歡迎來到新通訊元件網站
新電子首頁 | 加入會員 | 忘記密碼 | 設為首頁 | 加入書籤 | 訂閱雜誌  
加緊卡位無線充電新市場!切勿錯過5月6、7日「中功率無線充電商機探究暨設計實務」活動
首頁 | 有線通訊 | 無線通訊 | 車載通訊 | 關鍵零組件 | 電源管理 | 傳輸介面 | 顯示技術 | 量測儀器 | 開發工具
本期目錄
各期雜誌
訂電子報
2014年版通訊產業關鍵報告
2014年版嵌入式系統設計解密
2013年版智慧型行動聯網裝置差異化設計完全攻略
2013年版智慧型手機/平板裝置關鍵零組件完全剖析
2013年版電子工業市場年鑑
更多
轉寄列印
無線感測網路揮軍綠建築 ZigBee與Z-Wave一較高下
新通訊 20069 月號 67 期《 趨勢眺望 》
文.趙珮菁
為解救能源危機,因應節能、環保、安全、健康等趨勢,全球各地紛紛搭起綠建築,透過智慧化、採用資通訊技術,打造優質居家空間。在眾多有線/無線通訊技術當中,以無線感測技術最能滿足綠建築的需求。而構建無線感測網路的技術又有多種,如ZigBee、Z-Wave、INSTEON等,彼此之間競爭激烈,其中尤以ZigBee與Z-Wave較受矚目。兩種技術各有其優缺點,ZigBee應用範圍廣泛,Z-Wave則專注於家庭控制及數位家庭市場,兩者在家庭無線感測網路市場上短兵相接。
為解救能源危機,因應節能、環保、安全、健康等趨勢,全球各地紛紛搭起綠建築,透過智慧化、採用資通訊技術,打造優質居家空間。在眾多有線/無線通訊技術當中,以無線感測技術最能滿足綠建築的需求。而構建無線感測網路的技術又有多種,如ZigBee、Z-Wave、INSTEON等,彼此之間競爭激烈,其中尤以ZigBee與Z-Wave較受矚目。兩種技術各有其優缺點,ZigBee應用範圍廣泛,Z-Wave則專注於家庭控制及數位家庭市場,兩者在家庭無線感測網路市場上短兵相接。  

自18世紀爆發工業革命後,全球陷入經濟競爭與資源掠奪的局面,人類枉顧全球生態的保護及過度浪費大地資源,因此造成環境破壞、大地污染,以致整個地球生態面臨無法挽救的災難,進而危害到人類的生存空間,因此人類開始反省與思考。在1972年時,聯合國斯德哥爾摩會議引起世人對環境污染的高度重視,綠色文化便在此環境背景下衍生。而綠色建築體系則在綠色文化中扮演重要的一環,也是建築界為實現人類持續發展策略所採取的重大措施,時至今日,全球綠建築思維的浪潮未曾停止,反而持續加溫。  

綠建築的定義在1992年聯合國環境與發展大會上較明確地被提出,主要目標在於提供人們健康、舒適、安全的居住、工作和活動的空間,並實現高效率地利用資源(節能、節地、節水、節材),及最低限度地影響環境的建築物。成功大學建築系教授邱茂林(圖1)表示,綠建築的目的是省能源、省資源與低污染,以舒適性、自然調和健康、環保等為三大設計理念,且隨著時間演進,如今綠建築已從過去「消耗最少地球資源,製造最少廢棄物的建築物」的消極定義,擴大成「生態、環保、節能、安全、健康的建築物」的積極定義。  

與科技結合 綠建築智慧化  

欲成就綠建築,必須先進行建築智慧化,智慧化建築已在先進國家應運而生,如今更在各國相繼形成熱潮,以此概念擴展和延伸智慧大樓和居家,為居住環境帶來嶄新的局面。達盛電子總經理翟駿逸(圖2)表示,智慧建築是綠建築的重要實施手段和方法,透過綠建築智慧化,能節約能源及減少污染。  

