家用闸道器（Home Gateway或Residential Gateway）和个人电脑一样，也具有微处理器和作业系统、网路软体和硬体介面，能与在区域或广域网路上的其它设备通讯。由于家用闸道器是家庭与外面世界的桥梁，所以，在最近几年，许多种工业标准和软硬体纷纷公布，而全世界投入此领域的厂商更是不计其数。

家用闸道器可以提供信件、电子商务、娱乐、家电自动化和电话加值服务等服务，这些服务大都是和申请电话、有线电视一样，在申请安装后按时计费的。

想像一下，若家庭闸道器可控制你家的空调系统，那只要你手中有Webpad，你就能够遥控空调系统，选择合适的温度。若程式设计的更细，还可以控制不同房间的温度。若某房间的温度突然下降或上升​​，家用闸道器还能自动控制它的温度到指定的值。

利用家庭闸道器，在家中还能透过有线电话、手机、线缆（cable）、光纤、卫星、WLAN、UWB、WiMidea、WPAN、Zigbee、Bluetooth等不同介面标准与外部通讯。

市场趋势

家用闸道器的观念早在1990年代就被提出。刚开始时，许多新兴公司以设计家用闸道器为职志，可是大多数都失败或改变了研发方向。不过，目前几家个人电脑制造大厂都积极投入家用闸道器的开发。主要原因是宽频网路技术的种类增加了，而且人们对家用闸道器的认识也比以前进步了。

家用闸道器的成功要素有三：技术、市场、经营能力，缺一不可。家用闸道器的种类大致上可以区分为三种，分述如下：

这三种家用闸道器的市场规模如(表一)所示。其中，功能最简单的网际网路型家用闸道器的未来成长最可观，其次是机上型家用闸道器；全能型家用闸道器因为投资的成本高、经营的能力要非常强，而且市场需求量小，所以成长比较小，不过，全能型家用闸道器是属于高档产品，其价格颇高。

严格而言，家用闸道器与两种网路有关，一是宽频社区网路（Broadband Residential Networks），包含xDSL、光纤、同轴缆线、被动光纤网路（PONs）、有线电视网路、长距离无线电网路。

另一个则是低传输率或窄频家庭网路（Home Networks），包括线缆、电话线、电源线、短距离无线电网路。

所以，家用闸道器的成长也会同时带动相关网路通讯业的成长。 (图一)是可与家用闸道器连接的各种网路技术名称。

《图一 家用网关可对外连接的各种网络名称》

软硬体厂商须紧密合作

系统级产品需要软硬体厂商的协同合作。过去Intel和Microsoft的密切合作造就了个人电脑的荣景，现在的嵌入式装置也是一样，例如：Intel的XScale和Microsoft的WinCE。不过，因为嵌入式系统市场目前并不被Wintel集团所垄断，软硬体参与者众，应用也千奇百怪。所以，全世界许多中小型晶片厂一直想和Wind River这种大型的即时作业系统（RTOS）设计商合作。而许多以Linux为作业系统核心的中小型软体公司拼命想和晶片设计商合作，在晶片设计初期就能加入研发开发工具和评估板（EVB）的工作。当然，他们在意的不是短期的技术潮流，而是长期的市场趋势。所以，常看到大厂与数十家小厂合作，努力地想在特定的应用市场上占优势，大厂认为因为市场趋势所致，所以不管与谁合作，​​只要合作对象的技术能力够强，至少有一项合作计画是会成功的。

目前，市占率最高的嵌入式晶片大概可区分为四类：ARM、MIPS、x86和其它（包含PowerPC、Super H等），以ARM最多。而嵌入式作业系统则以Wind River独大，其次是WinCE、Nucleus、嵌入式Linux和其它。嵌入式Linux的市占率一直在提升，许多供应商如雨后春笋般纷纷出现，不过，各家提供的服务品质参差不齐，而且，因为竞争激烈，未来二至三年内能幸存者，才是嵌入式Linux技术的佼佼者。

此外，国外有许多专门提供开发工具与环境的中小型公司，例如：MetaWare、Bluewater等，他们专精于编译器（compiler）、组译器（assembler）、除错器（debugger）、载入器（loader）等的设计，能为客户提供特定晶片的开发工具与环境，这些工具与环境往往比嵌入式作业系统商的产品还要好、还要新，因为一般嵌入式作业系统商都不愿意只针对特定晶片设计开发工具，这是成本的考量。所以，有时也会看到嵌入式作业系统商会采用或购并这些中小型公司的产品。

2002年6月，Toshiba和Wind River双方签订合作协定，同意将Wind River的软体、开发工具移植到Toshiba的TX系统级RISC晶片上，双方并同意分享市场资讯，Toshiba也加入了Wind River的「杰出半导体伙伴计画MIPS中心」（MIPS Centre of Excellence semiconductor partner program）。 Wind River看中的是Toshiba在宽频存取、数位影音市场的高占有率，Toshiba看中的是Wind River的VxWorks作业系统和Tornado II开发工具市场的占有率和技术能力。所以，Toshiba的TX4927、TX4955、TX4925能够快速推出并占领娱乐用闸道器（entertainment gateway）市场，Wind River是主要推手。

许多新的系统级单晶片（SoC）在刚上市时，都会搭配VxWorks，初期都不支援嵌入式Linux，原因就在市场考量。

技术标准

广义而言，因为应用市场的不同，家用闸道器正以各种不同的新面貌和新技术标准被诠释出来。这些诠释产品包含：SOHO路由器、VoIP区域网路撷取器（VoIP LAN Access Point）、线缆路由器（cable router）、娱乐用闸道器、线缆多媒体终端器（cable multimedia terminal adapter；cable MTA） 、xDSL路由器、整合型存取装置（Integration Access Device；IAD）。其中SOHO路由器、xDSL路由器是最常见到，也是最成熟的产品。其余牵涉到语音或影像技术，算是最高档和最困难的产品与技术。

