘道器來做互通，譬如說電源線與 RF的橋接器及WLAN及電源線的無線橋接器等。

網路的互通層次分析

往下談到各項技術發展的細節之前，先以 OSI 的七層網路model 搭配 Smart Home 的三層網路 Model 來看各種技術。如此可以比較清楚瞭解到一些技術的交互性，譬如說 SCP為何要搭配 UPnP等這些問題。



圖一 Smart Home Control Network Protocol Comparison

Smart Home Model OSI Model LonWorksUPnP Jini SCP EchoNet CEBus

Upper Layer 7-Application*Application and Device (FTP,telnet)Control Protocol for 6-PresentationCommunication (ASCII,Data,Format)

*ex:UPnP, APIs,Salutation 5-SessionMiddle Layer 4-Transport*Format and Transportation (TCP)of Information Sent/Received 3-Network

*ex:TCP/IP,UDP (IP)Lower Layer 2-DataLink*Transmission Technology (HDLC,MAC)over Physical Media 1-Physical*ex:Ethernet (RS232,UART)

TCP/IP TCP/IP

Smart Home Model OSI Model LonWorksUPnP Jini SCP EchoNet CEBus

Upper Layer 7-Application*Application and Device (FTP,telnet)Control Protocol for 6-PresentationCommunication (ASCII,Data,Format)

*ex:UPnP, APIs,Salutation 5-SessionMiddle Layer 4-Transport*Format and Transportation (TCP)of Information Sent/Received 3-Network

*ex:TCP/IP,UDP (IP)Lower Layer 2-DataLink*Transmission Technology (HDLC,MAC)over Physical Media 1-Physical*ex:Ethernet (RS232,UART)

TCP/IP TCP/IP

資料來源：SAA，資策會MIC整理；2003年 9月

低階傳輸層 Lower Layer

我們常談到的 power line, phone line, RF, IR及 Fiber Optic等，都是屬於物理層的傳輸技術(Physical Layer) 。智慧家庭控制網路大都透過電源線網路來完成控制的目的，有時會搭

配一些無線的 RF設備來做控制端，而無線技術仍然是太貴，使得一個家庭當中眾多的家用設備無法採用連網，也許有人

覺得 US$10-20已經很便宜，但是如果價格無法降到 US$3-5，那麼家用設備的廠商在產品開發的意願上就大為降低，那麼

這個市場也就難以起來。雖然許多新的住宅已經預先埋入許

多管線（包括 CAT 5網路線），如果 Smart Home Control Network 市場能夠起來，其傳輸技術一定是靠著現在家中現存的線路來達成，而這樣的解決方式有電話線和電源線兩

種，而其中電源線這個傳輸媒介是比較適合的，因為許多的

電器設備都需要電源供應，所以若以電源線為傳輸媒介，那

麼這樣一個很方便的網路環境是最適合這些家用設備的。

電源線

X-10 的電源線 Transceiver 原本是大多數人的選擇，但未來這個事實可能會改變，CEBus 可能會被新的 SCP 的電源線



transceiver 所取代。ITRAN 公司目前針對 SCP 一般的報價已經到達 US$6，而 Echelon 針對這個情形，原本高達US$35-45的 Neuron transceiver在 2003年推出低於 US$10的 LonWorks Transceiver 解決方案，甚至走高速電源線網路的 Homeplug 的 Intelon 公司也宣稱 2003 年第三季將推出低於 US$10而傳輸速度達 14Mbps的解決方案，雖然家庭自動化技術的發展已經有二十年以上的歷史，但是這些狀況

是過去幾年來前所未見的事情，隱隱約約中一股從上游開始

的驅動力已經被啟動。

在高速電源線網路的部分，主要以 HomePlug 標準為主，目前的傳輸速率為 14Mbps，在今年耶誕節前或許會看到HomePlug 45M 以上的產品出現在市面上，而根據目前

HomePlug規格來看傳輸距離最大可達 999 feet，但是該協會並沒有公布實際的 throughput測試數據，但一般瞭解在同一房間的實際傳輸速度可達 5Mbps以上，可能比 802.11b稍微高一點，但是離開同一房間之後高速電源線的產品的傳輸速

度可能掉下來 1-2Mbps，從這點看來 802.11b 強多了，但是802.11b有傳輸距離的限制，高速電源線產品的傳輸距離在新的房屋線路中應可遠高過於 802.11b 的傳輸距離，但是傳輸速度可能比 802.11b 低 1-2Mbps，這是在 14Mbps的解決方案中的實際狀況，但或許在 45Mbps 以上的解決方案出現後，有可能在傳輸速度與傳輸距離都大幅超過 802.11b。（有可能取代 802.11b的 802.11g其距離大約在 150-250 feet之間; 也就是 11g的傳輸距離在 11a (100 feet)與 11b (300 feet)之間）。而西班牙的 DS2 晶片公司於 2002 年已經以 45Mbps的方案號稱是目前世界最快的高速電源線傳輸技術，該晶片

號稱可達到 200Mbps的傳輸速度。目前 45Mbps的產品已經出貨，由神腦為其代工，客戶有中國電力公司、Toshiba 及住友商社等大廠。

未來電源線上網的高成長主要是因為家庭內部連網的需求，

及廠商大力促銷的結果，例如亞旭代工的 Siemens的壁掛式的電源線連網轉接器(adapter)，體積小，價格又低到只需US$49，，若是以家中 Desktop PC不想額外佈線而共用寬頻的情況，這個 US$49產品是不錯的選擇，因為 802.11b的產品都需要另購一片 PCI 卡約 US$40 再加上一片 802.11b



PCMCIA 卡約 US$25，也要 US$65 上下，速度上 14Mbps也勝過 802.11b的 11M，所以在某些情況下使用WiFi收不到信號的地點或是多台 PC 的成本考量下去使用電源線傳輸技術也是相當不錯的一種選擇。

無線

大多數的 WiFi 無線技術解決方案目前對於 Smart Home Control Network 中的應用來說仍嫌太貴，並未達到網路功能嵌入在各類設備中的經濟成本，譬如說 US$5 以下這樣的水準。以 Bluetooth 來說傳輸速度約在 720Kbps，價格約在US$10以下，2003年的市場實際價格，如果量很大，其廠商價格有可能大幅向下調整，傳輸距離約在 30英呎之內，同時一個單純的 Bluetooth 只能連接八個設備的限制等，使得Bluetooth並不是很適用於 Control Network。

