網(wǎng)絡(luò)傳輸是構(gòu)建智能家庭最重要的基礎(chǔ)設(shè)施，目前，其通訊標(biāo)準(zhǔn)也正進(jìn)入白熱化的競(jìng)爭階段，光是信號(hào)處理和通訊標(biāo)準(zhǔn)就多達(dá)十幾個(gè)陣營。在此，本文將為您介紹主要的標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟與芯片發(fā)展?fàn)顩r。

　　KNX：住宅和建筑控制世界的共通語言

　　KNX是商用和住宅建筑控制領(lǐng)域唯一的開放式國際標(biāo)準(zhǔn)，KNX信號(hào)可以透過雙絞線網(wǎng)絡(luò)傳送，是通過有線IP網(wǎng)絡(luò)或KNX 868 MHz的射頻解決方案。目前，全球有超過100多個(gè)KNX會(huì)員，經(jīng)認(rèn)證的產(chǎn)品達(dá)7,000項(xiàng)。不同制造商生產(chǎn)的KNX產(chǎn)品可以相互結(jié)合，也就是KNX商標(biāo)保證其交互性和互操作性。傳統(tǒng)安裝技術(shù)須花費(fèi)大量人力與成本，然而通過KNX，即可實(shí)現(xiàn)經(jīng)由一只觸控面板，就可控制住宅或各式建筑的所有應(yīng)用。

　　Z-wave：精準(zhǔn)聚焦家庭

　　控制的潛力股Z-wave是專門為遠(yuǎn)距離控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)的低功耗無線技術(shù)，它不同于Wi-Fi和其它IEEE那些基于802.11、專為高帶寬數(shù)據(jù)所設(shè)計(jì)的無線局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，Z-wave的工作頻段大約900兆赫，能避開2.4GHz以上的系統(tǒng)，提供小數(shù)據(jù)封包更高的傳輸速率(高達(dá)100Kbps)，而且低延遲。

　　因此，Z-wave很適合應(yīng)用于嵌入或改造成家用電子產(chǎn)品、設(shè)備和系統(tǒng)，如照明、小區(qū)門禁、娛樂系統(tǒng)和家用電器的低功耗RF無線電。就像是提供一種簡單而可靠的方法，以無線方式控制家中的電燈和電器。

　　Z-wave使用的路由協(xié)議是源路由(Source Routing)，在源頭發(fā)出封包就可以直接在封包內(nèi)指定詳細(xì)路由的路徑，省去每個(gè)節(jié)點(diǎn)花在路由上的資源。同時(shí)，它也將自己的產(chǎn)品與Windows系列產(chǎn)品結(jié)合，讓設(shè)計(jì)者可以在更人性化的操作環(huán)境下快速開發(fā)產(chǎn)品。

　　Z-wave是由丹麥公司Zensys一手主導(dǎo)的無線組網(wǎng)規(guī)格，其聯(lián)盟的成員都是已經(jīng)在家庭自動(dòng)化領(lǐng)域有現(xiàn)行產(chǎn)品的廠商。截至2013年，已有超過160個(gè)全球制造商支持Z-Wave，美國、歐洲和亞洲都已出現(xiàn)許多相關(guān)的消費(fèi)性和商用性產(chǎn)品。

　　最令人矚目的是主要芯片供貨商Sigma Designs的動(dòng)向。不同于ZigBee模塊可以透過多家不同的芯片大廠取得，Z-Wave只能通過Sigma Designs的芯片。該公司最新推出的500系列平臺(tái)，為Z-Wave做了一些升級(jí)，包括傳輸速率提升達(dá)100kbs、4倍的閃存、設(shè)計(jì)功耗也更低、OTA升級(jí)、增加RF頻道等。

　　Z-Wave聯(lián)盟和Sigma Designs之前共同推出了一項(xiàng)名為Z-Wave Plus的技術(shù)認(rèn)證計(jì)劃。Z-Wave聯(lián)盟主席Mark Walters表示，Z-Wave Plus旨在幫助客戶識(shí)別那些采用Sigma Designs Z-Wave平臺(tái)(500系列)的產(chǎn)品，也確保Z-Wave Plus產(chǎn)品能充分利用新一代平臺(tái)提供的全部增強(qiáng)功能，這些新功能對(duì)于布建家庭監(jiān)控服務(wù)有更多好處，例如安裝更簡便、求助電話更少、更快推向市場(chǎng)等。

