帳號:
密碼:
CTIMES / 文章 /   
數位家庭協同作業新架構
資源妥善配置與市場擴展

【作者: Stephen Pattenden】   2009年09月04日 星期五

瀏覽人次:【6593】
  

先檢視不久將來家庭內可能出現的科技變化。目前大部分電子設備並沒有資訊傳輸(communication)功能,甚至沒有搭配處理器;而大部分的娛樂電子產品雖然搭載了處理器,但實際上仍以視訊與音訊資料串流等數位資訊處理為主,僅有少部分的控制功能。這種狀況可望有所突破,因為未來傳輸處理器(communicating processors)的性價比將可使絕大多數電子設備以低廉成本搭配具傳輸功能的處理器。甚至節能燈(CFL)及其他高亮度輸出/低電流燈具,乃至於一般廚房家電及流理台工具,均能內建處理器。上述裝置並沒有大量資訊傳輸需求,不過至少要能與家庭的通訊中心「溝通」(可能是智慧型電錶,或可能是ADSL數據機連接至電腦或類電腦的裝置),然後再連接到某些外部來源。



《圖一 燈泡將從象徵新構想的圖形,轉變為具備智慧功能的裝置?》


產業


我們一生有一半時間在家裡度過,不過居家設備應用的新科技卻非常有限。一般人添購裝置與設備時,並不一定了解其中潛在的資訊傳輸及網絡連接功能,也未必會為了設置家庭網路而會特別規劃,購買居家設備。一般人不會在某個特定時間突然計畫「打造智慧型房屋」;相反地,大部分人沒有接納新科技的習慣;只希望東西「能用就好」、或希望它滿足特定需求即可。這種習慣除了出現在購買娛樂、通訊、安全、能源、設備、醫療保健產品,也出現在包括電腦及 IT 產品的購置過程。



隨著更多系統具備互聯功能,「家」將變得愈來愈聰明,不過,除非絕大部分基礎設備都安裝完成,短時間消費者仍無法體會這些功能帶來的便利性;換句話說,「智慧房屋」逐漸進入生活,但卻很難被察覺。




《圖二 部分的智慧型家庭基礎設備與處理程序》




家庭娛樂


整體而言,目前的技術,可以在家裡享受各種形式的娛樂:可以播放 DVD,體驗戲院般的聲光效果;也可以透過系統,重現搖滾演唱會或中世紀大教堂的音效。此外像是 iTunes、iPlayer等服務,也可以使用通訊系統及寬頻連線,依據需求隨時取得服務。在目前的影音領域中,幾乎所有需求都能獲得滿足。




《圖三 家庭娛樂系統網絡》




不過,這不代表上述各系統間能緊密配合運作。事實上,除了DLNA與HANA所提供的製造商系統以及特定介面規格,其他元件的整合運作能力非常有限。



單就現狀來看,家用電腦、影音系統,及通訊之間的界線分明,但這情況將有所轉變。假設想擁有可讀取所有已知CD及DVD(藍光除外)格式的系統,最好的解決方法,通常是選購一台品質優良的 DVD 播放器,因為它可支援大部分格式,但這種狀況正在慢慢改變,譬如隨著藍光格式的逐漸風行,播放器將往整合支援藍光及其他各種格式的方向前進。



除了娛樂用途外,家庭顯示裝置(通常是電視)的使用動機相當有限,但隨著各種設備之間的傳輸、以及和人的互動愈來愈高,這種情況也會慢慢改變。



此外,值得一提的是,娛樂設備配備了微處理器及作業系統,因此我們不需要投入過多的開發工作,就能串連多個設備,又可以了解個別裝置的運作(例如,是否播放盜版內容?),同時可以關閉個別裝置以節省能源。




《圖四 傳輸與通訊,是一切的核心》 - BigPic:799x359




通訊


無論身在何處,傳輸與通訊服務總是如影隨形,在家裡也不例外。透過各種不同類型的媒介,家裡的電子設備可以找到最便宜有效的路徑,連接到適合傳輸資訊的網絡。此外,通訊裝置也將出現在各種類型的裝置中,深入家庭各個角落。目前,這些智慧型功能仍依賴選單與數字進行,未來則將透過各種互動及智慧方式進行,不須再仰賴鍵盤輸入。在不久的將來,只要說出希望通話的對象,就能用語音進行連繫、操控這些智慧型設施。而且,這些功能除了運用在家中任何地點,也可以向室外拓展,涵蓋範圍緊密沒有死角。



