異質網路架構搭橋　智慧家庭聯網技術大串連

圖1 博通通路總監Naren Sankar表示，低價連結解決方案和開放式聯網技術有助衍生更多物聯網創新應用。

據愛立信(Ericsson)研究報告顯示，直至2019年，數據和影音資料將呈現驚人的成長幅度並帶動三大趨勢：智慧型手機用戶將躍至五十六億；行動數據在2013∼2019年將有十倍成長；無線連接裝置預估將有三百億台。數據流量商機龐大，加上聯網裝置的驚人成長，讓不同通訊技術有得以展現的舞台。

博通(Broadcom)通路總監Naren Sankar(圖1)指出，各種有線/無線的開放性聯網技術是建立起廣大物聯網系統的關鍵元素，同時也為物聯網帶來許多創新解決方案，並驅動智慧家庭系統發展。

事實上，智慧家庭對頻寬需求明顯，同樣刺激著各聯網技術聯盟搶進該市場爭食杯羹。資策會智通所先進通訊系統中心Small Cell先進技術整合組組長何智祥(圖2)表示，物聯網市場上的四大陣營，分別為Allseen Alliance、

圖2 資策會智通所先進通訊系統中心Small Cell先進技術整合組組長何智祥指出，異質網路匯聚是目前半導體大廠發展重點。

Open Interconnect Consortium(OIC)、Thread Group和蘋果(Apple)的HomeKit平台。Allseen Alliance提供簡單的應用程式介面(API)、跨平台特性，確保在大部分基本設備和系統間能互相操作；且支援多種編成語言，讓裝置商能更容易整合到現有應用中；目前其支援各種短距無線通訊技術，如無線區域網路(Wi-Fi)、藍牙(Bluetooth)，接下來更將支援Wi-Fi Direct。

OIC則是基於英特爾(Intel)底層通訊框架(Common Connectivity Framework)，同時涵蓋標準與開源，支援不同作業系統(OS)和硬體平台；具備標準化協議來支持P2P通訊，以及標準化安全和ID管理機制。

至於蘋果在2014年全球開發者大會(WWDC 2014)發布的HomeKit平台，則標榜開放的API，能透過iOS設備整合Siri功能，實現對鎖、燈光、視訊監控、門窗和溫控等控制；藉由蘋果在智慧型手機市場奠下的品牌魅力，HomeKit支援蘋果家庭自動化協議的家居設備(蘋果配件)，讓設備與iOS裝置之間無縫整合，進而推進家庭自動化發展和應用革新。

何智祥解釋，物聯網開啟聯網技術百家爭鳴局面，無論是寬頻、窄頻技術都紛紛浮出檯面，因此各個標準聯盟都希望在半導體大廠登高一呼下，能加速建立完備的供應鏈，提供開放、統一的標準平台。

半導體廠搶攻物聯網山頭　布局異質網路匯聚技術

異質網路匯聚(Convergence)成半導體廠布局重點。物聯網走向異質網路架構已是大勢所趨，近來由高通(Qualcomm)引領的標準聯盟Allseen Alliance正透過支援各種無線通訊技術，戮力實現通訊層異質網路連結。同時，聯發科也推出跨裝置共享技術，已獲長虹、海信、聯想及TCL等合作夥伴採用，期能一舉擴張自家物聯網系統勢力範圍。

何智祥進一步指出，以智慧家庭而言，其服務種類雖然多元，但若以頻寬需求來區分，大致上可分為多媒體影音匯流服務(圖3)，如影像監控、家庭娛樂等有大頻寬需求的應用；至於智慧家電、居家照護、安全防護、節能管理則歸類在低頻寬需求的應用服務。他比較不同通訊技術表示，目前窄頻無線通訊技術的市場占比大，不過未來智慧家庭聯網技術也會逐漸滿足高頻寬需求，因此，多樣化且並存的異質網路架構，有助提升應用服務價值。

