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打造开放性家庭网路标准
 

【作者: 歐敏銓】2004年05月26日 星期三

浏览人次:【4822】

Internet的出现,说它改变了许多事情并不传神,事实上它的影响力几乎遍及人为世界的各个角落、各项事物,而且还在不断地拓展与深化当中。


Internet从资讯系统网路起家,在此领域已有相当多样的应用;下个阶段,很显然地会朝数位消费费性电子(Digital Consumer)的市场进展,从手机、数位相机到家庭娱乐市场;更长远来看,各种电子设备(如家电、街灯等)乃至于非电子设备(如桌、椅等)都将连结上网,形成一个不同层次却又网网相连的生活空间。


一个在生活中举足轻重的空间 - 家庭,即是当前网路发展的重要领域。在一个家庭中即涵盖了资讯网路、娱乐网路(视听、游戏、玩具)及控制网路(家电、保全),可以说是自成一格的网路应用环境。目前PC在家庭中已相当普及,但资讯业者并不以此满足,正积极与传统家电业者竞逐数位家庭娱乐中心的主导地位。


此外,在TV之外的众多家电设备(如冰箱、烤箱、洗衣机、电灯等)也开始出现连网功能,赋与其连远端​​监控的能力,在此环境中,未来出门在外也能打开家里的空调、通过手机确认冰箱里的食品、家电故障时会自动与售后服务中心联络;甚至可以在门窗上安装感测器,当家里出现异常情况可以将报警资讯发往手机;在老年人家庭,坐在马桶上时可自动将体温、脉膊等资料发到医生那里,每天自动进行健康检查。以上所描述的,正是本期中所探讨的「数位家庭网路(Digital-home Network)」愿景。


数位家庭网路标准分歧

与数位家庭网路相关的名词,自上一波网路热开始就已不断地出现,如资讯家电(Information Appliance,IA)、网路家电等等,但大都雷声大而雨点少。为何应用上的创意丰富,实际的进展却相当有限呢?一个很重要的理由就是与家庭网路相关的标准实在太多,例如HomePlug、WiFi(802.11)、HomeRF、Jini、LonWorks、HomePNA、HAVi、蓝芽、X10、CEBus、UPnP等等,请参考表一。


表一 家庭网路相关组织与网站
名称 定位 网址
DHWG 数位内容在视听家电与资讯设备间的共通性 http://www.dhwg.org
OSGi 建立一套开放服务的闸道器标准 http://www.osgi.org
EchoNet 家电产品连网的设计规范 http://www.echonet.gr.jp
UOPF 让数位家电能透过家庭内部网路及网际网路互连 http://uopf.org
HomePlug 让设备以电源线上网互连的标准 http://www.homeplug.org
HomePNA 让设备以电话线上网互连的标准 http://www.homepna.org
WiFi 无线区域网路(WLAN)标准 http://www.wi-fi.org
Echelon (LonWorks) 家电设备控制网路标准 http://www.echelon.com
HAVi 家庭影音内容互通性标准 http://www.havi.org
Jini 以Java为基础的开放网路服务架构 http://www.jini.org
CEBus 网路家电连线标准 http://www.cebus.org
制表:HOPENET科技月刊编辑部,2004年5月

这么多的标准若没有办法整合,也就形同没有标准,因此业界逐渐认清结合资源的重要性,并取得以下的发展共识:


  • 1. 遵循开放的标准:由于没有一家厂商能够开发生产所有的软、硬体产品,因此,惟有遵循开放的标准,才能够专注于自己的业务领域,将产品的品质做到最好,同时又能保证广泛的市场应用性。


  • 2. 选择广泛认可的产业平台:由于家庭网路的解决方案涉及产品的开发厂商、软体供应商和服务供应商,这整个产业链之间必须有密切有效的协同合作,因此,惟有将解决方案建立在一个统一的、得到各方广泛认可和支持的平台,才能保证家庭网路的成功应用与发展。


  • 3. 既然以网路为介面,家庭网路解决方案必须是不受个别平台/作业系统所限制的,这样它才能够在各种资讯、通讯、消费电子和家电用品上实现。


  • 4. 在网路平台上,同时存在许多服务供应商,以及多样的管理对象(包括人与设备),因此必须具备完善的安全性能与一致性。


  • 为了早日实现一个通透的数位家庭网路环境,目前已有多个重量级的家庭网路规格组织相继成立,包括DHWG、OSGi、Echonet、UOPF等,虽然仍未达到一致性的共识,但也算是迈向成功的一大契机,以下将就各个组织做进一步的介绍。