而 ZigBee(IEEE 802.15.4)也許有機會成為贏家，它是一個目前正在發展中低速的 PAN (personal area network)解決方案。主要訴求為低耗電量、低傳輸速率及短距離，ZigBee傳輸距離理論上可達 75公尺，耗電性非常低，普通電池即可維持 2 年以上的壽命。當然，耗電低主要是因為功率低，所以它有一個缺點即在於傳輸速率僅有 250Kbps，不及 Bluetooth的 1Mbps。目前投入 ZigBee 開發的飛利浦及摩托羅拉，均計劃在 2003年底推出晶片，飛利浦預估，應用於主機端的晶片成本約 US$2.5，其他終端產品的成本僅要 US$1.5。

電話線

目前電話線的解決方案仍以 HomePNA為主，而 HomePNA目前有 1.0和 2.0兩個標準，1.0標準的傳輸速度約 1Mbps，2.0標準可達到 10Mbps，3.0標準號稱可達到 100Mbps ，目前所知台灣廠商並無任何一家繼續跟隨這個標準去發展產

品，HomePNA價格與HomePlug價格相差不大，市場價格約在 US$20-25之間。這個產品曾經在台灣以 ISP為主力在住宅區推過一陣子，但是最後因為傳輸品質不佳及民眾的使用

習慣不易找到三戶以上共同申請而停擺，目前多半應用於飯



店等集合式住宅（MTU／MDU），成為大樓機房到用戶端的解決方案。

中階傳輸層Middle Layer

中階傳輸層的主要是以 TCP/IP 為主，它的任務有兩個，一個是提供在不同的傳輸媒介上可靠的通訊品質，包括在網路

位置(networking address)管理及路由(routing)的服務，另一個是提供網路節點中相互封包的傳遞服務，包括如何切割封

包的管理，各種傳輸技術就是運用上述的兩個特點來傳輸與

網路化這些節點上的設備，這是控制網路中未來的趨勢。所

以像電源線技術的 LonWork, SCP, EchoNet等或是 IP 基礎下的 UPnP 或 JiNi.等這些傳輸技術其實都有去定義他們在Middle Layer的傳輸和接收，而 UPnP在這裡並沒有定義低階的部分(見圖 1)，因為微軟是要設計搭配 SCP 來達成控制非 IP 基礎的網路設備，而 CEBus 因為使用 CAL(Common Command Language)語言來定義封包中的錯誤偵測、訊息優先性、遺失的訊息該如何處理及對訊息的回應等等，所以

在CEBus中並不包括OSI Model中的第四層 Transport及第五層 Session.（OSI Model第四層主要是做 end to end的訊息確認，第五層主要在定義及建立訊息查核點(checkpoint)及定義傳遞服務的品質參數及程序）。

高階傳輸層 Upper Layer

這個層次所發展的通訊協定主要是以軟體為主，所以它屬於

Application level ，譬如說 EMIT就是以軟體技術為 Base，可以嵌入在現有電器設備的 8 Bits MCU上面，LonWorks、X-10、ZigBee、SCP都是從 Upper level 跨到 Lower Layer，CEBus不跨 Upper Level ，UPnP不含 Lower Level 因為它號稱 Universal plug & play 所以他可以架在任何一種physical level 的技術上面，Jini的情況也是，它跑一種類似JAVA virtual machine 的架構，不論你的底層是什麼都可以使用這種平台來發展產品的應用。



控制網路傳輸技術發展

X10 標準

X10 是規格也是公司的名稱。1976 年代蘇格蘭的 Pico Electronics 當時決定利用電源線這個傳輸媒介去開發控制燈光與家電的技術就稱為 X10，它在 120KHz 的頻段上去傳遞與控制訊號，傳輸速度視電源線的 Frequency 而定，其120KHz 在一次正弦波上剛好是出現一次，所以在 60 個Cycles (60Hz)其傳遞速度下就是每秒 60 Bits，所以如果是50Hz，其傳輸速度就是 50 Bits ，而 X10定位在低價的家庭自動化套件市場，在擁有市場佔有率第一名的佳績及銷售了

20年的經驗之後，X10似乎更清楚消費者的需求及現階段的產品應有的定位，它的主要訴求主要是兩點: 方便與便宜; 方便指的是用最常用的遙控器搭配電源線與 RF 的一些 Sensor構成最簡單的自動化，並不需要施工，便宜指的是 X10 的 85%以上產品都在 US$100以下，以這樣簡單而有效的訴求與定位成功打動了美國 500 萬戶以上的的家庭，雖然在市佔率第一名的情況下，對於要導入電源線控制網路解決方案的廠

商們而言，X10有三個缺點需要加以考慮:

第一個缺點是它是單向的，意思是說，使用者下了一個指令，

但是你不知道這個裝置究竟動作了沒，它並不會回饋訊息告

訴你說是否已經動作。這樣在家庭網路的應用中便少了查詢

裝置狀態的功能，並且由於當年所訂定的規格功能只有：開、

關、全開及全關等簡單功能所以無法完全滿足 Smart Home當中的應用。

第二個缺點是傳輸時間太久，傳送一個指令封包出去，加上

head跟 end control code約 48 bytes，約需 0.8至 1秒，所以如果有一些 hand shaking 太過於複雜或者一次下很多的指令會使系統回應延遲很久。

第三個缺點是可靠度不夠高，信號很容易擴散模糊，有一些

電視或冰箱如果連接在同一排電源線上時常會受到干擾。



CEBus標準

CEBus 的發展解決了原本 X-10的一些問題，譬如 X10的第一個缺點：單向傳輸，CEBus已經發展功能更完整的規格，可以雙向溝通；X10 的第二個缺點:傳輸速度，在 CEBus Data Link layer傳輸 1,500-1,600 bytes時大約僅需要 0.01秒；X10的第三個缺點：可靠度不高，而 CEBus 已經完整的發展出CAL，一種物件導向的語言，用來使訊息的傳遞更加可靠，及確保所有產品的訊息發送或回饋不會在同時間發送。

由於Microsoft 的 SCP(Simple Control Protocol ) 也是根據CEBus的CAL語言發展出來，因此現存CEBus裝置可與SCP裝置相互操控，原先發展 CEBus產品的廠商也可以很快移轉到 SCP技術上，所以可以這麼說CEBus + Home Plug & Play 的下一代就是 SCP + UPnP，這個想法與作法已經充分受到CEBus Industry Council 的支持。除此之外，它走的是100-400KHz 的展頻技術，每秒傳輸資料量約 10Kbps。

Lonworks 標準

Motorola 是背後的大股東，LonWorks 是一種點對點(peer to peer)的網路控制技術，以電源線為媒介時其傳輸速率約5Kbps，最多節點數約 500個，按照七層 OSI Model ，這個通訊技術使用了 1-7層來做規範，Lonworks的通訊協定就是Lontalk 協定。