邱茂林則針對智慧住家提出定義,他表示,一個智慧住家可被定義成一個住家裝設電腦與資訊科技,能夠預知與反映居住者的需要,透過住宅內的科技管理與對外溝通來提升舒適、方便、安全與娛樂,並透過居家的技術管理與網路與世界連結;或者,一個住宅或工作環境具有科技可提供自動化控制裝置或系統,也可稱為智慧住宅,控制的程度依據不同的功能需要,其成本、使用者需要以及即將引進技術的建築類型(如住宅、工作環境等)就是其中條件。住宅可以自動地調整室內溫度、安全程度及確保有效地對外溝通,明顯有益於所有居住者。  

人類有各種生理、年齡等條件,替人把脈搏是為了了解血氣循環狀況以維持生命,並進一步偵測異常狀況,同樣地,也須要度量智慧建築的脈搏。  

邱茂林表示,建築物就像人體一樣,須要在適當的條件下才能發揮其功能,透過電腦化的系統與介面度量智慧建築的脈搏,是為了評估與調適物理條件到最佳狀態。  

因為數字並不會說話,設計者往往知其然,不知其所以然,智慧化的功能能讓智慧建築的效果透過視覺化、數值化、常規化與人性化更加彰顯。邱茂林並表示,智慧設計包含系統整合、資料與知識庫及使用行為模式等三大部分。  

設計智慧建築時須考量建築的物理環境特性包括音、光、熱、氣、水等,以及使用者的背景如年齡、性別、生理等,與使用方式如住家、工作、休閒等。智慧設計必須衡量使用者與環境的需求,結合科技與設計來提升生活品質,而智慧化的介面必須是為了方便使用與偵測不同狀況而將人機間的互動最佳化。  

翟駿逸提出智慧建築的日常節能指標,可透過四種應用節省能源與污染:  

.風向與氣流之應用:善用地形風、季風通風配置、中庭風、植物控制氣流、開窗通風性能、大樓風的防治、風力通風設計、浮力通風設計、通風塔等在建築上的應用。  

.空調與冷卻系統之應用:包括空調分區、風扇空調並用系統、大空間分層空調、空調回風排熱、吸收式冷凍機及熱源台數控制、除冷槽系統、VAV空調系統、VRV空調系統、VWV空調系統、全熱交換系統、CO2濃度外氣控制系統與外氣冷房系統等。  

.能源與光源之管理應用:包括建築能源管理系統、照明光源、照明方式、間接光與均齊度照明、照明開關控制、開窗面導光、屋頂導光與善用戶外式簾幕等。  

.太陽能之應用:包括太陽能熱水系統與太陽能電池。  

無線感測技術脫穎而出  

資訊與通訊技術高度發展,包括微電腦技術、數位通訊技術、自動控制技術、感測器元件微型化技術等,成為綠建築智慧化的重點,可結合智慧建築的有線/無線通訊技術包括紅外線、藍芽、超寬頻、無線區域網路、WiMAX、ZigBee、Z-Wave、INSTEON、X10、電力線通訊(Powerline Communication, PLC)等多種技術。相較有線通訊技術,無線通訊技術更受到矚目,且以無線感測網路(Wireless Sensor Network, WSN)最受青睞。  

捷力(Jennic)大中華區行銷副總裁陳委琮(圖3)表示,採用有線通訊技術,因為必須布線、重新安置節點(Node),電信營運商將會耗費更多建置成本,已建設完成的大樓更新線路也不容易,在住宅中,暴露的纜線更會破壞裝潢美感,例如PLC便不適於大部分的應用,除了節點價格相對昂貴外,電源的位置也受到限制;此外,有線通訊技術不適合須要重新建置的節點或行動式節點。  

翟駿逸則表示,由於近來微型製造技術、通訊技術及電池技術的改進,促使微小的感測器可具有感應、無線通訊及處理資訊的能力,此類感測器不但能夠感應及偵測環境的目標物及改變,並可處理收集到的數據,且將處理過後的資料以無線傳輸的方式送到資料收集中心或基地台。  

