主題：寬頻社區暨家庭網路技術之介紹

講師：工研院電通所軸纜與網路視訊部經理　徐宏昇

LAN、WLAN技術帶動家庭網路再次成長

網路在二十一世紀的人類生活中幾乎已成為不可或缺的科技產物，隨著電腦普及率與上網人口的不斷成長，「家庭網路」的概念應運而生，更在寬頻網路技術日益進步的趨勢之下，成為相關產業界與消費者高度矚目的話題；雖然此話題曾沉寂了一段時間，但工研院電通所軸纜與網路視訊部經理徐宏昇表示，在近來有線寬頻上網（如ADSL、Cable Modem）普及化、以及無線寬頻網路（WLAN）技術興起等因素影響之下，家庭網路又再次成為熱門產業。

徐宏昇指出，在目前一個家庭擁有不只一部電腦的趨勢帶動下，消費者建置家庭網路的原因，不外乎對於其四種功能的需求，包括：視聽娛樂、通訊、家庭控制（如資訊家電間的連結、保全功能的監控）以及一般網路功能的分享（如連接網際網路、收發電子郵件、檔案分享等），而其中又以上網功能的分享占最大的比例，但徐宏昇表示，消費者對於多元化視聽娛樂越來越高的需求、以及對家庭保全功能的日益重視，相信將成為未來帶動家庭網路產業進一步成長的主要原因。

寬頻網路到社區與家庭之傳輸技術介紹

《圖一　寬頻網路技術展望》

寬頻網路到社區與家庭的傳輸技術，從過去的類比數據機、ISDN，一直到近來流行的xDSL、Cable Modemu 以及發展中的FTTx（Fiber to The x）、FTTH（Fiber to The Home），皆是隨著時間而朝頻寬更寬、速度更快的趨勢演進；徐宏昇表示，寬頻網路到社區與家庭的傳輸技術目前主要有以下四種，包括PON（Passive Optical Network；被動光網路、無源光網路）、EFM（Ethernet First Mile）、Copper Technology（即ADSL）以及HFC（即Cable Modem）。

採WDM（Wave division multiplexing；多波分工）模式的PON為高頻寬、傳輸距離長、資訊傳輸靈活化的新一代網路傳輸技術，更由於具備了維護成本低（因其室外設備皆為被動元件）、可更接近使用者等優勢，不但比xDSL傳輸技術表現更佳，也有在未來取代光纖網路的龐大潛力。徐宏昇指出，PON又可分為已通過FSAN（Full Service Access Network）組織認證、符合ITU G.983.x標準的APON（ATM PON）與BPON（Broadband PON），以及由IEEE旗下的EFM（Ethernet First Mile）組織所推動的EPON（Ethernet PON）等幾類。首先商品化的APON目前主要是企業用戶所採用，而進階的BPON則提供了影音傳輸的更高頻寬，未來配合VOD（Video On Demand；隨選視訊）功能架構，將成為有線電視業者的一大勁敵。而EPON即為EFM，為符合IEEE 802.3ah標準、可一點對多點傳輸，混合銅線與光纖的傳輸技術；EPON下行架構採Broadcasting的方式，下行則採用與Cable類似的架構，可避免訊息封包的衝突與破碎，是較接近FTTx理想的網路傳輸技術；未來的成長性看好。

以銅線為基礎的ADSL則為現今最普遍被使用的網路傳輸技術，徐宏昇指出，目前台灣地區ADSL用戶已超過百萬，而台灣也是ADSL Modem的主要製造國，出貨量在2001年時有512萬台，全球佔有率為59.6﹪。而又稱為HFC（Hybrid Fiber Coaxial；光纖同軸混合網路）的Cable Modem，可說是與ADSL競爭激烈的對手，台灣Cable Modem的使用者不在少數，台灣廠商在全球Cable Modem代工市場的表現也不俗，以突破、亞旭、金寶為排名前三大的廠商。

家庭網路的傳輸技術與設備

徐宏昇指出，寬頻網路傳輸技術可分為兩個部分來看，一是自網路頭端至社區與家庭的外部網路傳輸技術，另一個即是連接家庭內各種設備的內部網路技術；而在內部網路部份也可大致分為以下四類：HomePNA、HomePlug、Wireless與Ethernet。HomePNA與HomePlug的家庭網路傳輸技術，前者為透過電話線、後者則是透過電源線來連接各種設備，此兩種家庭網路架構雖是利用家庭中現成的線路進行連結，但卻有頻寬小、資料傳輸速率較慢的缺點，比起Wireless與Ethernet技術，未來的發展性較不足。

以Ethernet連接家庭網路的技術目前雖然仍在發展中，但未來遠景可期；在Wireless技術方面，目前雖有Home RF、IEEE 802.11（WLAN）、IrDA以及Bluetooth等多種技術可供選擇，但徐宏昇指出，由於走IEEE 802.11標準的WLAN正在蓬勃發展，不但具備資料傳輸頻寬高、速度快的優勢，成本價格也逐漸降低，未來應是家庭網路無線傳輸技術中一枝獨秀的發展趨勢。