Lontalk 宣稱 97 %的可靠度，主要與別人不同的是，它走的是窄頻，而且是有名的 Dual carrier frequency operation的設計，在 C band當中兩個 peak是 115KHz及 132 KHz兩個頻段（約 110-140KHz），支援歐洲規範的 A band 的是 75 KHz 及 86 KHz兩個頻段(約 70-90KHz)。

「Neuron」Chip

LonWorks 的硬體和在網路之溝通協定都做在一塊「Neuron」Chip 裡面，它裡面有三個 8位元的MCUs，兩個負責執行通訊協定，一個負責節點管理及應用。以 OSI 的

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Model來看，Neuron Chip是包括了 1-6層只留第 7層應用層給開發廠商去定義。

表一 Echelon Channel Type 頻道類型

(Channel Type) 媒介

(Medium) 數據速率

(BiteRate) 最多節點數

(Max. Devices) 最大距離

(Max. Distance)

TP/XF-1250 Twisted pair, Bus topology 1.25 Mbps 64 125m

TP/XF-78 Twist pair 78 Kbps 64 1,330m

TP/FT-10

Twist pair, Free or bus topology,

Opt. Link power

78 Kbps 64-128

500m(free topology)

2,201m(bus topology)

PL-2X Power Line 5 Kbps ~500 視環境而定 IP-10 Lonworks over IP 視 IP網路而定視 IP網路而定視 IP網路而定

資料來源：Echelon，資策會MIC整理；2003年 9月

LonWorks優點

LonWorks比較重要的優點如：1.不論網路規模，提供可預測的回應時間 2.支援混和型的傳輸媒介及不同傳輸速度所組成的網路 3.對等的通訊互通性，不像 X10的主從通訊架構受限。

Universal Plug and Play (UPnP) 標準

微軟的口號是讓家庭生活更簡單、方便、愉快。具體包括三

個方面：(1). 娛樂 (2). 通信 (3). 控制。其中控制是指對家電、家庭安全系統、及 AV設備進行遠程遙控。

UPnP 是微軟所開發的一種點對點的技術，連接 AV 設備等的網路中使用 UPnP（Universal Plug and Play）。UPnP是一項在 IP網路上實現即插即用的開放型協議標準，它是一種web base 的通訊協定，它使用了 TCP/IP、HTTP、XML以及 SOAP (Simple Object Access Protocol)，他能夠跑在不同的傳輸媒介上，如：電話線、RF、紅外線、Ethernet或 IEEE 1394。但是 UPnP有一個限制就是需要設備端的 CPU能夠跑TCP/IP stacks，而家中現有的設備中的 CPU大都是 8 Bits以下，所以才有 SCP 的出現。

從 Smart Home Control Network的技術演變與系統整合看未來發展 ______________________________________ 11


目前 UPnP所規範出來的規格有七種: (1). Internet Gateway (2). Media Server (3). Media Reddener (4). Printer (5). Scanner (6). HVAC (7). Basic Device。但是似乎目前真正利用 UPnP 的標準所開發的產品並不多見，目前會員約有六百家，這也說明了大家對 UPnP 的期望與支持，這樣的期望與微軟的企圖不無關係。從WinMe的推出後，可以下載 UPnP的模組到 WinXP 正式嵌入 UPnP 模組，到 2004 年的Longhorn包括 UPnP+SCP的模組來看，微軟對家庭市場的決心似乎可期。

Simple Control Protocol (SCP) 標準

SCP 是一個免權利金的點對點的技術。微軟、GE（General Electric，通用電器）、ITRAN、SMART、及 Domosys等連手合作。SMART公司及 Domosys公司是經營家電控制產品的公司。這兩家公司擁有 CEBus及 Home Plug&Play技術。

SCP 是針對在處理器性能方面具有侷限性所衍生出來的協定、利用電源線（PLC：power line carrier）的低價格低速率的網路協定。該協定被定義為 UPnP的補充協定。

將 UPnP與 SCP組合後，可以通過一個邏輯網路控制如電燈開關及複雜的家電產品。即使不對應 TCP/IP 的設備，只要通過 SCP/PLC中介即可以連上家庭網路。

微軟將在 2004-2005 年推出新的視窗作業系統，名為Longhorn，從這個視窗版本中可以看出微軟努力打造eHome的平台構想，這個構想主要是想利用電源線來連接家電產品，微軟推出兩套標準，分別是 UPnP 及 SCP，UPnP是用來連接所有用 IP base 的數位產品的標準，SCP 是用來連接所有家電設備的標準，兩個標準將用新的視窗軟體

Longhorn來做為兩種網路的溝通平台，這就是微軟 eHome平台的構想，所以微軟的策略意圖是以 PC為中心將 IP 網路與 Non-IP 網路連結起來，做為未來市場卡位的利器。

利用這些終端產品，不僅可以使用已經儲存的數據，甚至已

經儲存的數據，甚至還可以根據需要使用 Internet 下載一些網頁的服務與數據。正在開發中的 ‘freestyle” 的界面。可通



過遙控操作來選擇菜單，播放電視、錄影機和音樂等內容。

不只是個人電腦的連接，還將把家電接入網路並得以進行控

制。利用這些通信規格，即可檢測家中連接到網路上的終端

設備，還可檢測家中連接到網路上的終端設備，其目的是遠

程操作這些終端產品。

ZigBee (IEEE 802.15.4) 標準

Zigbee就如同 PURLnet、RF-Lite、Firefly、和HomeRF Lite等過去的短距離無線通訊技術一樣，強調低成本、低耗電、

雙向傳輸及感應網路功能等特色。ZigBee 採用直序展頻(Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS)技術，可在三個頻段上傳輸資料，包括全球 2.4GHz 的 ISM 頻段、歐洲地區

868MHz頻段，與美國地區 915MHz的 ISM頻段，不過目前以 2.4GHz 的 ISM 免費頻段為主，傳輸速率約 20Kbps∼250Kbps，傳輸距離 10M（依耗電量與發射功率的設定不同可以到達 100M），一個網路中最多可接 255個終端設備，在10公尺的距離內可達 250Kbps的傳輸速率，若將傳輸距離拉長至 20 公尺，則速度只剩 30Kbps，也就是說 Hi-Fi 耳機的應用只能在 10 公尺之內，目前 ZigBee 聯盟主導廠商有Honeywell、Invensys、Mitsubishi Electric、Motorola 與Philips Semiconductors 。



