通讯标准抢食智能家庭商机,市场渐趋成熟

2015-12-01 13:25:15来源: CTIMES
    家庭自动化市场规模逐渐扩大,除了自动化硬体供应商外,通讯厂商也纷纷抢进,家庭自动化系统的设备纷杂,要将各处的设备整合为一,必须仰赖稳定的通讯系统,在有线通讯方面,由于自动化产业原本在工业制造领域就没有统一的通讯标准,应用于家庭时,更是各走各路,此一状况让有意跨入发展的通讯厂商难以推出量产产品,因此开始有厂商组成联盟,各自推出相关标准,包括HPA推出的HomePlug与ITU制定的G.hn,不过就目前家庭自动化目前的通讯技术应用现况来看,工业通讯标准如CAN BUS、MOD BUS仍为多数,无线通讯部份,ZigBee、IEEE 802.11 a/b/g/n则是应用主流,以下就家庭自动化的有线与无线通讯两端,来看各类标准的应用与发展。

HomePlug与G.hn之争

HomePlug与HomePlug AV是目前应用最广的宽频电力线通讯标准,市占率超过80%,HomePlug使用电力线做为资料传输载体,由于其载频从KHz跳升到MHz,因可以耦合到多个相位,克服了较低频率上的阻抗,再加上采用可变速率负荷与更高的调变方式,这使得HomePlug拥有更高效能,进而快速进占整个电力线通讯市场。

HomePlug在2012年出推出新规范HomePlug AV2,大幅提高其通讯性能与覆盖范围,同时也能回溯相容原有的HomePlug AV标准,HomePlug AV2将HomePlug AV的30MHz频宽一举提高至85MHz,希望可以将家庭中频宽需求较高的网路游戏、HD TV…等应用一举纳入,同时在符合IEEE 1905.1规范(网路不会中断视频传送),其网路稳定获得保证,目前已有超过300种产品通过HomePlug的认证,包括HomePlug与HomePlug AV1的全球出货量已经超过1亿台,HomePlug AV2则将使其声势更上一层楼。



图1 : 家庭自动化系统的设备纷杂,要将各处的设备整合为一,必须仰赖稳定的通讯系统。(Source:PreApps)
HomePlug与HomePlug AV是目前应用最广的宽频电力线通讯标准,

市占率超过80%。

被视为HomePlug劲敌的G.hn问世时间较晚,直到2010年6月才由ITU制定,不过目前发展声势已逐渐凌驾HomePlug AV2,G.hn整合了电力线、同轴缆线、电话线,一次满足了电信营运商对家庭连网装置互通的需求。

G.hn整合的3种传输载体中,电力线部份直接与HomePlug对阵,这使得尚未搭上HomePlug列车的晶片厂商,可以选择G.hn全力冲刺,G.hn目前的主要优势在于整合了多种传输载体,让家中的各类设备可以无缝链结,而且其频宽最高可达100MHz,不逊于HomePlug,不过由于G.hn的问世时间仍然太短,目前HomePlug市场占有率已高,不但全球市占率超过80%,部份先行地区如欧洲,更高达90%,在失去先声的态势下,G.hn能否后来居上是一大疑问。

除了与HomePlug的外在竞争,G.hn的另一个劣势是成本,G.hn与HomePlug在家庭自动化的目标应用都是影音娱乐,走的是消费性应用端,这类市场对于价格相当敏感,在发展初期尚未能开ASIC IC时,其价格成本仍高,因此G.hn阵营还需有更大厂商加入,整体市场扩大后,晶片价格才能进一步降低,竞争优势也才能扩大。

不过不管是HomePlug或G.hn,其看准的都是家庭自动化中的影音串流应用,不过就发展态势来看,此一市场仍未完全成熟,家庭自动化的最大需求目前仍是控制,包括环境、能源的各类控制,这些控制所需的资料传输量并不大,并不需要太大的频宽,而且由于导入的设备仍多以原有自动化厂商的产品为主,这些厂商原就有本身的通讯标准,如MOD BUS、PROFINET等,因此对于HomePlug与G.hn之类的标准都抱持观望态度。

即便是在工控领域发展多时,跨入家庭领域后的各类自动化设备,也难有统一标准,主要原因在于工业通讯标准多由各大厂自订,谁也不愿意去跟随其他厂商,而且工控领域向来封闭,不像消费性厂商的标准必须开放,以维持其相容性,因此当自动化设备被应用至家庭环境后,在通讯层面也就继续维持原有的工控作法,至于使用者方面,由于家庭自动化的通讯介面不会与手机、电脑、电视等链接,因此并不会也不需在意采用何种标准,只要设备能够稳定运作即可。