徐宏昇指出，要結合從寬頻網路到社區與家庭的外部網路與家庭內部網路，Home Gateway（家庭閘道器）則扮演了一個重要的角色──從外部網路而來的資訊透過Home Gateway與家庭網路連結，而此時與家庭網路中的各種設備連結的Home Gateway又成為家庭內部網路的控管中心，可將從外部網路接收到的資訊透過以上的傳輸技術，送到家庭裡的每一個角落。

對於家庭網路的未來，徐宏昇認為，在寬頻技術逐漸普及化的趨勢之下，家庭網路的成長潛力應是可以預期的；而目前市場上家庭網路的相關產品與傳輸技術解決方案可說是五花八門，相關廠商與業者除了發展價格成本更低、功能更多元的產品，如何推出讓消費者能自行安裝、使用與維護簡易，並著重資料傳輸安全性的產品，也是提高市場競爭優勢必須考量的相關重點。

主題：家庭網路產品（閘道器）設計之路

講師：德州儀器亞洲區WLAN產品經理　張桂焜

閘道器（Gateway）在家庭網路的架構中扮演著重要的角色，透過閘道器，來自不同網路的資訊才能順利傳遞至家庭網路的使用者面前；德州儀器亞洲區WLAN產品經理張桂焜表示，來自不同網路系統的資訊，彼此間的通訊協定與傳輸標準也許都不盡相同，在此一情況之下，閘道器即是在這些原本不相容的資訊之間，負責翻譯與轉換、過濾的工作，同時閘道器也可以被看成是整個家庭網路系統的管理者。

家庭閘道器的基本型態與功能

隨著家庭網路產業的蓬勃發展，如何設計出最能符合現代要求的家庭網路閘道器，也成為網路產品相關業者考量的重點；張桂焜指出，家庭網路閘道器的型態大致可分為三類：一是以提供家庭娛樂功能為主的多媒體資訊閘道器（Media/Entertainment Gateway），目前英特爾（Intel）已有實際產品的推出；二是提供包括家庭網路資訊自動計量、控管以及家庭保全功能管理、家庭電源管理等多功能服務的閘道器（Multi-service Home Gateway），目前Coactive Network公司也有相關產品的研發；三是主要應用於寬頻網路，屬於較高階多功能取向的Residential Gateway（RG）。而不管是哪一種類型的家庭網路閘道器，其基本的應用不外乎橋接（Bridge）、語音處理（Voice gateway）、資料處理（Data gateway）與視聽娛樂（Gaming/STB）的功能。

家庭閘道器產品設計要點

張桂焜指出，由於家庭網路閘道器是最接近使用者的網路產品，在設計上除了需考量其高靈活度、可升級性等因素，如何降低成本讓一般大眾可以接受，並且讓非專業網路工程師的消費者也能輕鬆安裝、維護，是進行家庭閘道器產品設計時必須特別注意的幾個重點。而無論家庭網路的連結技術的是基本的有線技術（如Phoneline、Powerline、Ethernet等），或是正在蓬勃發展中的無線技術（WLAN），如何將現有的系統與技術（如Cable Modem、xDSL）做一整合，而使家庭網路能完整建構，是網路閘道器產品在進行設計需考量的一大前提。

張桂焜表示，在進行網路閘道器產品設計時，可由以下幾個方面來做產品規格上的考量，一從是家庭中現有的硬體介面配置狀況來看，包括家庭網路的連接方式（採用電話線、電源線或有線電視電纜），PC介面（USB、PCI或Ethernet10/100、IEEE1394），影音設備連接方式（S-VideoI/O、I2S Digital Audio、RGB VideoI/O或Stereo Audio I/O）和無線網路的連接方式（IEEE 802.11a/b/g、Home RF或Bluetooth）；二是家庭網路需串接的各種功能，包括網路管理機制（如Firewall、Share IP等）、資訊家電與保全系統的遙控裝置，以及其他視聽娛樂系統、IP Phone 的使用等；三是家庭網路連接寬頻網路的技術，如光纖、xDSL、Cable Modem或WLAN。

以採用Cable Modem連接網路的家庭閘道器為例，由於其共用纜線分享資源的特性，在閘道器的產品設計上就必須特別考量資訊傳輸安全性的問題；在使用xDSL與WLAN連接網路的家庭閘道器方面，由於市面上的傳輸標準眾多，如何達到各種規格的整合與相容，就成為產品設計上的重要考量。除此之外，張桂焜表示，設計功能更多元、執行速度更快的閘道器固然是未來的發展趨勢，但價格仍會是消費者最關心的一個因素，能夠推出可與不同家庭網路設備簡易連結，成本又低的閘道器產品，才是在市場上取得勝利的關鍵。

《圖二　Wireless Home Networking》

《圖三　家庭網路閘道器設計之功能》

未來趨勢

綜合以上的相關介紹，張桂焜認家庭閘道器的未來設計趨勢，有以下幾個重要的發展方向：首先是在功能需求越來越多元化、網路傳輸技術不斷演進的家庭網路架構中，閘道器產品具備高靈活度與適應能力，將是基本的需求，而把握前面所提到的可擴充性、簡易維護與安裝，以及低成本、省能源等從一般消費者的角度考量的設計要素，是閘道器相關產品廠商不可忽視的重點。張桂焜並特別看好WLAN技術在家庭網路中的發展遠景，相信在WLAN更加普及化之後，可為家庭網路帶來更完善的解決方案。

(整理:鄭妤君)