打造数位内容共通性 - DHWG

数位家庭工作组织(Digital Home Working Group,DHWG)在去(2003)年6月才成立,算是家庭网路相关组织中相当年轻的,但其气势极盛,从一开始的十七家创始厂商,在不到一年的时间里已吸引了近百家业者的加入。DGWG的强烈号召来自于英特尔、Sony、微软、HP、Nokia、Panasonic、Philips、三星等八家国际大厂,他们分别代表了资讯软、硬体产业及家电产业,共同的宗旨在于让消费者可以通过有线/无线网路,更轻易地在家中的PC、电视机、STB、印表机、音响、手机、PDA及DVD播放机等设备之间共用数位资讯内容。


目前要让资讯设备与家电设备的内容互通仍大有问题,例如要在电视上看电脑中的影像,或用音响听MP3音乐,还得做种种格式转换,再烧成CD或DVD才能收看或收听,相当麻烦。 DHWG的概念即使要用区域网路(LAN)将电脑与数位家电连接起来,让彼此间能无碍地交换资料和远端操作。


因此,DHWG的主要任务有下列几点:(1)达成数位家庭内各个设备间连结上的通透性;(2)在设备寻找、组态设定与控制上形成统一的架构;(3)媒体格式与串流协定的可互操作性;(4)媒体管理与控制架构的可互操作性;(5)针对用户与设备建立一套可行的认证与授权机制。


DHWG所制定的规格从上(内容)而下(硬体)涵盖了:数位版权管理(DRM)与内容保护、媒体格式、媒体传输、设备寻找与控制、网路协定与实体层网路等六大范畴。该小组预定在2006年时能制定一套完善的可互相操作(Interoperable)的架构环境,因此将在今、明两年间如火如荼的推动各范畴的规范,例如今年首重媒体格式规格的制定,以JPEG、LPCM和MPEG2为必备支援格式,另有数个选择性(Optional)的格式;至于2005年将以IPv6协定与新的802.11e/i无线标准的支援为制定的重点。请参考图一及图二。


此外,微软在今(2004)年年初搭配其媒体中心(Media Center)技术所发表的Windows Media Connect技术,即遵循DHWG所制定的技术指南。该项技术是针对数位媒体接收机(DMR)等业务的硬体厂商提供支援,除支援UPnP(通用即插即用)和HTTP等标准技术外,所支援的媒体格式方面,音频格式?WMA、 MP3和PCM;视频格式?WMV、MPEG-2、MPEG-1和AVI;静态图像格式?JPEG、GIF、PNG、BMP和TIFF。


《图一 DHWG规范架构与进度》
《图一 DHWG规范架构与进度》
《图二 DHWG媒体格式制定策略》
《图二 DHWG媒体格式制定策略》

开放服务闸道器计画 - OSGi

OSGi(Open Services Gateway Initiative) 这个组织是在1999年3月成立的,当初制定OSGi标准的最主要的目的,是要为远端的服务提供者(Service Provider)与本地端的设备(Device)之间提供完整的点对点服务传送解决方案,因此OSGi致力于将各种宽频网路技术与区域网路控制标准结合在一起,以构筑一个开放的服务运作平台,进而使厂商能发挥所能,用户能够各取所需。


《图三 OSGi与相关标准》
《图三 OSGi与相关标准》

在这个平台上,负责内外网路连结的闸道器具有最关键的角色,这些装置包括机上盒(STB)、ADSL数据机、缆线数据机(Cable Modem)、住宅区闸道器(Residential Gateway)等,因此在OSGi标准中最重要的元件就是开放服务闸道器(Open Service Gateway,OSG)规格。虽然OSGi一开始的重点是放在「住宅闸道器(Residential Gateway)」的市场上,但是OSGi规格中定义的开放OSG应用并不局限于此,它可以应用在电信服务产品、内嵌至PDA及行动电话中,或配合个人电脑及其他消费性电子产品来使用。


OSGi的环境强调能提供以下的特性:(1)可靠性:没有高可靠性,大规模的应用终将失败;(2)可移植性:吸引第三方厂商创建新颖的服务;(3) 动态特性:允许根据用户和操作者的需要而进行配置;(4)安全性:保护服务供应商的服务,保证其服务的质与量;(5)伸缩性:可以根据服务的需求配置不同的OSGi框架平台。


因此OSGi的设计有下列优点:


  • 1. 与作业平台无关(Platform Independent):OSGi应用程式开发介面(API)可以在各样的硬体平台及作业系统中实作出来,目的是要让OSG的设计能满足使用不同硬体平台及作业系统市场之需求。


  • 2. 与应用程式无关(Application Independent):OSGi提供标准的应用程式介面,让软体开发商可以借此提供多样化的应用服务。


  • 3. 安全性(Secure):OSGi规格之设计整合了许多不同等级的系统安全特性,从下载模组的数位签署到精致的物件存取控制等,均可配合不同的需求来使用。


  • 4. 多重服务(Multiple Services):在一个具有OSGi规格功能的闸道器上,使用者可以依据个别需要,安装来自不同厂商所提供的服务,使闸道器具有提供多重服务的特性。


  • 5. 多重区域网路技术(Multiple Local Network Technologies):OSGi规格制定的目的​​之一在于补充各种有线、无线网路的规格及资料影音传送等标准之不足,以及强化这些标准的特性。


  • 6. 多重设备存取技术(Multiple Device Access Technologies):OSGi的装置存取开发介面(Device Access API)把UPnP跟Jini整合进来,让用户可从不同的地方透过不同的终端设备,像PDA、GSM手机、笔记型电脑、个人电脑等,来控制家庭网路中的其他设备。


  • 7. 与既有标准相容(Co-existence with Other Standards):OSGi可以应用在各种网路存取协定上,不论是高速或低速,有线或无线的网路架构均可适用。而在应用程式方面,服务供应商可以开发与其他标准相容,例如像符合RFC规格的SNMP网管功能等服务。



当使用者购买了符合OSGi规格的新设备,在安装并连接至家庭网路后,只要上网填一下注册资料,厂商就会把一些叫做「服务包(Bundle)」的东西从远端载入用户的OSG中,未来使用者就可从远端透过用Web浏览器去控制家庭网路中的家用设备。目前加入OSGi的厂商包括了IBM、Motorola、Nortel、Nokia、Philips、Panasonic、Sony、Toshiba、Echelon等,而根据OSGi规格所实作出来的产品则有SUN JES2.0、IBM Websphere等。


再创日本家电王国推手 - Echonet

在网路家电的发展上,身为家电王国的日本,其脚步自然是领先其他国家。早在2002年4月,东芝已开始销售可连上网路的冰箱、微波炉、洗衣机。同年7月,日立家居生活解决方案与松下电器产业也宣布于2003年投产网路家电。这些网路家电的先锋都支援一项标准,也就是“EchoNet”的规格。


加入EchoNet(Energy Conservation and Homecare Network)的主要企业(A级会员)包括:夏普、东芝、日立制作所、松下电器、三菱电机等日本著名家电制造商及东京电力,此外还有近百家电子制造商为该团体的B级会员,从这些名单中不难发现其再创家电王国盛况的强烈企图心。


EchoNet联盟的目标是:透过采用通用的语言、通用的应用和跨平台连接技术,把家电和感测器连接起来,形成可以分享资讯和功能的家庭网路。然后,在此基础上利用卫星、广播、有线电视和ISDN等通讯方式,进一步把电力公司、煤气公司、保全系统、医院和办公室与家庭连接起来,因而形成一个无处不在的网路世界,把公共系统的服务透过网路与家庭连结,实现资讯与功能的共享。用户还可以利用控制终端(如手机)对家电和感测器进行直接控制。


Echonet标准虽包含OSI参照模型的1层至7层的内容广泛的标准,实际上EchoNet只规定了基本的通信约定,控制终端与网路家电间的通信方式没做限制;这样做的目的在于确保EchoNet的弹性,因为家电的平均更换周期为10年,因此即便通信方式发生了变化,支援EchoNet的网路家电也要能很容易地继续连结使用网路。


《图四 EchoNet依OSI参照模型之规格架构》
《图四 EchoNet依OSI参照模型之规格架构》

在EchoNet 3.0版的规格中,为底层传输媒介增加了蓝芽和乙太网,也就是从2.11版的5种(电线、特定小功率无线、扩展HBS用双绞线、红外线、遵照LonTalk的小功率无线)增至7种,该协会表示,此标准还有可能逐渐支援其他的传输媒介。其最新的规格是今(2004)年1月8日发布的3.20版,目前此版本只对会员开放。