ZigBee成家庭自动化最大应用



图2 : 家庭控制所需的资料传输量并不大,并不需要太大的频宽。(Source: Digital Trends)
无线通讯在家庭自动化的应用,多以旧有建物为主,从通讯品质来看,有线通讯的传输无疑最为稳定,不像无线通讯会面临空气中的各种干扰,不过有线通讯有布线上的需要,若未能与建物一起施工置于管线内,无可避免必须裸露在室内空间,这将会大幅影响住户的建置意愿,因此在顾及自动化与美观需求下,无线通讯成为旧有建筑最大应用的通讯技术。

家庭自动化的最大需求目前仍是控制,包括环境、能源的各类控制。



图3 : 家庭自动化所使用的无线传输技术包括Wi-Fi、Bluetooth、ZigBee、红外线等3种。(Source:LG)
家庭自动化所使用的无线传输技术包括无线区域网路(Wi-Fi)、蓝牙(Bluetooth)、ZigBee、红外线(IrDA)等3种,Wi-Fi特性为传输速率快,但因为耗电量大,多半用来进行无线上网,而拥有低耗电优势的蓝牙,不过受限于传输距离只有10公尺(代表被控设备不能离开中心点太远),而且最多只能对应8个节点的限制,较适合应用在可携式设备的短距离资料传输上,这2种技术在家庭自动化的应用,多限于无线遥控器与室内情境控制面板的资料传输,像是遥控器经由蓝牙或Wi-Fi发送讯息给情境控制面板,提供使用者远端控制的便利性。

至于ZigBee技术,因具有低耗电、传输距离为10到70公尺、可连结65,000个节点、支援多种网路拓朴架构等特性,再加上传输速率低,正好适合指令简单的自动化设备,也被业界大量应于家庭自动化,游尚明指出,家庭自动化领域应用中,多数感测器都会内建ZigBee模组,具有感知、运算及无线传输的能力,从而架构出一无线感测网路(Wireless Sensor Network;WSN),可提供人员定位、紧急求救、环境感知、资产管理、家电设备控制、自动抄表、医疗监测等用途。

红外线化劣势为优势

除了ZigBee外,另一个较为普及的技术是红外线,目前住宅所使用家电设备的遥控器,例如:电视、冷气机、床头音响等,泰半利用红外线来传递控制命令,红外线的优势为成本低、耗电低,是日常生活中最常见的应用,缺点则是指向性太强及容易被障碍物遮蔽,不过指向性缺点在家庭自动化却摇身成为优势之一,由于无线电波会向四面八方扩散,若设定不佳,有可能使其他设备产生误动作,红外线的特定方向性,可减少这类的困扰。

除了上述几类技术外,3G也已开始为家庭自动化所应用,尤其在智慧型手机的普及化,以3G结合智慧手机应用软体(APP)的案例逐渐增多,目前比较常见是利用手机远端控制家中设备、门禁管制、接收监视画面等。

有线通讯有布线上的需要,若未能与建物一起施工置于管线内,

无可避免必须裸露在室内空间,这将会大幅影响住户的建置意愿。

以台湾建案为例,佳园建设在台南南区的建案“鼎极佳园”,整合了手机与门铃建构出主动式保全系统,住宅门口对讲机直接连到屋主的手机上,当屋主外出、却有人前来按铃时,可以直接经由手机应答,倘若希望进一步确认来访者身份,屋主也能透过手机接收现场照片。

通讯是家庭自动化系统中相当重要的环节,只是目前此一领域目前多仍以各类控制为主,影音需求仍不大,不过长期来看,两者的结合仍是大势所趋,因此高频宽、单一标准的通讯介面仍会是家庭自动化的未来趋势,台湾厂商在家庭自动化产业中,多以硬体供应与系统整合两类角色为主,由于规模不大,难有标准制定能力,不过台湾厂商的产品设计弹性向来远高于其他国家业者,多半在大势底定后,再大量投入生产,虽然利润不如先行者高,但其风险也相对较小,因此在此市场,台湾厂商仍有其生存利基。

关键字:通讯标准  智能家庭

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/2015/1201/article_46188.html
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