圖3 思科報告指出，網路多媒體影音預計到2017年將占全球網路流量70%。

據了解，聯發科所推出的跨裝置共享技術CrossMount可讓使用者的消費型電子裝置，如智慧型手機，在獲得授權的情況下，使用其他電子裝置內(如電視或音響)的軟、硬體資源。CrossMount將於2015年第三季送樣給客戶及合作夥伴，採用該技術的Android智慧型手機、平板電腦及電視等終端產品預計於2015年底前上市。

事實上，匯聚技術擁有許多優點。其簡單使用、容易管理，讓物聯網容易建立安全鏈結並整合網路管理；具備智慧化異質網路切換，可自動支持各種網路鏈結的加入和退場機制，當某一鏈結發生中斷，或路徑傳輸訊號不佳及壅塞時，能自動選擇最佳替代路徑；能聚合異質網路吞吐量；重要的是，兼具互通和間容性，也就是保有通訊底層的互通性，在任何異質網路通訊的無縫匯聚傳輸和網絡管理。

何智祥透露，當寬、窄頻技術都聚在閘道器(Gateway)的時候，不免會產生路徑、頻寬資源分配等問題，是目前的技術挑戰。他進一步舉例，在多重路徑的環境下，家庭網路裝置的新增和移除，都會增加異質網路拓撲和鏈接狀態改變的複雜度，造成不易連線或不容易使用等問題。

此外，異質家庭網路是一個小而複雜的區域網路，因為居家空間網路裝置多樣，且應用服務的頻寬需求不盡相同，在眾多網路鏈結可能單獨存在或同時存在的情況下，如何妥善將頻寬資源最佳化分配勢必是一大挑戰。

圖4 芯科實驗室資深應用工程師林仕文解釋，網狀網路架構下的節點具備自我修復的能力，可提供可靠網路連線。

在短距無線通訊技術方面，藍牙因進入門檻不高，因此吸引大量晶片商投入，更在行動裝置市場擁有驚人的滲透率。不過，智慧家庭的聯網裝置數量多，聯網技術須確保其本身網路架構要具備可靠的網路連線及較大的網路覆蓋範圍，這一點，藍牙星狀網路架構的組網能力一直都是其進入智慧家庭的致命傷。

芯科實驗室(Silicon Labs)資深應用工程師林仕文(圖4)認為，在物聯網應用裡，無線連結技術必須具備易於安裝和自我修復的特性，且網路覆蓋範圍要大、擁有安全和可靠的特性、電池續航力長和極低的成本。

他指出，在網狀網路(Mesh)架構中，每個節點都可以是鄰近節點的路由器(Router)，有助於分散資料流量和進行網路管理。

藍牙補強組網能力　Smart Mesh標準明年問世

藍牙技術聯盟(Bluetooth SIG)將以劍橋無線半導體(CSR)的藍牙智慧(Bluetooth Smart)網狀網路協定為基礎，預計在2016年底推出第一版Bluetooth Smart Mesh新世代標準，2017年祭出第二版，正式將Mesh技術納入標準中，解決過去藍牙為人詬病的組網能力差、覆蓋範圍小等問題。

圖5　藍牙技術聯盟大中華區技術市務經理呂榮良透露，藍牙SIG擬將網狀網路架構推進下一代藍牙技術標準中。

藍牙技術聯盟大中華區技術市務經理呂榮良(圖5)表示，現階段已有一百多家晶片商投入Smart Mesh技術，但在6月的測試大會中僅有七到八家歐美晶片商出席，CSR就是其中一員。他進一步指出，下世代藍牙標準將鎖定智慧家庭、Beacon、助聽器、遊戲、環境監測、長距傳輸等應用。以助聽器應用而言，下一代藍牙技術將挾藍牙Smart既有的省電優勢，並優化延遲性(Latency)，可提升助聽器的整體使用者體驗，目前CSR也已提供相關解決方案給歐洲廠商。