无所不在新愿景 - UOPF

近来日本电子业界中的流行话无非「无所不在(Ubiquity)」,这个词来自Sony所提出的「无所不在的价值网路(ubiquitous value network)」,所看好的也是因网路而兴起的电子设备连网趋势。在此风潮下,10家电子厂商和4家网路服务商于今(2004)年2月10成立了「无所不在开放平台论坛(Ubiquitous Open Platform Forum,UOPF)」,其目的在于制订让数位家电能透过家庭内部网路及网际网路互连的标准。


该论坛希望能打造一个“任何人都可以简单、安全地使用” 数位家电的网路环境。具体而言,将实现以下几点:(1)无需进行复杂的设置、任何人都可以连上宽频的“简单设置”;(2)可以简单安全地支付内容及服务使用费的“网路结算”;(3)在网路上可随时简单、安全地将不同设备连接起来的“即时连接”。另外还将研究与服务供应商及内容供应商之间的合作问题。


UOPF将进行相关技术标准的制定、相互连接验证、促进在国内外的普及和联合试验、应用IPv6技术等。预计UOPF最初的标准将于2004年春季敲定,之后,将进行修改及增加标准的作业。如果一切顺利,将于2004年秋季推出遵循新标准的网路服务及设备,并计划在两年后实现预定目标。


目前赞同UOPF的厂商包括:NTT通信、KDDI、三洋电机、夏普、索尼、索尼通信网路、东芝、Nifty、NEC、先锋、日立制作所、松下电器、松下电工、三菱电机,其中NTT通信扮演着最主要的推手角色。 NTT通信在UOPF成立的三天后,随即公布了名为“m2m-x”的网路家电即插即用协定,可实现无论何时何地在经过认证的条件下把任何设备连接到互联网上,并且这个设备可以与同样经过认证的其他设备进行通信。


此外,赞同UOPF的多数制造商也同时参加了DHWG,因此,UOPF也有可能采用DHWG制定的标准。


结论

上述的标准规范组织虽然都以家庭网路为诉求,但各自的著力处却有不同。从区域性来看,大致可分为欧美或日本两大主导区域,其中DHWG以美国资讯大厂如英特尔、微软为主要势力,所著重的规范也在于数位内容在视听家电与资讯设备间的共通性;OSGi也是欧美主导的规格,但如其名,它的重点在于内外网路传输标准的无障碍沟通,也就是建立一套开放服务的闸道器标准。


相较之下,EchoNet和UOPF都是由日本主导的标准组织,而日本确实也具有这样的地位与实力。其中EchoNet定位在家电产品连网的设计规范上,近三年来已有不少的成功应用实迹;最年轻的UOPF则打出「无所不在(Ubiquity)」与「开放平台」的动人口号,但可惜仍未端出确切的架构与作法。


标准的主导一向是产业龙头汲汲营营的目标,因为这关系到庞大的市场收益。然而就更广的面向来看,一个通达无碍的标准更是一个新兴产业蓬勃发展的基石,尤其是在今日的网际网路平台上,开放更是成功的不二法门。因此,不论数位家庭网的愿景多么迷人,我们还是先期待各个规格组织放下私见,密切携手合作吧。


延 伸 阅 读

数位家庭白皮书(Digital Home White Paper)
愈来愈多消费者想透过视厅家电、行动设备或PC来收听、收看数位内容,但他们不想受到设备或地点的限制。本文中说明了DHWG的定位、工作内容与发展规划,企图透过业界合作一步步达成数位家庭的愿景。

网路家电、OSGi与LonWorks技术
想要引入家庭网路的概念与产品,有必要将服务的传输与应用与多样性的内外部网路分开处理,才能有清楚的分层与设计分工。本文中除介绍了网路家电的设计要领,并对闸道层的OSGi及家电控制网路LonWorks规格做了介绍。
EchoNet标准介绍
本网页对EchoNet标准的处理议题、规格范围、发展进度及应用领域等做了简明的介绍。

“闪联”(IGRS)标准将出台,能否超越DHWG?
在中国方面,2004年3月31日闪联标准《资讯设备资源分享协调服务协定标准1.0版》正式提交到中国资讯产业部,此一同样针对数位家庭网路所提出的行业标准,是否会与DHWG打起对台呢?

市 场 动 态
DHWG:实现家电、PC和手机互连
日本EchoNet联盟向亚洲推广其家庭网路技术
日本14家公司设立论坛 制定数位家电互联标准
网路连接新方式 不同物品轻松互联
家电与网路的即插即用将成?现实!
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