　　Sigma Designs的下一代平臺(tái)，將會(huì)包括一個(gè)新的Z/IP特性和ZIPR網(wǎng)關(guān)。前者是能將IP協(xié)議命令與Z-Wave命令相互轉(zhuǎn)換的軟件引擎，后者是經(jīng)濟(jì)型網(wǎng)關(guān)的參考設(shè)計(jì)，它可以將任何Z-Wave的設(shè)備賦予一個(gè)IP地址和所有IP服務(wù)。這些突破性的功能將可望進(jìn)一步鞏固Z-Wave在智能家庭與物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的應(yīng)用地位。

　　G.hn：革命性的智能家庭聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

　　G.hn是國際電信聯(lián)盟(ITU-T)認(rèn)定的“家庭連網(wǎng)”正式標(biāo)準(zhǔn)，其整合家中既有三種有線傳輸接口——電力線(Power Line)、同軸電纜(Coaxial Cable)及電話線(Phone Line)，等于是將每個(gè)家庭既有的線路整合為一個(gè)強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)傳輸架構(gòu)，讓智能家庭的布建擁有更好的基礎(chǔ)建設(shè)。

　　在G.hn的制訂過程中，由于必須滿足電話線、電源線和同軸電纜三種傳輸介質(zhì)，而電源線是其中最為復(fù)雜的一塊，因此，G.hn的技術(shù)實(shí)際上是以電源線技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)一步擴(kuò)展的。

　　G.hn擁有諸多特色。如兼具高速與穩(wěn)定的傳輸表現(xiàn)，除了可支持各種多媒體娛樂應(yīng)用，傳輸高畫質(zhì)影像(如3D 及Ultra HDTV)之外，更適合用于不間斷傳送安全監(jiān)控?cái)z影機(jī)的影像畫面等。

　　同時(shí)，它也具有很好的獨(dú)立性與互操作性，兩戶家庭之間的電力線不會(huì)互相干擾，而且，即使采用不同廠商連網(wǎng)架構(gòu)與芯片設(shè)備，仍舊能夠互相搭配、順暢運(yùn)作。

　　而也因?yàn)镚.hn屬于開放式平臺(tái)，所以相較于其他傳輸陣營，目前獲得較多芯片供貨商的支持。目前有推出G.hn傳輸芯片的主要供貨商有芯盟科技(Sigma Designs)、邁威爾(Marvell)、領(lǐng)特(Lantiq)，臺(tái)灣則有義傳科技(METANOIA);另外，包括意法半導(dǎo)體(ST Microelectronics)、德州儀器(Texas Instruments)都積極布局，連博通(Broadcom)去年也透過購并Gigle Networks獲得電力線傳輸技術(shù)，一腳踏進(jìn)G.hn相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)，G.hn未來的潛藏商機(jī)可見一斑。

　　G.hn起初由Intel發(fā)起，此后ITU負(fù)責(zé)制定，目前則由Home Grid Forum推廣。其中，Marvell因?yàn)閾碛袃?yōu)異的基礎(chǔ)軟硬件整合技術(shù)，因此率先通過Home Grid Forum的認(rèn)證，也是首家已針對(duì)網(wǎng)通廠量產(chǎn)的G.hn芯片供貨商。

　　另外，Marvell產(chǎn)品擁有高達(dá)1Gbps的有線傳輸速率，此外，該方案還具備多重輸入/多重輸出(MIMO)功能，以及TR-069遠(yuǎn)程管理與維護(hù)技術(shù)，可幫助電信運(yùn)營商對(duì)遠(yuǎn)程電力線產(chǎn)品進(jìn)行有效監(jiān)控。因此，包括美國AT&T、西班牙電信、新加坡電信、中國電信和中華電信等全球重要電信商，目前也都已表態(tài)將采用G.hn技術(shù)。

　　值得注意的是，來自臺(tái)灣的義傳科技也名列全球三大G.hn芯片供貨商之一，不論是在G.hn系統(tǒng)公板、發(fā)展與驗(yàn)證工具、固件與軟件開發(fā)平臺(tái)皆一應(yīng)俱全，能讓客戶在最短時(shí)間內(nèi)開發(fā)出電力網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)橋、家庭網(wǎng)關(guān)裝置等，2013年，他們也呈現(xiàn)了離散調(diào)變(Discrete Multitone，DMT)和模擬前端(AFE)芯片的展示。