ZigBee應用層出不窮  

目前無線感測網路可採用的通訊協定包括ZigBee、Zensys的Z-Wave及SmartLabs的INSTEON(表1),翟駿逸表示,比較上述技術,以ZigBee的技術可行性最高,其特性包括高資料傳輸速度、高可靠度、低功號、低成本、支援多樣性的網路架構(圖4)、低功率長距離、可加密提高資料安全性及使用頻段為免費的2.4GHz/868MHz/915MHz等。陳委琮也表示,ZigBee是開放性標準,由ZigBee聯盟制訂無線通訊協定標準,推動相容性測試(Compliance Test),可確保不同廠商間的產品可以互通。此外,ZigBee的應用可擴展至住宅、辦公大樓、產業環境等領域。  

無線感測網路的感測器節點包含一個微型處理器(通常是低功耗的微控制器)、無線通訊晶片、各種感測器、足夠的記憶體和硬體能力等。達盛提供的無線感測解決方案包括硬體、軟體及布建工程諮詢。翟駿逸表示,在硬體部分,該公司提供低雜訊放大器、功率放大器、射頻、微控制器及控制周邊晶片、感測器、天線、模組及電池等;軟體部分與布建工程則是與資策會共同合作開發ZigBee堆疊並提供諮詢服務。  

捷力則提供ZigBee相容性平台(ZigBee Compliant Platform, ZCP)解決方案,包含ZigBee系統單晶片(SoC)、模組、參考設計、應用節點、評估套件、軟體開發套件等,並與協力廠商合作,提供無線網路解決方案測試、網路設計、模組/硬體製造設計服務、應用開發等項目。陳委琮表示,對於智能家居業者來說,缺乏射頻技術的經驗與人才,在設計與建設智慧住宅時容易遇到瓶頸,而捷力提供平台式解決方案,能幫助業者更快進入市場,且不須另外購買射頻測試設備。  

現階段ZigBee已少量應用在智慧住宅、工業控制、水利、交通等領域,翟駿逸表示,達盛的客戶分布在不同領域,ZigBee應用五花八門,主要可歸類為以下幾種:  

.資訊家電:在台灣的住宅或大樓中,冷氣是常見的設備,一般冷氣出風口經常是單一風向,造成溫度分布不均,總須經過很長一段時間,角落才能達到理想溫度,加上在冷氣的設計上,其溫度感測元件通常安排在出風口,當感測元件感知到溫度已經到達設定值而停止運轉壓縮機時,通常室內溫度還未達理想狀態,常造成不冷或太冷的情況。若利用ZigBee感測節點所感測到的數值來比對設定溫度,整合室內溫度偵測,依區域設定恆溫自動調整,將可免除該問題。  

.燈光控制系統:裝置ZigBee光源偵測器,依自然光源的強弱而調整照度,讓燈具有效運用。或者在公共空間,由ZigBee感應器偵測人員移動,並控制照明開關。  

.保全/門禁:若在門的卡榫中安置ZigBee壓力感測元件,當門一開啟,壓力因此消失時,便知道有人進入屋內,因此可運用於初步的防盜偵測系統。在陽台上或窗台下,也可布建ZigBee壓力感測元件,若小偷從陽台或窗戶進入,出現不正常的壓力顯示,ZigBee感測節點會將異常訊息回傳至家庭閘道器,由家庭閘道器通知熟睡的主人或聯繫保全公司前來處理。  

.居家/大樓環境偵測:有鑑於一氧化碳中毒的社會事件頻仍,因此可利用ZigBee無線感測網路偵測空氣中一氧化碳濃度;若擔心瓦斯管被老鼠咬破而造成瓦斯漏氣,也可利用濃度偵測的功能來確保安全。台灣屬於海島型氣候,天氣多雨而潮濕,可在每個注重濕度控制的空間安置ZigBee感測節點,若濕度超過標準值時,便通知家庭閘道器啟動該空間的除濕機。當發生火警、ZigBee煙霧感應器偵測到不正常的火源與煙霧時,將啟動滅火設備與抽排風設備。如果在庭院栽種植物,欲觀察泥土濕度適時澆水,可利用ZigBee濕度感測元件,在泥土乾燥時啟動自動灑水系統。  