圖二 Wireless Application Landscape

資料來源：ZigBee Alliance；2003年 9月

積極投入 ZigBee 開發的飛利浦及摩托羅拉，均計劃在 2003年正式推出晶片，飛利浦預估，應用於主機端的晶片成本約

US$2.5，其他終端產品的成本僅要 US$1.5，但是目前尚未有樣品出來。

圖三 ZigBee 目標市場

資料來源：ZigBee Alliance；2003年 9月



據 ZigBee 聯盟規劃，ZigBee 主要應用於無線的家庭監控、空調系統的遠端監控、火災偵測、瓦斯警報器的應用、無線

滑鼠、鍵盤及搖桿等電腦周邊、醫療用緊急呼叫器、家庭與

建築自動化設備、工業控制、玩具等產品，最多可支援 254台終端設備及 1 台主機，並可用於室內照明、空調、防火警示及保全系統的控制，由於具備低耗電的特性，待機時間可

長達半年至 2年，所以在家庭照護的領域應用非常適合。

EMIT 標準

EMIT 技術是由 emWare 這家公司所發展出來的，它的發展概念有點像 SCP，因為都是為了 8 Bits 以下 MCUs 不能跑TCP/IP stacks 而發展出來的技術，只是 EMIT是用軟體技術，SCP是嵌入在晶片中，EMIT的 stand-alone系統有三個主要構成的部分 (1). emGateway: 提供連網設備的管理與橋樑 (2). emMicro: 提供嵌入在 MCUs 的軟體技術（約 4K Bytes）(3). EmNet: 閘道器與設備之間的通訊協定。

emWare 成立了一個聯盟稱為 ETI Alliance (extending the internet)，創始廠商包括 Analog Devices、Almel,、Centura Sofeware,、Hitachi、Philips、Siemwns、Tasking、Phytec,、SAP AG及 Sybase等。EmNet可以利用 RS-232、RS-485、RF、IrDA、power line 及 Ethernet 等 IP 網路系統。目前Hitachi 、Motorola及Microchip Technology可以提供完整的 Development Kits。

表二 EMIT具體採用之大廠一覽表廠商開發產品內容

Invensys Home Control Server

Carrier Thermostats Control energy

AT & T 整合在 AT & T的全球 access網路中讓家居使用者可以透過 AT & T的網路去 access他們的家電設備

Whirlpool 計畫使用在白色家電當中資料來源：emWare，資策會MIC整理；2003年 9月



EMIT的優勢在於，目前全球使用中的 8 Bits MCUs約有 4.5 Billions個，而 32 Bits的MCUs只有 0.5 Billions個，相差九倍，而 EMIT它能嵌在現有的 8 Bits MCUs 上面。 SCP的優勢在於它與 UPnP 的結合與微軟大力推動之上。除此之外，用 EMIT的方案開發產品的投入是比較高的，譬如 APIs的開發及負責通訊的 Transceiver 的整合。這樣的優點是彈性較高：譬如說 Transceiver在底層的實體層上可以選擇走電源線或電話線或其他的媒介，但是相對缺點就是廠商的開發

難度也相對加高，主要是因為整合一個可靠的 Transceiver 對許多廠商而言並非易事。

ECHONET 標準

2001年 8月 8日，由家電、通信設備製造商以及電力公司等組成的 EchoNet協會宣佈將使用電源線路的家庭網絡通信方式統一為頻譜擴散方式。此計畫的推動以東芝、日立、松下

電器、三菱電機、SHARP 及東京電力等公司為主，並有 B級會員約有八十家。

ECHONET的應用範圍相當具有特色。第一點、利用電源線路(10KHz∼450KHz, 傳輸速度為 9,600bps)。第二點、在節省能源的應用上，它可監控家中設備，並能掌握及顯示家庭

能源的使用狀況，自動關掉不使用機器的電源。第三點、健

康相關的管理，可利用於醫療器材的監視、控制、健康狀態

的檢測等方面。第四點、遠程操作家電產品。第五點、加強

安全相關問題為主的家庭自動化概念，也是 ECHONET可以發揮的範圍。第六點、用戶可以利用連接到網路上的專用控

制器遠程操作家電產品等。透過網路連接家電後，家電一旦

發生故障，就會自動通知製造商的服務中心何處故障，並委

託業者修理。



圖四 Proposed Vision of ECHONET

資料來源：ECHONET；2003年 9月

最新標準 Version3.0中，在底層傳輸媒介中增加了藍牙和乙太網。這樣 ECHONET標準可使用的傳輸媒介由此前的 5種（如下圖所示）增至 7種。

圖五 Scope of ECHONET Development

資料來源：ECHONET；2003年 9月



首先接受認證的將是東芝的電冰箱、附烤箱功能微波爐等四

項商品。松下及日立等廠商也計劃在年底前推出合乎新規格

的產品。預料明年各家電廠商都會加入競爭，正式揭開網路

家電時代的序幕。東芝已先在日本推出電冰箱等網路家電。

如果電機廠商分別根據自己的規格開發產品，不同廠商的產

品將無法互相連接，因此日本業者已經達成統一智慧家庭通

訊規格的協議，希望用 ECHONET這個標準讓傳統家電邁入另一個春天。

日本國內四種網路家電(冰箱、洗衣機、空調設備和微波爐)的出貨額，ECHONET 聯盟的廠商共同預估 2005 年度會達到 500億日圓。

Residential Gateway相關技術發展相關的標準有: OSGi1、WG1及HAVi等, OSGi是提供一個開發平台來制訂可遠端傳送的服務平台，希望在這種架構

下，不同廠商所開發出的服務軟體才能互相溝通及相互搭

配。WG1是大家常聽到的HomeGate是由 ISO (International Organization for Standardization) 所訂定，而 HAVi使用IEEE 1394 為其傳輸媒介，主要目的為連接 AV機器以進行各機器間的運作及控制，它能從其他機器控制 AV 機器，執行錄影、播放及其他管理、控制的作業。

OSGi (Open Service Gateway initiative) OSGi 主要有三種優點，分別是獨立性(Independent)、多重性(Multiple)與相容性(Co-existence)

獨立性 (Independence)

主要指的是開發時的獨立性，主要是在解決在 A平台開發的應用通常無法放到 B平台上執行的問題，所以它可以節省廠商重複開發的工程，它的 APIs可以在各種硬體及各種作業系統 (OS)上來開發。



多重性 (Multiple)

透過 OSI七層網路架構來看，主要是第一層實體層可以跑各種不同的家庭網路技術如 PowerLine (LonWorks)、Phoneline(HomePNA)、IEEE1394、及 USB等等；在第三層到第六層可以選擇微軟的 UPnP 或昇陽的 Jini，而 UPnP 及Jini 可以讓用戶從不同的地方透過不同的終端設備，像PDA、手機、Notebook PC、或 Desktop PC等遠端來控制家庭網路中的其他設備；第七層應用層則可以跑各種不同的

