搶攻智慧家庭商機 裝置互通性不容忽視

近幾年物聯網商機火熱,帶動眾多周邊產業,智慧家居可說是最競爭的物聯市場。目前各大廠如Google、Apple、Amazon等,皆積極搶建協定平台,期望能成為物聯網生態系霸主;然而,也正是如此,讓裝置互連成為很大的問題。對於智慧家庭產品開發商及應用廠商來說,除了將產品功能智慧化,如何讓設備能真正互通,才是所面臨的重要挑戰。 Read more

直擊CES 2017 嗅出未來科技脈動!

美國消費性電子展(CES)今年適逢五十週年,場面更盛大空前,逾3800家廠商、150個國家共同參展,參與人數逼近17萬人。過往被視為「概念性發表」的產品,今年的CES上,都已出現實際、甚至是量產產品。在所有展示中,虛擬實境(VR)最熱門,產品數比去年成長79%;自駕汽車、車用科技也是今年重點,展示空間更超過20萬平方英呎。CES 2017的創新重點與未來發展趨勢,百佳泰也親臨現場,分享實際觀察給大家。

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物聯網IoT急速發展,開創Smart Home新商業模式與多元應用

甫結束的2015科技論壇,強調了物聯網(Internet of Things; IoT)近來的蓬勃發展,帶動了眾多周邊產業的應用。其中以智慧家庭(Smart Home)最受矚目,因家用設備與消費者需求距離最近,各廠商無不積極地藉由物聯網平台進行布局,拓展Smart Home的版圖,並透過物聯網的協同運作來滿足甚至創造不同方面的居家需求。

伴隨著智能相關技術越來越純熟,相關業者也預估2016將是Smart Home需求的爆發,如何在這波需求中搶得先機,各家廠商除了積極的策略布局外,產品效能,使用穩定度,及是否能夠串聯不同技術與設備亦是一大重點。

要達到Smart home的需求,必須經過電器化、數位化與網路化等步驟。在物聯網的概念下,每一個產品發展步驟,都將完成網路化,再藉由設備彼此的連結達成協同運作。因為網路化的關係,物聯網甚至有助於將應用面擴大到居家照護這塊,目前有推廣健康照護及醫療科技的Continua組織,訂立了業界標準,進而協助控管健康管理裝置及設備的品質。而百佳泰提供的Continua測試認證,不僅僅能確保相關產品裝置符合Continua業界標準,未來也將陸續配合更多Smart Home的應用需求,藉由與專業測試實驗室的緊密合作,將可協助設備廠商加速開發進程。

Smart Home 應用範疇

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為了實現並推廣「Smart Home」新概念,各家廠商除了針對產品自身之傳輸效能,像是Wi-Fi, Bluetooth等嚴格把關,更需要強化物聯網產品間的相容性。在家庭網路標準領域的相關認證測試過程,都是各廠商關注的焦點,而百佳泰提供的G.hn服務,正好可以滿足廠商最完整的認證測試執行、裝置相容性驗證、問題偵錯以及諮詢服務。

近期有不少Smart Home裝置紛紛上場,包括Amazon、Apple、Google、Microsoft、小米等皆推出有自家特色的裝置及OS,結合物聯網的特性將會掀起一波智慧家庭浪潮。

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擷圖亞馬遜官網

Echo聲控助理自2014年底推出,內建雲端電腦Alexa,如蘋果Siri可與人對答,並附有Echo行動應用程式(App)和藍牙遙控器。據富比士(Forbes)網站報導,亞馬遜目標不只是讓Echo與自家服務互動,而是使其成為各種連網服務的控制中樞平台。因此裝置的訊號整合測試,在Smart Home的發展中扮演著重要的角色。

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據富比士(Forbes)報導,蘋果對其Smart Home平台HomeKit要求嚴苛,該公司接受支援Wi-Fi或BLE傳輸技術的裝置認證成為HomeKit裝置,並要求兩者皆須使用3072位元金鑰及用於數位簽名和交換加密金鑰的Curve25519複雜加密技術。

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擷圖nest官網

Google於2015年度5月底開發者大會(I/O Conference)發表物聯網作業系統Brillo以及通訊協定Weave,Brillo走的是極簡設計路線,因為物聯網裝置上的藍芽及Beacon應用裝置都需要低耗電設計,才能夠連續的長時間使用。Google官方發言人表示,透過Brillo及Weave有望將不同應用的物聯網裝置一起運作溝通。

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微軟在2014年加入AllSeen聯盟,共同參與物聯網標準制定與開發,並宣布將在Windows 10中建立符合AllJoyn的架構。日前Windows 10作業系統上市,用戶已經可以透過Windows的裝置資源管理器(device explorer)來配置Alljoyn,透過Win 10裝置來控制Smart Home裝置。

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擷圖自小米官網

小米週邊產品不僅僅是手機的週邊配備,更是小米進擊物聯網商機的準備。小米不斷開闢各種產品線,例如冷氣機、門窗感應器、淨水器、電視、耳機、手環等等,企圖打造屬於小米的智慧家庭生態圈,提前卡位物聯網商機。

