大步邁入智慧家庭:智慧家庭現有技術及驗證要點分析

近幾年,除了可攜式裝置及穿戴式裝置大行其道之外,另一個逐漸嶄露頭角的新趨勢-智慧家庭,從原本雷聲大雨點小的狀況,轉而開始抓住眾人目光。在今年的美國消費性電子大展(CES)上,眾多科技大廠共襄盛舉,並在會場展示了如何將數位影音內容導入與整合使用於實際生活中。值得注意的是,硬體品牌大廠開始注重內容服務的完整性,預料在軟硬體整合下,產業生態圈將更加穩健,對於推廣綜合效果將會有加乘效果。

據市調機構IDC指出,智慧家庭市場估計從2013至2020年間,年複合成長率將會達到17.74%,估計到了2020年時可望上看517.7億美元市場規模。此次CES結束之後,預料2014年智慧家庭裝置市場將會有一波顯著的成長,包括電信業與有線電視業者對於規廣智慧家庭應用服務的態度也都預期將轉趨積極。百佳泰身為專業測試實驗室,也與許多相關廠商合作切入智慧家庭市場,因此希望透過此篇文章,能夠簡單地介紹現有的技術狀況、廠商開發產品時所需要注意的重點及未來的市場走向。

目前市面上有許多被運用在智慧家電上的技術,如:Z-Wave、ZigBee、AllSeen、LightwaveRF和InsteOn…等,各有其優缺點。在這邊文章中我們將鎖定在三個焦點技術上:

  •  Z-Wave
  •  ZigBee
  •  AllSeen

表一:ZigBeeZ-WaveAllSeen的參數與比較

ZigBee、Z-Wave與AllSeen的參數與比較 

如表一所示,Z-wave和ZigBee都是基於無線射頻上所發展出來的技術,屬於硬體架構跟協定上的技術。Z-wave是由Sigma Design所獨立開發出來的技術,但缺乏國際標準為其依靠,應用上也僅止於家庭自動化,不同於ZigBee能同時運用於醫療、安全等多種領域。ZigBee是建置於IEEE 802.15.4上的協定,應用層面較廣。雖然這兩種技術都以Wireless Sensor Networks(WSN)為前提,但Z-wave比較專注智慧家庭的應用;ZigBee則開發出很多協議,目前除了採用於智慧家庭之外,也同時應用在智慧電網跟智慧大樓上。雖然ZigBee和Z-Wave都以類似的無線網路技術串聯,數百種產品也支援此兩種技術使用,然而現階段卻呈現出多頭馬車的市場現象,尚未有任一技術獨大的現象。

圖一:AllSeen聯盟logo

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由LG、高通(Qualcomm)、夏普(Sharp)等合組的AllSeen聯盟(AllSeen Alliance),採用高通所開發的開放源始碼平台AllJoyn為基礎,開發出AllSeen技術,是單純的協定規範,並不屬於硬體設計。一開始的概念是基於TCP/IP網路協定,制定一個類似UPnP、DLNA的概念,讓硬體設備能透過AllSeen的協定,經過Wi-Fi、電線或是乙太網路聯結達到可被控制的目標,進而實踐智慧家庭的理念於日常生活之中。

高通身為晶片大廠,目前也釋出軟體開發套件(Software Development Kit,SDK)提供加入此聯盟的ODM、OEM業者,希冀吸引更多的廠商加入。因為有部分的人認為智慧家庭的走向會直接使用現有技術,例如:Wi-Fi或藍芽技術,所以也有人視AllSeen為Z-wave跟ZigBee的殺手。博通(Broadcom)及高通都致力於開發低功耗、高整合度的晶片,預料市場還會有一番競爭。不過Z-wave跟ZigBee的基礎功耗遠低於Wi-Fi跟藍芽,在智慧家庭的應用領域還是佔有一定的優勢。

軟硬體整合跟實際應用的規劃上來說,前一代的智慧家庭控制介面常常是一個遙控器或是PC上的軟體,整體使用者介面並不是很友善。考慮到電視的大螢幕跟聯網能力及遠端控制的可能性,目前的大趨勢是整合在智慧電視(機上盒)跟手持式裝置上。市面上也已經有不少號稱Smart Hub的產品,可以同時支援Z-wave、ZigBee、Wi-Fi等不同技術的連線能力。使用者完全不需要擔心產品相容性問題。單純地透過這個Smart Hub跟對應的APP,就可以整合所有市面上大部分產品,實現你的智慧家庭。