线缆多媒体终端器是遵守PacketCable标准，它植基于DOCSIS标准，期望能将多媒体资讯透过线缆传收。目前PacketCable 1.0到1.3标准只支援语音传收，还无法支援影像资讯。其网路架构，如(图二)所示。

《图二 MTA网络架构示意图》

去年，国内大多数从事VoIP闸道器和其通讯软体研发的厂商都没有获利。主要原因有二，其一是通讯协定堆叠软体已渐渐普遍，价格已经下滑；另一原因是高语音压缩比编解码（codec）技术掌握在国外大厂手中，​​其价格仍然很高，在无外援情况下，国内厂商自行研发非常困难。常听人说：「做语音的人一辈子都做不完！」，原因无他，技术障碍的克服仍须业者设法努力。

相同的，影像技术的开发也面临着和语音技术相同的困境。多媒体闸道器的软硬体技术目前仍然被国外大厂掌握着，如果说「做语音的人一辈子都做不完！」，那「做影音的人两辈子都会做不完的！」语音和影像是家用闸道器必须支援的数据格式，但是因为它们的技术门槛高，势必是下一波业者争夺的市场。不过，由于全球经济不景气，娱乐用闸道器、线缆多媒体终端器、整合型存取装置等市场都刚刚萌芽，这些高档产品价格都非常高，但是需求量不大，国外大厂研发制造这些产品的目的应该只是展现研发实力、刺激消费、教育用户、领导流行而已。真正有市场规模可能要等2至3年以后，国外大厂释出大量订单时。

整合型存取装置

整合型存取装置（IAD）必须具备三个基本功能：路由（routing）、传收AAL5或AAL2（BLES）数据、VoIP。 DSL IAD是最早被提出和最常见到的整合型IAD。 IAD本身是利用电话线来传送AAL5资料（包含数据、影像、声音），它加上H.323或SIP软体，就可以支援VoIP的功能，这种IAD也称作VoIP over DSL或Voice over DSL。 (图三)是DSL IAD的网路图。

目前又出现一种智慧型的IAD，称作智慧型网路闸道器（smart network gateway）因为它除了通讯微处理器负责处理DSL的AAL5资料以外，还外接语音讯号处理器（voice DSP）、编解码器（codec）、透过SLIC或SLAC外接到电话线上；它并需要拨号讯号控制软体（H.245、H.225）、H.323或SIP软体。简言之，智慧型网路闸道器就是整合一台DSL和一台VoIP于一身，DSL通道和VoIP通道是不同的，这和VoIP over DSL不一样。 VoIP over DSL只有一个DSL通道，VoIP数据是透过DSL通道传输的。因此，智慧型网路闸道器的处理速度会比传统的VoIP over DSL快，而且它具有拨号讯号控制软体，让用户更方便使用，因此得其名为「智慧型」网路闸道器。

DSL IAD除了支援VoIP功能以外，还支援桥接（bridging）、路由（routing）、安全（security）、短距无线通讯（WLAN或Bluetooth）等功能。其中资讯安全是针对企业用途设计的，其功能包含：虚拟企业网路（Virtual Private Network；VPN，有IPSEC、PPTP、L2TP、IKE）、防火墙（firewall）、封包过滤（packet filter）等等。

DSL IAD技术对国内业者而言，比其它终端撷取装置容易设计和制造，不过，设计时必须选用好的元件。 DSL IAD的主要元件包括了网路微处理器，必须具有足够的通讯速率，支援各种周边介面，含10/100 Ethernet、连接xDSL用的UTOPIA或PCI、连接无线模组的PCMCIA或miniPCI。

此外，VPN加速器是以硬体加密提高资讯安全，支援DES、3DES、MD-5、SHA-1、RSA、ECC等演算法和内建乱数产生器（Random Number Generator）。语音讯号处理器则是将从电话进来的类比讯号最佳化，成为数位IP封包，交由上层通讯协定处理。

好用的开发工具，当然价格也必须便宜。以嵌入式Linux作业系统来开发是很不错的选择，但是还必须选用支援最完整的通讯协定堆叠软体才行。目前市面上有Wipro、Jungo等公司提供嵌入式Linux软体，可支援DSL IAD。有些公司只支援嵌入式Linux作业系统，不支援上层的通讯协定堆叠软体，例如：Red Hat的eCos、Monta Vista的Hard Hat Linux等。

《图三 DSL IAD网络图》

结语：

家用闸道器市场方兴未艾，虽然早就有人预期此市场的前景看好，但是目前受制于全球不景气，这种高档产品只落得曲高合寡的窘态。不过，因为家用闸道器的价位高、整合的技术多，所以附加价值比一般已经量产化的低档产品高很多。凡是有志于网路通讯产品市场的业者，莫不将未来的产品规划统统朝向家用闸道器的趋势走。这个市场需要较多专业的研发和行销人员参与，而且每位业务人员都必须具备相当好的技术知识，才能说服客户购买。当然，精通各种新技术的研发人员更是不可或缺。

此外，国内晶片设计、软体设计、硬体设计与制造厂商的协同合作势必要更加紧密，才能摆脱国外大厂在研发专利上的垄断，为网路通讯市场再创高峰。