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擷圖自Z-Wave官網

Z-Wave是無線智能家居控制與監控的國際標準,相關認證產品也在急速成長中,目前已經售出超過兩千萬個商品,像是Linear、LG、D-Link都有推出以此技術為基準的產品。 此外,其技術也持續更新,未來將走向提供開發者一個模組化的開發環境並提供更多應用。Z-Wave提供一個相容性的產品生態圈,服務供應商可以在此生態圈中發揮,包含家居監控、老人照護、能源管理、家居影音控制等等。欲瞭解有關Z-Wave標準的更多資訊,請參閱http://www.z-wave.com/

面對這一波物聯網熱潮帶來的商機,Smart Home的應用範圍十分廣泛。對相關廠商來說,必須思考如何將物聯網的商機融入使用者體驗,創造更多新的商業模式以及應用。而其衍生出來的產品,縝密的測試以及完善的驗證過程,將能確保其產品的規格、效能並強化互通性。百佳泰多年累積的測試經驗與最先進的技術能量,將會協助客戶的硬、軟體在各方面都做好最佳的準備。(詳情請參考:「智能家庭測試」系列:百佳泰打造全新家庭生活情境測試環境,同步模擬真實性、服務再創新)。

「智能家庭測試」系列:百佳泰打造全新家庭生活情境測試環境,同步模擬真實性、服務再創新

這是一個「數位家庭時代」,透過網路,人們可以恣意設定播放電視節目時段、透過手機和世界各地無縫接軌連結;孩童運用平板電腦學習新知、享受網路互動遊戲帶來的樂趣。隨著物聯網(IOT)及雲端服務(Cloud Service)等新興網路概念及應用興起,講求高速多工、物件連結之網路技術終究將「數位家庭時代」推進至「智能家庭時代」。

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G.hn~奔馳在高速時代的高效能網路技術

十幾年前,人們透過網路撥接和世界接軌,當時因頻寬限制,只能簡單收發信件或瀏覽網頁。隨著網路技術爆炸性成長,人們要求更大頻寬、更快傳輸速率、更穩定的傳輸品質及便利性,從SD、HD至Ultra-HD(4K)的影音傳輸,亦或不同裝置同時分享相同串流內容等多元功能,高速多工傳輸網路時代終將宣告來臨。在眾多家用高速網路技術標準HomePlug、MoCA、HomePNA、G.hn之中,究竟那一種技術將會異軍突起稱霸天下?本篇文章將深入淺出介紹今年屆滿四歲的高效能家用網路(G.hn:Gigabit Home Networking),該新興技術旨在領先群雄開啟智能家庭全新面貌,成為家庭網路應用的標準。

什麼是G.hn

G.hn為Gigabit Home Networking之簡稱,是由國際組織家用網格論壇(HGF :HomeGrid Forum)依照國際電信聯盟標準化部門(ITU-T: International Telecommunication Union, Telecommunication sector)制定標準,推廣的有線高速網路技術。HGF由全球各地公部門及包含知名系統、晶片製造商和營運服務商等私營企業共70家會員而組成,致力推廣G.hn應用。用戶端可透過各種線材例如電力線(Powerline)、同軸線纜(Coaxial Cable)、電話線(Telephone line)、光纖(Plastic Optical Fiber)作為網路連線,並以1Gbps的傳輸速度進行。

G.hn的技術發展並非建立在任何既有網路技術基礎上,它是一個全新的技術。其問世絕非為了取代現有網路設備,亦或是限制消費者只能在G.hn或是其他技術裝置之中做選擇。它的最終目的為了擴展G.hn在電線、同軸線、CAT5網路線、光纖服務的涵蓋範圍,並將品質極大化。消費者無須為了G.hn技術而重新裝潢佈線,只需將符合G.hn規範的橋接模組接上家庭內的現有線路,就可以享受高速網路的樂趣。一般消費者也許會擔心,G.hn和既有網路技術共存的狀況下,是否會對傳輸速度造成影響?

今年HGF在拉斯維加斯舉辦的消費性電子展(CES: Consumer Electronics Show),成功展示G.hn和HomePNA同時使用同軸線,將IPTV內容傳送至兩個螢幕並正常播放,足以證明G.hn彈性分配及共存的特性,以下為CES現場展示示意圖。

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圖示1:CES展示圖,資料來源HomeGrid Forum Blog

http://homegridforum.typepad.com/homegrid_forum/2014/05/ghn-coexistence-with-hpna.html

HomeGrid

G.hn不但可和既有網路技術在共同媒介中並存,也可透過不同媒介當作是該網路之延伸技術(Adjunct Network),兩技術互不干擾。當HomePNA使用同軸線或是銅線時,G.hn可改採家家戶戶必備的電線,尤其在房間沒有同軸或電話線分佈的地方,G.hn可輕易透過電線做連線,無須裝修添設線材設備可節省成本。ITU-T更加以利用電線的普遍使用性,開發了一套G.hn和電線技術標準(例如IEEE 1901)共存的技術G.cx,不但讓兩種網路技術分享線纜輪流使用,另解決一般使用電線遇到的困難點。