目前已有許多設定智慧家庭的工具,只是實際生活並未全然加以運用。由於頻寬、安全、完整性、優先順序,以及延遲等考量,大家仍傾向使用特定媒介來完成特定的目的。例如語音電話、娛樂資料、安全,或節能等功能所使用的傳輸方式並不相同,某些傳輸方式可能較為穩定,但不一定擁有相同的頻寬。必須在品質、安全與整合性等方面進行取捨。



家用電子的傳輸及通訊功能,勢必普及於各個家庭,而且還會逐漸加入更多功能。除了當紅的娛樂功能之外,將來還會有更多功能進入智慧家庭。



家庭安全


雖然普及率不能算很高,但很多家庭安裝了安全系統。為了確保安全,一般安全系統在製造及安裝等方面皆遵循嚴格標準,而且為了維持安全,大多無法與家中其他裝置整合,而且即便是特定類型的裝置,不同製造商生產的產品之間也大都無法直接替換。




《圖五 安全系統的連結》




然而,雖然安全系統缺乏整合性,它卻具有技術已臻純熟的優勢。譬如其中的感應器材,其實也可傳輸資訊給其他設備,雖然目前沒有實際施行,但是相關技術已經存在,可以馬上運用在其他部分。



家庭醫療保健


未來的智慧家庭也可以創造醫療保健及遠距照護環境。目前市面上已出現各種可以照護家中老殘人士的醫療系統及設備,如此一來就不必強迫他們棲身安養院或照護中心。這種監控的功能已經可以自動解讀護理對象的健康程度、甚至正在進行的活動,取代早期必須投入的大批人力。未來的家庭保健功能應該再加入新的資訊傳輸概念,以減少醫護人員探視次數,並且再加入診斷的功能,讓被看護的對象可以在病情急速惡化之前,先做好預防工作。如圖六所示,遠距照護系統可善加利用感應器與各種設備,確認照護對象是否正常活動。




《圖六 智慧家庭醫療保健系統》




帶動這項功能發展的主要因素,就是老年人口漸增、而降低看護成本的需求相對應提高。畢竟,住在自己家裡的費用,遠低於照護機構或醫院的收費。



目前市面上這種類型的設備依然有限,像具備感應能力、藉由偵測家庭個人活動來判定健康狀況的系統,雖然已經在進行測試,但是尚未實際進入家庭應用中。雖然目前不同廠商製造的系統之間並不相通,不過大型的醫療保健設備廠正進行多項創新方案,例如 Continua 聯盟就著重於製造可以互通的系統與設備。




《圖七 家電系統的連結》




家電裝置


在智慧家庭中,家電等裝置具有穩定性高的優勢;只要能避免設備突然故障、臨時需要維修的狀況,生產商就能建立起實用的營運策略。對熱水器這類的裝置,穩定性顯得特別重要,因為熱水器只要設定不當,就可能無法充分使用燃料,某些情況下還會產生致命的一氧化碳。廠商可以監控熱水器或其他家電設備功能、確保數值正常,以提供更優異的服務品質,並協助客戶降低能源使用,而且成本並不高。




《圖八 部分系統可進行能源管理監控》




能源


能源監控功能的核心是智慧型電錶,它可將數據回傳給能源供應商以及客戶。這項功能的發展重點應該在於統一數據回傳的形式,可讓能源業者或任何授權機構都能自由讀取電錶資訊。



另外,如何增強互聯能力與擴大應用範圍,也是這種監控功能的發展方向之一。隨著智慧家庭的設備和功能漸增,現在最大的挑戰是如何讓設備間互相進行控管、分散負載、降低控管次數,並依然能夠回饋給使用者詳細的資訊,而且這些功能未來只會愈來愈重要。由於處理器成本持續下降、功能持續增加,各廠商得以用更低廉的價格推出各種智慧家庭所需的設備,不過,各種不同的網絡及傳輸方式將更加複雜;圖八所表示的網絡連接方式,只是簡單的範例!



居家系統


以上許多功能只是區域內各種裝置間的資訊傳遞,但是真正的智慧家庭還具備了回報溫度、濕度、門窗、房間是否有人、門口訪客身分,以及其他各種資訊的功能。



目前像 Lonworks、Konnex及Echonet等居家系統,皆以單一產品領域為基礎,整合其中各種裝置的通訊指令協定。因此,雖然有不同的居家系統,但背後的運作模式倒是十分相似。



複雜度與協同作業能力


目前大部分廠商,都只針對自家產品功能,發展該領域內的互聯功能與解決方案,卻導致造成資源無法共享,反而效率不彰。隨著技術持續發展,以及前述的整合趨勢,若能改善領域各自閉門造車的現況,對智慧家庭的應用與推廣將有很大助益。