目前ZigBee晶片價格已可降到3美元左右,有助於擴大ZigBee市場版圖,陳委琮表示,預計2007年ZigBee SoC晶片價格將可降到2美元左右,至2008年則可降到1美元。翟駿逸也認為,無線感測網路市場將從2007年開始顯現其真正的潛力。由此可知 ZigBee進入成長期指日可待。  

Z-Wave比ZigBee更適合家庭控制應用  

雖然ZigBee發展初有斬獲,但Z-Wave發展速度更快、更成熟,自2002年第一代晶片出貨至今,短短四年的時間,消費者已可在市面上買到Z- Wave產品,自行回家安裝。Z-Wave技術是由Zensys開發的專屬性(Proprietary)技術,由該公司獨家開發晶片及協定軟體。 Zensys亞太區業務總監王俞喬(圖5)表示,雖然外界質疑僅有一家晶片廠商可以提供Z-Wave晶片,市場不易擴大,但卻因為該公司專注於家庭感測網路市場,並一手包辦晶片及協定軟體,反而加速產品開發週期及上市時程,目前該公司的Z-Wave晶片出貨量已超過100萬顆,每一季營收成長率高達50% 以上,預計在2006年9月推出第三代新產品,晶片價格約3美元;反觀ZigBee,IEEE所制訂的底層標準上有許多選項,協定軟體上又有許多選項,反而導致ZigBee技術過於複雜,開發時程相當長,且必須不斷進行產品互通性測試,導致目前消費者仍無法在零售市場上看到ZigBee產品。  

雖然不像ZigBee應用範圍廣,舉凡家庭控制、工業控制、大樓自動化、交通、醫療等領域皆可採用ZigBee,但Z-Wave的目標市場為家庭控制自動化及數位家庭,相當明確,王俞喬表示,Z-Wave比ZigBee適合應用在家庭無線感測網路,畢竟消費者需要的是簡單、易用、採購方便的產品,目前Z- Wave所支援的感測節點數為232個,已足夠家庭使用,若在家庭以外的範疇,ZigBee則是首選的無線感測技術。  

ZigBee聯盟會員轉向Z-Wave聯盟  

目前Z-Wave聯盟的會員數不斷增加中,已多達135家會員廠商,其中以OEM、ODM占多數。王俞喬表示,該聯盟新增的會員廠商有不少是來自於 ZigBee聯盟,例如正積極推廣Z-Wave的英特爾,其Viiv平台已內建Z-Wave技術;另外,三星也正積極與Zensys接洽中;台灣方面,由資策會開發ZigBee協定軟體,再技術移轉給台灣廠商,大力推廣ZigBee市場,王俞喬也透露,預計不久後,台灣也將會有財團法人提供Z-Wave相關技術。至於目前Zensys的台灣客戶多從事產品外銷,產品類型如家庭閘道器、數位媒體轉接器(Digital Media Adapter, DMA)等。目前Z-Wave的最大市場在美國,未來Zensys也將觸角延伸全球各地,例如韓國電信營運商在發展家庭控制服務上速度相當快,因為受到網路電話(Voice over IP, VoIP)侵蝕既有傳統語音市場,所以正積極跨向家庭控制市場。  

晶片價格降至1美元促使市場走揚  

關於僅有一家晶片廠商可以提供Z-Wave晶片一事,王俞喬進一步表示,目前已有許多廠商積極與Zensys洽談智財(IP)授權事宜,該公司將會謹慎評估,挑選有力的策略性合作夥伴,未來Z-Wave晶片市場將不會由Zensys獨占。而且,預期2008年Z-Wave晶片價格降至1美元左右,市場成長量將突飛猛進。  

(詳細圖表請見新通訊元件雜誌67期9月號)  

這篇文章讓你覺得?
非常滿意 滿意 普通 不滿意 非常不滿意
Back Top Home
關於新通訊 廣告委刊 聯絡編輯部 聯絡發行部 隱私權政策
城邦文化事業股份有限公司版權所有、轉載必究.Copyright (c) 2014 Cite Publishing Ltd.