　　至于最早設(shè)計(jì)出全球第一款支持G.hn標(biāo)準(zhǔn)SoC芯片的Sigma Designs，在G.hn over power line的傳輸部分，除了能夠利用ClearPath Extrem技術(shù)，將電源地線作為MIMO通道，藉此拓展覆蓋范圍、提高網(wǎng)絡(luò)抗干擾性，增加數(shù)據(jù)傳輸率，還支持包含G.hn、HomePNA和HomePlug AV及其對(duì)應(yīng)傳輸介質(zhì)(電源線、同軸電纜和電話線)的自動(dòng)檢測(cè)，大大提升設(shè)計(jì)產(chǎn)品的方便性。

　　智慧電表IC商機(jī)各路搶

　　根據(jù)IHS針對(duì)全球智慧電表市場(chǎng)的最新調(diào)查報(bào)告顯示，2013年智能電表的年出貨量估計(jì)為8,200萬臺(tái)，而2014年至2017年，全球數(shù)量甚至?xí)^上億臺(tái)。尤其是中國市場(chǎng)，還有大量建置基礎(chǔ)設(shè)施的空間，包括老計(jì)量系統(tǒng)的替換，以及涵蓋全國的持續(xù)性檢修，估計(jì)光在這個(gè)單一市場(chǎng)，就能創(chuàng)造出超過4億個(gè)智慧電表的建置端點(diǎn)。

　　所謂的“智能電表”，實(shí)際上涵蓋了一系列的功能。最基礎(chǔ)的電表只是透過RF或電力線通訊(PLC)傳輸，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程讀取數(shù)據(jù);更高階的電表則是能夠透過應(yīng)用程序，實(shí)時(shí)提供用戶最新的使用情況和價(jià)格;最先進(jìn)的設(shè)計(jì)還可以提供負(fù)載管理。

　　雖然功能有明顯差異，但對(duì)于更先進(jìn)的計(jì)量基礎(chǔ)設(shè)施(AMI)和自動(dòng)抄表系統(tǒng)(AMR)來說，其應(yīng)用和市場(chǎng)商機(jī)都類似于心電圖市場(chǎng)，因此，對(duì)于既有的模擬芯片供貨商來說，同樣都可定義為心電圖市場(chǎng)的相關(guān)應(yīng)用。

　　智能電表的IC商機(jī)主要存在于三個(gè)部分：一是模擬前端，負(fù)責(zé)處理與讀取數(shù)據(jù);二是通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，讓電力公司與當(dāng)?shù)囟它c(diǎn)之間溝通;第三部分則是其他加值功能，例如備用電池、顯示和實(shí)際電源線偵測(cè)器等。以上這些技術(shù)與成本，大部分都已經(jīng)包含在電表本身，同時(shí)智能電表必須堅(jiān)固耐用，經(jīng)得起15至20年的考驗(yàn)。

　　旺玖科技即是在這部分有顯著成績的臺(tái)灣IC設(shè)計(jì)廠商，它的家庭電源監(jiān)控IC可以精準(zhǔn)地測(cè)量超過30種不同的電力信息，提供用戶用電的參考依據(jù)，其電源保護(hù)芯片更是已經(jīng)獲國際大廠商的認(rèn)證，并成功搶進(jìn)中國及印度兩大市場(chǎng)，目前正持續(xù)性供貨中。

　　另一個(gè)積極的領(lǐng)導(dǎo)性IC供貨商ST則于2013年11月發(fā)布業(yè)界首款功能完整的智能電表SoC STCOMET10。

　　STCOMET10采用獨(dú)一無二的模塊化和整合化混合信號(hào)設(shè)計(jì)，能在一顆芯片上具備整合高精準(zhǔn)度測(cè)量能力、靈活的可編程處理功能和電力線通訊系統(tǒng)，最特別的是，它具有先進(jìn)的防盜電安全功能，能充分滿足智能電表的設(shè)計(jì)需求。

　　STCOMET10除了整合閃存和基于ARM Cortex-M4的應(yīng)用處理子系統(tǒng)，還具有高精準(zhǔn)度的3信道模擬數(shù)字電表測(cè)量前端和安全引擎。另外，也可支持包括多協(xié)議管理專用的可完全編程的PLC信號(hào)處理引擎，以及未來的新協(xié)議，這不但能簡化智能電表設(shè)計(jì)，縮短產(chǎn)品上市時(shí)間，還能大幅降低組件使用量和和材料成本。

　　未來，隨著組件大廠商技術(shù)持續(xù)發(fā)展，智慧家庭市場(chǎng)也將加速升溫。