應用與服務，譬如許多在電信服務功能、嵌入 PDA或行動電話中或其他消費性電子商品。

圖六 OSI Model v.s OSGi Model

7-Application(FTP,telnet)

6-Presentation(ASCII,Data,Format)

5-Session4-Transport

(TCP) UPnP Jini HAVi

3-Network IEEE1394

(IP)2-DataLink(HDLC,MAC)1-Physical(RS232,UART)

各類家庭連網標準:HomePNA,Powerline,802.11,HomeRF,Bluetooth

影音應用各類家庭網路應用及服務 OSGi

微軟 WINCE, HomeAPI 昇陽 Java OS

媒體存取控制:MAC

資料來源：交通大學嵌入式系統實驗室，資策會MIC整理；2003年 9月

相容性(Co-existence )

OSGi 的成立主要目的是包容目前千變萬化的各式各樣的標準，讓家庭網路的設備與服務更加能夠快速發展起來，OSGi可以相容於目前的 Bluetooth, CAL, CEBus, Convergence, emNET, HAVi, HomePNA, HomePlug, HomeRF, Jini, technology, LonWorks, UPnP, 802.11B及 VESA等等。



圖七 OSGi and Related Standards CONTENT

POWERSERVICE

PROVIDRE

CableBROADBANDNETWORK DSL Wireless Satellite Others

SERVICEDELIVERY

LOCALNETWORK HomePlug LonWorks 802.11 HomeRF JINI

HomePNA HAVi Bluetooth CEBus UPnP Others

CONTENTPOWER

SERVICE PROVIDRE

CableBROADBANDNETWORK DSL Wireless Satellite Others

SERVICEDELIVERY

LOCALNETWORK HomePlug LonWorks 802.11 HomeRF JINI

HomePNA HAVi Bluetooth CEBus UPnP Others

資料來源：OSGi；2003年 9月

ISO/IEC JTC1 SC25 WG1 (HomeGate) 是由 ISO (International Organization for Standardization)所訂定，這個系統又稱做 Home Electronic System (HES)，目前鎖定於發展家庭自動化和控制設備為主要目的，並以家

庭閘道器（稱為 HomeGate）為其發展方向，預備提出 RGIP (Residential Gateway Internal Protocol )來達成這個目的，這個標準主要要定義四個部分，分別是燈光控制、安全、能

源管理及其他（如：娛樂）。但市場上很少有公司遵循這個

標準去開發產品。

HAVi(Home Audio Video interoperability) HAVi 由 Panasonic 、 Mitsubishi 、 Hitachi 、 Texas Instruments 、Sony、Sharp、Toshiba 與 Philips 等廠商共同開發並且操作範圍為 OSI Model中的第六層與第七層，它具有 400Mbps的高速傳輸，並具備 Plug & Play，只要連接機器便能自動偵測，無須另行安裝驅動程式。目前有 Jini 與HAVi 的橋接的產品出現，使用紅外線傳輸，讓 AV 設備的音樂資料下載到 STB (Set-top Box)，使 STB兼具音樂播放機的功能。除此之外，有一些個人電腦週邊設備業者，對於引

進 Jini 的動機反而不是在以個人電腦為核心的相關產品角



色，反而是欲藉 Jini取得 HAVi的連接能力，進而使 AV設備能與硬碟及其他電腦周邊相連，以擴展此兩產品在非個人

電腦領域的市場，但目前HAVi的產品商品化進程非常緩慢。

Smart Home Control Network系統整合全貌系統架構

控制系統分類

從產品應用的角度來看, 我們可以將 Smart Home系統與控制相關的產品大致劃分為下的類型：

表三 Smart Home 控制與系統相關產品分類家電控制系統

照明控制系統

安全防護系統

監控系統

電源線網路

有線區域網路

無線區域網路

低功率無線電控制網路

高頻影音視訊網路

Smart Home 社區應用三表自動傳遞計費

社區安全防護(社區監控、報警系統）

社區交通( 停車、門禁)

公共設施智慧管理、調配

Smart Home 控制系統

家庭相關網路

資料來源：資策會MIC；2003年 9月

各系統連接架構

控制系統的原理由下圖來看由於 WAN 與 LAN 需要能夠溝通所以需要有一個閘道器來轉換不同的 Protocol 並使不同的設備能夠相互溝通，並且由下圖看來裡面有(1). Content Provider (2). Service Provider (3). PC廠商 (4). CE廠商 (5). Networking 廠商及隱含在產品其中的(6). S/W 廠商(7). 晶片廠商，在環境、技術及商機三者交互作用之下，這些廠



商將形成一個完整的產業價值鏈，這些 Content Provider及Service Provider透過 Internet與家中的閘道器做連結，將所有一切家居生活的需求與三種以上的家庭網路（乙太網路、

控制網路及無線網路）相互連結並針對不同的目的與家中設

備做溝通，以提升家庭生活的滿意度及讓家居生活能夠更加

舒適、便利、安全與更有效率。

圖八系統整合連接示意圖


遠端啟動系統

為什麼需要遠端啟動系統呢?因為將來許多的應用服務將從在家中的系統連到小型社區系統最後再擴及一個大型的城鎮

系統而在顧及安全的考慮下，有需要在主人的同意下再行開

啟家庭閘道器的大門這就是為什麼需要去在系統中建立遠端

啟動系統的主要原因。



遠端啟動系統設計

這裡介紹可分為兩個部分，一個部分是如何遠端啟動與

WAN連結，另一部份是如何利用 ADSL浮動 IP找到您家中的地址，以便進行連結，兩個部分結合後就是完整的遠端啟

動系統，而其中所利用的 PPP連線系統是其關鍵所在。

而實際運作是利用使用者所輸入之密碼，透過電話線傳輸送

給 Home Gateway，Home Gateway再將所收到的訊號轉成DTMF (Dial Tone Multiple Frequency雙音多頻，可接收電話按鍵偵測) 解碼，利用電話網路進行遠程 Home Gateway控制。此一過程主要是解決如何利用電話線傳遞控制信息給

Home Gateway。使用Modem可以解決利用電話線控制信息的傳遞問題，而且控制信息可以非常複雜和豐富。只需要

較少命令即可控制的情況下，亦即直接使用電話機上的雙音

多頻 (DTMF) 信號 (*、#及十個數字鍵，共十二個按鍵，#字鍵為結束訊號)，就已足夠有效的控制。使用電話機作控制啟動機制不但費用低廉，而且方便又可靠，不管使用者在任