呂榮良強調，下一代技術還正在制定當中，藍牙SIG也尚未決定技術的最終名稱，目前都一律對外稱呼下一代藍牙標準技術，藍牙5.0並非官方認定的正式名稱。

據了解，網狀網路架構能建立可靠、自動修復，及大範圍的網路，對於物聯網應用中的智慧家庭而言具有相當優勢，可迅速串連起家中的各種設備。過去，僅有CSR獨攬藍牙Smart Mesh的技術專利，和其他通訊協定如ZigBee相比，藍牙在Mesh架構上可說是起步較晚，因此近期CSR也相當積極與藍牙SIG合作，希望能火速將藍牙Smart Mesh協定推進標準技術當中，擴大該技術在物聯網版圖的勢力範圍。

事實上，目前最新的藍牙4.2標準技術才於2014年底出爐，為更安全、更靈活的連接上智慧型手機、家電、穿戴式裝置等廣大物聯網裝置，其突破性支援IPv6/6LoWPAN通訊協定，打破以往藍牙過去受限的連線範圍。

未來除了各式各樣的感測裝置將進駐智慧家庭，由娛樂、安全應用所帶動的智慧電視、影音裝置、影像監控和環境監測則會帶起一股大頻寬的需求，並進一步推動家庭有線網路技術朝高速趨勢發展。在整個寬頻網路架構中，又以最後一哩(Last Mile)發展現況最令人關注。

標準聯盟/電信商力拱　G.fast下半年擴大商用

G.fast加速搶進寬頻網路最後一哩。為推廣G.fast技術並確保產品互通性，寬頻論壇(BBF)日前再度於The University of New Hampshire InterOperability Laboratory(UNH-IOL)召開插拔大會，包括博通(Broadcom)、Sckipio等國際廠商皆熱烈參與，而歐美、台灣電信商更相繼宣布將於今年第三季推行網路試運或商用服務，促進寬頻網路最後一哩標準改朝換代。

圖6 中華電信研究所寬頻網路研究所副理郭斐華認為，G.fast以現有銅纜線提升最後一哩傳輸率，已獲得許多晶片商支持。

中華電信研究所寬頻網路研究所副理郭斐華(圖6)表示，ITU-T於2014年4月制訂完成G.9700功率頻譜密度(Power Spectral Density, PSD)標準後，緊接著又於12月完成G.9701實體層規範。現階段，BBF正加緊研擬G.fast相關網路架構、測試技術和設備管理等標準。

據悉，BBF自今年初以來已舉辦過三次晶片商、一次系統商的G.fast插拔大會，正積極強化產品互通性以滿足商用需求。現階段，歐美電信業者如AT&T、Orange、瑞士電信(Swisscom)、英國電信(British Telecom)都預計將於2015年第三季啟動G.fast網路試運行。

事實上，G.fast早在更久之前就獲得許多國際電信大廠青睞，例如瑞士電信於2014年採用華為設備，在紙絕緣電纜上實現400公尺250Mbit/s、100公尺600Mbit/s的性能；菲律賓Globe電信在光纖到府(FTTH)和長程演進計畫(LTE)無法提供服務的地方，利用G.fast銅纜技術加以補強。

郭斐華進一步解釋，基於家庭中多元聯網服務需求及同業競爭，電信業者在寬頻網路部署策略上，明顯朝1Gbit/s以上資料傳輸率的大頻寬趨勢前進；因而開始擴大利用光纖搭配銅纜布建，並引進新銅纜技術的G.fast解決方案，以達成更廣覆蓋範圍，同時提供更高畫質影音服務，及智慧家庭雲端、通訊服務。

儘管FTTH是最理想的布建方式，但是電信業者在推動的過程中通常會遇到道路挖開不易、大樓管道壅塞和屋內裝潢等棘手難題，而G.fsat技術只要利用既有銅纜就能實現Gbit/s級的寬頻傳輸率，因此吸引相當多晶片商、電信業者投入發展。

值得注意的是，阿爾卡特朗訊(Alcatel-Lucent)旗下的貝爾實驗室(Bell Labs)超前進度，直接投入研發XG-FAST技術，號稱傳輸速度能比G.fast快上十倍，達到10Gbit/s，可應用於低於50公尺的樓層，預估商用時間為2018∼2020年，可望再度掀起一波寬頻網路技術革命。