例如,簡單的感應器就可應用於不同產業:對節能功能而言,如果房間是空的,就能暫停空調來省電;對保全功能來說,可藉此了解房間是否有人,並依情況執行保全工作;對醫療看護功能而言,則可辨識病患位置及活動能力;而居家系統則可在確認房中無人後自動關燈。單是一種感應裝置,我們就可以馬上提出四種應用方式,而它的應用範圍其實是可以繼續擴展的。



為了創造最佳化的智慧家庭,各項功能必須互相整合成單一的大系統。真正的智慧家庭,需要針對不同的需求,建立相關的優先處理順序。例如家庭看護等功能,儘管需要高度的資料完整性,以及快速的反應時間,但這些未必仰賴高速頻寬通訊;相對地,有些功能可能需要非常大的頻寬,但不需要高度的資料完整性,系統就必須視情況進行調配。舉例來說,對於裝有心臟監測器的家庭,節能功能就需要隨時維持室內溫度恆定,就算帳單未繳也不能停止空調運作;而就算娛樂功能需要大頻寬,偶爾損失一、二個畫面倒還可以忍受。



而智慧家庭的風險在於,如果各項功能的互聯架構不夠完整,就無法預測各功能之間協同運作的能力。這種潛在的不穩定,是推動智慧家庭的最大障礙。



我們無法強迫推動統一的智慧家庭系統,也不可能要求所有廠商重新發展彼此相容的設備。其實部分產品類別,特別是電腦、IT、娛樂、廣播以及通訊等,已各自擁有高度的互聯性,甚至有些類別底下的廠商已經開始相互整合,投入大量時間、配合客戶需求建立一致標準;居家系統的廠商也已投入標準化工作。必須設法以公開透明的原則,結合現有成果。



在現有成果中,其中一項對發展較為有利的訊息,就是在瞭解與建立系統的過程中有許多相似之處,而且也可以採用許多共通技術,例如網際網路通訊協定、Web 2.0以及XML。



2001年成立的應用家庭聯盟(TAHI),便以前述共同點為基礎。TAHI於初期成立工作團體,針對家庭服務市場,探討網際網路與通訊應用。但問題也很快浮上檯面:如何提供服務、指定服務需求、控制服務使用的設備,以及如何決定服務品質等,都沒有統一的標準,造成溝通上的困難,也成為整合各類別功能的主要障礙。



由TAHI開發的TAHI開放式架構,指定了各種設備與控制方式、服務設定、服務供應鏈的內容,以及各廠商與服務之間的依存關係。



協同作業規範與需求


TAHI也檢視各種功能,特別是能源與醫療保健,並瞭解在創造智慧家庭設備互聯功能之前,必須先建立的架構、設定全球規範,才能真正讓各種功能互相配合運作。這些規範有 6 項基本的主要原則:




  • (1)解構服務供應鏈:對於任何服務或應用而言,應當先釐清服務供應鏈的組成要素及之間的依存關係。(包括服務品質、延遲、頻寬、可靠性、安全、加密、DRM,以及其他項目)。



  • (2)服務內容:應當針對特定服務內容制定一組評判與敘述的標準規範,才能統一對裝置、系統、應用,以及服務的認知方式。(服務內容的定義、功能、屬性、參數及所屬的網絡及系統,是否屬於應用的一部分,及監控與操控方式等)。



  • (3)聲明:對任何系統、通訊協定或規格而言,應描述其物件特色、屬性以及互相作用的方式。(提供服務內容資訊時,應以預先定義、適合且清晰的表格呈現)。



  • (4)服務代理人(service agents):任何服務與應用,應具備一組內建規範的智慧型代理人(intelligent agents,與各種服務與應用程式大致耦合),建立、維持端對端的服務供應鏈,並偵測與解決協同作業衝突,其中包括探索、報告、管理所有服務需要的實體和物件可用性,以及監控並維持服務或應用的功能。(可能負責啟動服務或應用,監控、操控運作中的服務或應用,或提供並終止已完成的服務或應用)。



  • (5)應用模式:對於普遍的應用,應該擬定應用模式,並可利用中介軟體進行說明。此外,應用模式可以互相結合,以建立服務或更廣泛的用途。(提供一組模式/範本,以中介軟體的方式,敘述任何應用)。



  • (6)非實體服務:任何的供應鏈中的廠商、服務內容,以及服務代理商,都可以在遠端提供服務。各種功能的應用可由遠端驅動,各種設備也可獨自指定服務或應用。(用於遠端管理、故障、系統診斷以及其他功能)