何地方任何時間，只要在手邊有一部電話機即可以進行遠端

控制。所以 Home Gateway是利用 DTMF來解析使用者按鍵所輸入的資料，利用 DTMF解析出的資料來比對使用者的密碼是否正確。

當使用者所鍵入的密碼為正確時，則可由話筒內聽到回饋

聲，此時，Home Gateway會根據使用者所設定之上網方式進行上網(ADSL計時式、固接式、Modem、Cable Modem或 ISDN)，當使用者正確的連上網路時，Home Gateway會啟用『自動報到程式』，在此之前使用者必須先至 ILS 伺服器 (Dynamic DNS 伺服器) 註冊 Home Gateway的帳號，往後只要使用者一連上網路，『自動報到程式』則會通知 ILS (Internet Location Server) 更新使用者 IP Address，而使用者亦不須牢記主機的 IP Address，即可使用在 ILS上註冊的帳號名稱即可。



點對點系統連線

PPP (Point-to-Point Protocol 點對點協定) 是在串列連結上跑 IP (Internet Protocol 網際網路協定) 以及其它網路協定的一種機制，串列連結可以是直接的串列連接 (使用 Null Modem 纜線) 或是使用數據機以及電話線路所形成的連結。PPP使用連線控制協定(LCP，Link Control Protocol) 來建立連線、設定和測試連線。這提供了很重要的功能，就是

當數據機變的越來快或越複雜時，它可以幫你去處理資料鏈

結(Data Link)的問題，當 LCP + HDLC (High Level Data Link Control) 兩種通訊協定一起運用時，自然可以用來控制和分辨封包的開始與結束，所以Home Gateway接收端會一直等待接收傳送端的訊號，當某種格式的封包來了，它就會

開始進行資料鏈結的動作，換言之就是把Home Gateway設為一台 PPP伺服器，這樣一來其它電腦就可以撥入你的電腦並且存取在你區域網路裡的資源或是進行服務或控制命令的

傳送。

網路連結與控制系統

Smart Home 控制系統有包括家電、照明、安全、監控等系統，但其控制與回饋的原理類似，在此僅先介紹較複雜的家

電控制系統。

家電控制系統

電源家電控制，內建於家庭閘道控制器中，結合網路、家電

控制與電源管理。使用者可以透過便捷的網際網路，在網路

上以各種不同存取介面，透通至家庭閘道控制器連接到各種

家電。家庭閘道控制器有效克服了資訊控制家電網路化最關

鍵技術部分(運用家家戶戶都有的室內配線電路)，以電源線作為家電控制的媒介。

目前，資訊家電控制系統普遍面臨一個嚴重之問題，如何用

一個有效且經濟的方式，來控制功能日益增多且複雜的家電

製品？家庭閘道控制器成為廠商開發的重心，以網際網路，

搭配上家用的 AC 電源，將使用的控制訊號，從世界不同角



落，以不同的控制介面，送到家中的各項家電中。如下圖如

示：

圖九電源控制示意圖


SSL 控制系統

在實際的家電控制中，使用者從遠端使用瀏覽器送出控制命

令，經過上網介面，傳送到網際網路中，最後抵達家庭閘道

控制器。事實上在無遠弗屆且複雜的網路世界裡，這個控制

命令是有可能被監聽或冒用的，在家庭閘道控制器中，通訊

過程中家庭閘道控制器採用 SSL (Secure Socket Layer) 機制 (如下圖)。

圖十 SSL 控制機制圖

家庭控制閘道器

HTTP SSL TCP/IP網際網路使用者端(支援SSL2.0之瀏覽器)

TCP/IP




SSL 是一種架構於 TCP/IP 上之網路通訊協定，在網路上傳送封包，皆經過加密的動作。在家庭閘道控制器可使用 SSL 40bits 加密通訊協定，SSL 提供介於瀏覽器與家庭閘道控制器之間的加密工作，而這段正好是家庭閘道控制器主要運作

的階段、完整的保護此項命令，不受其他干擾。

家庭閘道控制器在控制時即已做好萬全保密措施，確保傳送

的資料在過程中不被更改。此時的家電控制命令封包在傳送

通道安全無虞後，進入家庭閘道控制器。由於HTTP+SSL架構於 TCP/IP 通訊協定上，此時的封包內容便是向家庭閘道控制器提出連線需求，家庭閘道控制器上的網頁伺服器，接

收到使用者從網際網路上所傳送之封包時，使開始做封包的

解釋工作，此封包所傳送的格式完全依照 HTTP 標準（或HTTPS），在家庭閘道控制器家電的控制中定義了幾項傳送資料之欄位及其值，主要定義為：使用者識別碼、密碼、家

電裝置代碼及命令代碼，每一次傳送的家電控制命令必須包

含這些內容，否則即以無效的命令忽略之。

電源線封包控制系統

控制家電時，每次傳送 13-17個 byte不等封包資料給家電控制裝置，透過電源線傳送到家電裝置。平常家庭閘道控制器，

即處於聽 (listen) 的狀態，以偵測電源線封包傳送狀況，並有效接收來自警報類家電 (瓦斯警報器，火災警報器) 的警告封包，以電話或短訊服務(Short Message Services)通知使用者。下圖中便很清楚解釋了家庭閘道控制器動作的各項步驟：



圖十一電源線封包控制系統示意圖

使用者

使用者送出命令

收到回應封包顯示

目前家電裝置狀態

家庭閘道器各種家電裝置

收到控制命令以廣

播方式傳送至電源

線

家電裝置確認命令

並執行控制命令

回應成功封包收到成功封包

回應給使用者

網際網路

網際網路

電源線

電源線

使用者

使用者送出命令

收到回應封包顯示

目前家電裝置狀態

家庭閘道器各種家電裝置

收到控制命令以廣

播方式傳送至電源

線

家電裝置確認命令

並執行控制命令

回應成功封包收到成功封包

回應給使用者

網際網路

網際網路

電源線

電源線


手機控制系統

SMS (Short Message Service) 是 GSM 系統提供之傳送服

務，其特性為每次資料傳送數量相當的小，大約為 160 個英數字或小於 70個中文字。依服務對象不同，而有短訊廣播與點對點短訊服務之分，家庭閘道控制器即是利用點對點短訊