從電力廠連接到用戶屋內的供電具有不受阻撓及斷電的特性,故電線通訊(PLC: Power Line Communication)十分容易受到其他訊號源干擾,尤其在高度密集住戶的亞洲城市,極易受到隔壁鄰居的訊號源干擾。G.hn的高階演算法及訊號結構技術可排除其他網路傳輸訊號,能夠篩選屬於自己的訊號,達到十分好的效果。

除了有共存、穩定、高速傳輸、佈線精簡、涵蓋範疇廣,HGF順應綠色地球趨勢開發出低複雜度、低耗電的自動化家電管理技術G.hn Lite,該技術透過電力線傳輸並使用25 MHz頻帶,可和同媒介上的各個G.hn裝置相容。試想未來可透過智慧型電視遙控器控制電燈開關,或直接管理家用安全系統,這類型家電應用皆為G.hn Lite的潛在產品,協會現也發起G.hn Lite認證測試。不同於廣頻度2-100 MHz主打影音傳輸的G.hn,使用25 MHz的G.hn Lite將專攻家庭自動化功能。

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圖示2:G.hn-Lite認證標誌

而在積極開發智能家庭的網路標準的同時,HGF更於2013年5月和 HomePNA Alliance(Home Phoneline Network Alliance)合併,推動國際網路標準及相關設備之相符性與互通性及認證(Compliance and Interoperability program: C&I)。

G.hn相符性及相容性認證計畫正式上路

凡通過Logo認證的產品不但可確認產品符合HGF標準,另可確保其與網路設備互通之相容性。身為亞太地區第一間全球家庭連網G.hn產品驗證機構及認證測試實驗室的百佳泰,期望在未來協助國內外廠商快速通過G.hn測試並取得產品認證資格,在此我們將介紹協會的兩項主要認證測試:

相符性測試(Compliance Testing: Silicon)

晶片測試為G.hn技術的核心,涵蓋面向由最基本的網路架構至高級邏輯運算,以及避免與其他網路訊號干擾之設計為考量,包含軟體及韌體是否依照協會標準及規格相符。

產品認證測試(Product Logo Certification Testing: Systems)

G.hn系統認證測試有個先決條件,即該系統必須採用G.hn認證晶片,系統測試以互用性及功能表現為主(Interoperability and performance),互用性是以在相同的線纜上,系統可和其他G.hn系統相容,表現能力即其吞吐量大小。一般大型系統廠多以功能及系統測試為主,很少會單獨測試晶片。HGF提供的晶片相符性測試,可省去日後G.hn系統和晶片間產生相容性問題,尤其對資源較少中小型營運商,可節省不少時間及成本。

市場趨勢觀察

目前全球共有22家系統大廠宣布投入G.hn發展,其中包含Arris、Blu-Castle、CIG、D-Link、Gemtek、Netwave、ST&T、Teleconnect、Ubiquoss、ZTE和 ZyXEL等,晶片設計公司則有Marvell、Sigma Designs、Hisilicon、Metanoia、Triductor以及Xingtera。台灣工業技術研究院並大膽預測,接下來的四年全球G.hn設備營業額將會達到6.67億美元,說明市場對於G.hn的需求日以遽增。

今年HGF主動佈局亞洲放眼世界,亞洲是世界通訊製造商聚集地,另有積極拓展亞洲市場的營運商例如中國電信和中華電信,中華電信更於2014年大力佈署G.hn,開發高速寬頻服務達到300 Meg光纖到府服務。HGF一路從四月份的上海技術論壇,到六月份的台北國際電腦展(Computex),展示了G.hn在不同線材媒介運用,在Computex技術開幕論壇,台灣廠商康全電訊(Comtrend)宣布推出第一個HGF認證的系統產品,另外Marvell成為第一個G.hn認證、含多輸入多輸出(Multi-input Multi-output: MIMO)技術的有線家庭網路技術晶片供應商,更進一步地擴展G.hn家用網路覆蓋範圍以及提高傳輸吞吐率。

G.hn,一種涵蓋同軸電纜、電話線與電力線的高傳輸速率有線家庭網路標準,它的共存相容、穩定、1Gbit/s高速傳輸、布線精簡、且不影響鄰近設備技術特性,為各家電信營運商考量納入家庭智慧聯網環境的重點。基於G.hn眾多優勢,美國寬頻IP服務商Comcast也在ITPRoPortal網站發表了一篇相關技術文章,指出未來無線網路Wi-Fi可透過G.hn當作高速無線集線器(HUB),遍布屋內各個角落,顯示G.hn技術發展的多樣可行性。科技始終來自於人性,相信不久的將來,終端用戶只需購買G.hn產品、簡易安裝、輕鬆連結、高速上網!

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。