《圖九 典型的服務物件與可能的敘述》 - BigPic:799x390




TAHI認為,只要統一以上6項基本規範、並加上一些細部注意事項,就能架構出一個具高度互聯性的智慧家庭,讓任何現有及未來將出現的新設備都能夠相互溝通標準和規格,進而實現跨類別整合能力,讓任何家庭都可以享有安全穩定的智慧家庭服務。由於架構本身具備抽象特性,因此研發者依然可遠端模擬各種服務與應用的組合模式,甚至先行預測可能的錯誤,並提前修正。




《圖十 抽象概念圖》




市場契機


一般預測,在不久的將來,就會有10億組智慧家庭系統開始運作。不過這不是指那些預先設計要在家中設置各種智慧功能的家庭,而是指有裝設具備智慧功能設施、並另外委請服務供應商在家裡安裝各項智慧型應用、服務與系統的家庭,而業者也有信心確保自身系統與服務能順利搭配現有設施運作。所有產業均可利用協同作業架構標準,因應更多不同的家庭需求,市場潛力不可限量。



TAHI計畫讓CENELEC採用其標準,以建立不同系統的互通性,因為這是現有最開放且快速的標準。整個架構將以統一規範為基礎,但同時考量各種功能與類別之間的異同;其中還將特別考量所有IP與Web的功能,因為IP與Web應用日漸增加,在未來可能成為許多現有問題的解答。



TAHI的企圖心會不會太過強烈?是否不自量力,試圖完成不可能的任務?其實,各界都需要有人發聲,結合所有進行中的工作成果,共同建立務實規範,設定各種需求。對於解決方案已發展成熟或接近成熟的領域,不能任意插手或干涉。但是,例如能源之類尚未有任何成果的領域,只要設定架構的腳步夠快,就可確保未來的該領域的研發成果符合架構標準。不過,在大多數狀況下,我們的任務是確保現有工作成果能利用架構,創造與其他功能相結合的應用方式。



那又憑什麼說我們有信心完成將架構標準化的目標?TAHI是相當特別的組織,成員來自各不同產業,也支持TAHI的目標。這些成員擁有非常豐富的知識,其中也有成員同屬於ISO/IEC或CENELEC,多年來致力於智慧家庭架構標準化工作,瞭解成功推動標準化所需的策略。



如果建立了各種功能都可以互通互控的智慧家庭標準,究竟會帶來什麼好處?最直接的影響就是市場將更為開放,任何服務供應商都能(在住戶允許之下)檢視家庭狀況,評估家中各項裝置的應用,並立即使用現有的可能資源,建立新的服務與應用。另外,無論是家庭設備,還是提供智慧功能的嵌入式裝置,相關市場都將因此成長。至於成長速度則取決於裝置互相配合運作的難易程度,而這也就是 TAHI 推動智慧家庭統一架構的動機。



---作者為Telemetry Associates Limited協理暨首席顧問;本文出自ARM Information Quarterly雜誌---



相關文章
再見數位家庭!
先進數位化智慧家庭與居家照護
數位家庭網路技術發展現況與挑戰
行動電視現況與趨勢介紹
comments powered by Disqus
相關討論
  相關新品
Arduino Motor Shield
原廠/品牌:RS
供應商:RS
產品類別:PC Board
mbed
原廠/品牌:RS
供應商:RS
產品類別:PC Board
Arduino
原廠/品牌:RS
供應商:RS
產品類別:PC Board
  相關新聞
» Rohde & Schwarz和Quectel就C-V2X驗証測試展開合作
» Sophos收購Braintrace 強化網路偵測和回應技術
» 雲馥數位連續兩年通過微軟百大MSP評鑑
» 車載感測器數量激增 取得性能與成本平衡是首要挑戰
» 施耐德電機ADMS解決方案助公用電力事業整合再生能源
  相關產品
» igus的編織式摩擦優化自潤軸承 減少重負載應用中的磨損
» 英飛凌推出CL88xx恆壓輸出單級返馳式控制器 智慧智慧LED驅動
» 大聯大品佳集團推出基於NXP的5G open frame解決方案
» Microchip推出業界首款NVMe和24G SAS三模RAID和HBA儲存介面卡
» 意法半導體可配置車規低壓降穩壓器 提供功能性安全診斷功能
  相關資源
» Power Management Solutions for Altera FPGAs

AD


刊登廣告 新聞信箱 讀者信箱 著作權聲明 隱私權聲明 本站介紹

Copyright ©1999-2021 遠播資訊股份有限公司版權所有 Powered by O3
地址:台北市中山北路三段29號11樓 / 電話 (02)2585-5526 / E-Mail: webmaster@ctimes.com.tw