服務來達到以家電控制之目的，其架構如下：



圖十二手機控制系統圖

家庭閘道控制器

網際網路

SMS GATEWAY

GSM服務

GMS手機

家電裝置家庭閘道控制器

網際網路

SMS GATEWAY

GSM服務

GMS手機

家電裝置


使用含有 SMS功能手機輸入控制碼發送簡訊到 GSM系統，由 GSM系統進行手機認證，通過後透過 SMS Gateway傳送到家庭閘道控制器，此簡訊的資料即符合家庭閘道控制器上

的網頁伺服器的通訊協定(HTTP )，家庭閘道控制器收到此資料封包後，便開始執行電源線封包控制的相關步驟。家庭閘

道控制器回傳之封包，亦會回傳至 SMS Gateway，由 SMS Gateway 回傳到使用者手機。同樣以手機的方式來控制家電，WAP手機控制家電的原理與 SMS控制家電的方式大同小異，GPRS、3G手機也可以類似的方式達到控制的目的



MIC觀點各種控制網路(Control Network) 傳輸技術的最佳選擇

下表的目的主要在於各種技術重要的應用限制及各種重要導

入產品時的考量，盡量將其量化整理成表，廠商們可以依照

自己所要發展的產品或服務，選擇適合的技術，減少廠商探

索成本。舉例來說: 如果廠商們在導入產品時限制條件為Chipsets成本須低於$5，應用服務的範圍超過 30英尺以上，則應該考慮 SCP的解決方案，或者是成本同樣需要低於$5，但是必須考慮產品的移動性那麼就可以考慮未來的 ZigBee標準，又或著是產品與系統本身需要相當嚴苛的傳輸可靠

度，但成本可以容忍在$10 左右，那麼廠商們就可以選擇LonWorks的解決方案。

表四 Control Network Technologies 最佳選擇 Best Choice

PowerLine Infrared Twist pair cable

Low Power

RF 2.4Ghz

wireless Key Vendor Demand X10 CEBus LonTalk SCP EchoNet IrDA HomePNA Zigbee Bluetooth Cost below $5 √ √ √ √

Cost below $10 √ √ Critical Reliability (lost packet is not allow) √

Good Reliability (Can overcome 95% nosie,attenuation,distortion)

√ √ √

General Reliability (Control command resend is allow)

√ √ √ √ √

Easy to develop Products (refernece design, kits, support resource)

√ √ √ √ √ √ √

2 Ways communication √ √ √ √ √ √ √ 2 or 3 frequence band can delivery signal √ √

Whole house Connectivity √ √ √ √ √ √

Mobility √ √ √ Application Distance demand over 30 feet √ √ √ √ √ √ √

Low Power Consumption √ √ Delivery Data Rate over 100K √ √ √

Available over 100 nodes in Networks √ √ √ √ √ √




Smart Home Control Network 未來發展

當不同階段的環境與技術的條件被滿足時，將出現不同的硬

體或服務商機，這是表四的意義所在。

第一階段是過去的傳統家庭自動化時代，大約從 1980年代一直到 2000年左右，這一個階段的環境特徵是系統需要原廠專業安裝，並且安裝費用至少US$1,000以上，而Transceiver 的價格大約是 US$15-40 之間，雖然此時也有 US$10 以下的產品，但是傳輸的可靠度並不高，而此期間的需求主要來自於

展示與新潮。技術方面在家庭是以 X10的自動化套件 DIY為主，大多是一些燈光控制、門窗示警等簡單的邏輯控制為主，

譬如控制開或關等簡易的控制，此時的工業應用以

LonWorks 解決方案為主，並且智慧型大樓安裝相關智慧控制的系統，市場看到以 RJ485 為連網技術的自動化系統出現在家庭控制應用上面。

第二階段是解決技術供給面的關鍵問題: 價格與互通性，這也是我們目前所處的階段。這個階段的環境特徵出現重大改

變，顯示廠商們努力去解決許多技術供給面的問題，尤其是

標準化的兩大關鍵: 價格與互通性，譬如: 透過 Internet的家庭遠端管理的出現、 Transceiver 的成本快速下降到US$5-10、各領域的領導廠商開始參與許多標準並形成許多聯盟，家庭閘道器開始受到廠商們的關切，並以娛樂為出發點

的家庭閘道器更是廠商們爭相投入的標的，並且在家庭網路

方面出現安裝的服務。

而在技術方面新技術開始取代舊技術或舊技術開始研發第二

代技術，譬如: 嵌入式 TCP/IP 解決方案出現在硬體的晶片上面或直接以軟體技術嵌入在原本家用設備的MCUs上面以解決 8 Bits以下的MCUs無法透過 TCP/IP傳輸的問題，或是像 CEBus + Home Plug & Play 的下一代技術 SCP + UPnP的出現使得 IP 網路與Non-IP網路的連結出現了可能性，並且由微軟等大廠所主推，並且預計要透過新一代

Windows作業系統 Longhorn來加以推動，重要技術問題雖然出現曙光，但在此時消費者此時並未認知這些技術或產品

所帶來的效益所在，所以此時出現商機僅有 : 電源線與



WLAN 的橋接器或是一些家庭網路的控制器 (Controller)等。

當晶片成本到達US$3-5及Embedded TCP/IP解決互通性的問題後，此時也將進入第三階段: 大量相關產品商品化出現在市場上。從供給面驅動的力量將使許多各種應用的產品將

在市場上出現，並且開始教育消費者。從環境特徵來說: 譬如電波法的修訂、區域性的統一認證、智慧家電與資訊區域

網路的互連普及等等。環境特徵將導致從 Content Provider、 Service Provider、PC OEMs、CE OEMs、Networking OEMs、S/W及 Sillion technology provider等廠商逐漸進入這個產業，並漸漸形成完整的產業價值鏈。從

技術的發展來說: 當類似 SCP + UPnP的解決方案將 CE和PC兩端設備連接起來並且普及之後，許多的商機將如雨後春筍般出現。尤其是家中設備方面的商機，譬如說: 單一功能的家庭閘道器將與服務內容供應商共同推出進入市場，許多

家庭網路的區域網路介面不論是電源線、電話線或無線傳輸

的介面都將呈現大幅度的成長，白色連網家電、各種偵測器

及 CE連網商品都將隨著家庭網路市場的成長而蓬勃發展。

當控制網路、資訊區域網路及廣域服務網路的結合普及之

後，將進入第四階段: 新興商業模式的出現，從環境特徵上來說: 此時市場主要的驅動力開始來自需求面: 消費者透過娛樂、安全、成本節省、能源管理及遠端照顧醫療等服務，

瞭解到消費者利益所在，所以此時主流技術才能宣告確定，

譬如說: DRM、low power RF技術及 IPV6等，所以此時出現的商機大多是屬於因為科技而興起的服務，譬如:照顧醫療(Healthcare)、遠距三表應用及遠距家庭管理等。