圖二:智慧家庭概念

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試想一下:在智慧家庭的建構之下,當汽車開到家門口時就能自動感應到主人回家,雲端上的軟體就可以先啟動智慧家庭裡的空調、電燈,打開窗簾並將電視轉到預設頻道,不需要等你進入家門以後,再一一的啟動。透過監控的硬體,可以即時偵測戶外,當有人嘗試要入侵大門時,硬體發出警告到雲端,再發出訊息到你的手機,讓你可以判斷要報警還是連線到監視器畫面確認狀況。如果你的小孩半夜偷偷起床打開電視,這時候你正在觀看的電視會顯示出小孩房間裡的電視處於開啟狀態。你可以進房關掉小孩的電視,或是透過管理介面,直接遠端強制關掉他的電視,並改變電燈的顏色,警告他你已經知道他偷偷起床了。

從上述的應用(圖二)可看到智慧家庭可以幫助使用者提升居住的安全品質和環境舒適度,尤其是針對家中長輩跟小孩,更能讓他們受到細心的照顧。然而時至今日,智慧家庭的概念早已存在許久,但市場卻遲遲未起飛。百佳泰觀察其根本原因有三個:一、尚未出現讓人驚艷且實用的應用吸引消費者;二、智慧感測器、低功耗無線控制器等半導體產品的成本過高,進而影響消費者的採用意願;三、智慧家庭領域的互連互通標準規範尚待統一,還有待業界標準制定者、開發商以及半導體廠商的共同努力與合作。

不同於智慧手錶跟手機的配對相對地單純,智慧家庭的環境中因為充斥著不同廠牌家電產品,因此在認證測試上更顯得複雜。家電產品本跟就應該比資訊產品「穩定」,不該因為它變聰明,增加聯網功能而降低標準,因此在認證測試上著重於產品的相容性(Compatibility)跟穩定性(Stability)的測試。此外環境中的手機、微波爐、Wi-Fi、藍芽等,彼此間都會造成干擾影響,為了確保效能(Performance)不受影響,「RF抗干擾能力測試」也是百佳泰的專業跨領域團隊一致認為相當重要的測試項目。

單一產品的驗證已經有各自的協會規範在,但消費者需要的是更加「智慧」的產品。百佳泰引以為傲的全面性、跨領域測試服務,能以整理解決整體方案為出發點,提供多廣角的測試以臻產品品質。以下我們整理了相關廠商在開發產品時需要特別注意的要點:

  •  RF抗干擾能力與接收感度惡化驗證(RF Signal & De Sense Validation

環境中的電子產品所產生的高頻,例如手機、微波爐等都彼此之間其造成影響。藉由我們專精於電信、EMI、EMS、無線射頻通訊驗證方法的專業團隊,帶給您產品品質的最高保證。

  •  APP應用及使用者介面測試(APP & User Interface Validation

為了達成遠端遙控的實用性,使用者勢必會透過智慧型手機或是平板電腦的APP控制及使用智慧家庭的產品,因此其系統穩定性、安全性及相容性尤其重要。不同的作業系統例如:iOS、Android、Windows都有不同版本,需要警慎對待。

  •  同質性及異質性產品相容性(Compatibility

不同介面的產品組合越來越多,因此我們準備了熱門品牌的產品組合,包含不同品牌、產品類型、熱門排行與市占比率,才能更貼近實際的消費者使用環境,執行相容性測試可以確保良好使用品質。

  •  實體情境驗證(User Scenario

專業UX研究小組,致力於發展使用者使用情境模擬,能夠模擬一般家庭的狀況,設置電視、冰箱、冷氣、音響、水泥牆等環境。在實際的情境中驗證產品,透過從使用者觀點切入並分析產生的商業/行銷報告,提供廠商具參考價值且富有邏輯的指南。

從原本消費頂端的少許用戶才能負擔得起智慧家庭,隨著技術成熟與相關標準逐漸邁向統一密切互連,以及高效能、低功耗的無線控制器產品的出現,預料將會有更多終端客戶採用智慧家庭設備與應用系統。產品組合的廣度增加了認證深度,百佳泰樂觀看待這市場的發展,並認為唯有無微不至的認證測試方案,才能確保廠商所開發的產品在各方面都能完整呈現產品的優點,增加市場上的競爭優勢。

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