而當資料傳輸網路(Data Communication Network)、娛樂媒體網路 (Entertainment Network)及控制網路 (Control Network)三者結合普及之後便進入第五階段: 通路變革，從環境特徵來說: 產品因為標準的統一與廠商的競爭，真正進入 DIY、Plug and Play 的階段，系統整合安裝商將逐漸消失，通路成為這個產業價值鏈的重心之一。而在技術方面的

特徵則是: 統一的產品設計程式介面(APIs)，宛如 PC現有的PCI、USB 標準一般，大家都在同一個標準開發產品，各種



Smart Home 的設備連網技術統一。此時商機有：Smart Home 對外標準已經統一，所以智慧社區相關應用服務也將興起，Smart Home也將成為新建住宅的標準配備。

表五 Smart Home Control Network 發展階段

Major Sign NewTechnologies

trigger Smart home industries

Vendors Trying to solve Mostly

Supply side issue

Vary Products sale in Market & a lot of education

activities

New Bussiness Model appear in

Market

Channel Revolution

change Industries value chain

Phase 1 Phase 2(目前階段) Phase 3 Phase 4 Phase 5 (1).系統需原廠專業安裝，並且費用

昂貴(US$1000+)

(1).遠端管理出現 (1).電波法修訂 (1). 控制網路、資訊區域網路及廣

域服務網路結合

普及，廠商並實際

獲利

(1).真正進入 DIY Plug& Play的階段

(2).Transceiver 成本 $15-40

(2).Transceiver 成本 $5 - 10

(2).Transceiver 成本 lower than $ 5

(2).新的商業模式出現出現

(2).通路商成為產業價值鏈的重心

(3).Bridge 價格 $300 - 400

(3).Bridge 價格 $100 -$200

(3).Bridge 價格低於 $100

(3).Data, Media, Control 三種傳輸目的之網路開始

結合

(3).Service Provider及Content provider 大量出現在這個領域中

(4).需求來自新潮、展示

(4).新技術開始取代舊技術或舊技術

開始研發第二代技

術

(4).從 Content 、Service 、PC 、CEs、Networling 、S/W、Sillion 廠商逐漸形成完整產

業價值鏈

(4).消費者透過娛樂、安全、成本節

省、能源管理、遠

端管理家庭、

Healthcare等驅動力瞭解到消費者

的利益

(4). 通路產生變革，SI系統安裝服務商消失，相關產

品將進入 B&Q及Wal-Mart等大賣場

(5).各領域領導廠商參與多個聯盟

(5).區域性統一認證

(6).出現安裝家庭網路系統商

(6).智慧家電與資訊區域網路互連

普及

(7).家庭閘道器開始受到注意

(7).住宅建商推出簡易型 Smart home

環境

(8).市場情報機構與雜誌開始報導家

庭網路

(8).Single Purpose Controllers 低於 $15

(1).家庭以 X10為主

(1).嵌入式 TCP/IP解決方案出現在

Chip上面，或直接以軟體技術嵌入在

MCUs上面

(1).low power RF 技術開始進入家

庭

(1).IPV6成為主流 (1).Smart Home的設備連網 (Devices Networking) 技術標準統一

(2).短距以 IrDA為主

(2).新技術出現，如:SCP、EMIT、OSGi、Zigbee等等

(2).類似SCP+UPnP將 CE和 PC兩邊設備連結起來的的標準

逐漸普及

(2).DRM的戰爭結束，並統一標準

(2).統一的產品設計程式(APIs)，宛如 PC現有的PCI,USB一般

技術

(3).工業應用以LonWorks為主

(3).RJ485介面幾乎不再用於家庭自動

化的應用

(3).Non-IP Network 和 IP Network互連普及

(3).家庭閘道器標準統一

(3).新的 embedded function in chips 出現



表五 Smart Home Control Network 發展階段

Major Sign NewTechnologies

trigger Smart home industries

Vendors Trying to solve Mostly

Supply side issue

Vary Products sale in Market & a lot of education

activities

New Bussiness Model appear in

Market

Channel Revolution

change Industries value chain

Phase 1 Phase 2(目前階段) Phase 3 Phase 4 Phase 5 (4).中間技術出現：CEBus，解決X10 可靠度及LonWorks昂貴

(4).Stand-alone的封閉系統漸漸消

失，互通性

(interoperbility)問題真正受到重視並

開始整合

(4).持續以 CAL語言發展相關連網

產品

(4).低功率但又傳輸距離遠高於

100M的技術開始普及

(5).許多以 RJ485為介面的整合控

制系統

(5).以 CAL語言發展的產品，即使舊

技術取代新技術仍

可與新標準的系統

互通

(5).微軟Windows中Build in 各種家庭設備連網功

能，並大力推動

(1).專家安裝的傳統的自動化家庭

(1).Powerline/WLAN Bridge

(1).Powerline/RF Bridge

(1).Healthcare（緊急呼叫、自動量測

體溫等）

(1).物業管理服務

(2).簡單但不完全可靠家庭控制套

件

(2).Smart Home 展示社區

(2).單一目的家庭閘道器

(2).家庭環境管理（空氣環境控

制、戶外灑水、門

窗管理）

(2).社區相關應用服務(如:安全防護、智慧設施)

(3).家庭網路控制器 (Controllers)

(3).Lan Interface (PLC、Wireless…)

(3).遠距三表應用（水、電、瓦斯）

(3).Data Mining

(4).白色連網家電 (4).多功能家庭閘道器

(4).Smart Home成為住宅標準配備

(5).各種偵測器 (5).產品自動報修服務

商機

(6).CE 連網產品 (6).家庭安全監控管理




附錄研究範疇

家庭網路依不同的傳輸目的可分為以下三種:

1. Control Network

2. Entertainment Network

3. Data Communication Network

本報告研究範疇僅為控制網路(Control Network)

定義

Smart Home定義

一個家庭系統由高度自動化的系統及程序所組成，它讓家庭

各種設備網路化，並能提升不同生活型態的居家滿意度，及

讓家居生活能夠更加的舒適、便利、安全。

Control Network定義

一個網路系統當中整合了許多技術：包括傳輸技術

(Transmission Technologies)、系統整合技術 (System Integration Technologies)及家庭閘道器技術 (Residential Gateway Technologies)，其目的是連結不同種類的家用設備並以控制與回饋為目的使不同的人在家居或遠端皆能滿足不

同的需求。



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以上研究報告經 MIC 整理分析所得，由於產業變動快速，並不保證上述報告於未來仍維持正確與完整，引用時

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