UPnP連結數位家庭的夢？

在家中的網路基礎建設事實上已經開始發生變化，住宅的四周所見之處都是基於網路設備及服務的類似電腦平台，各種不同的設備將滿足人們對於隨時隨地取得所需的資訊和服務的需求，所以未來數位家庭的夢想可以簡單說是Connecting everything 及Computing everywhere這兩件事，而本文主要所談的就是Connecting Everything。

數位家庭的關鍵瓶頸 － 互通

這個數位家庭的夢面臨許多困境，譬如：產品之間相互連接的問題，安裝與使用的簡單化、私人資訊的隱私性問題，在一般的企業環境下，由於有專業的MIS人員來負責網路的問題，所以並無太大問題，但是今天在家中可能一個老公公或是一個青少年就要來管理數十個甚至數百個家中的設備或是控制節點（譬如：燈光、溫度、智慧家電等），這時問題就會產生。

而這個數位家庭的家庭網路的連結回歸於IP的通訊協定之下來思考，這個網路勢必將是非常容易安裝及設定的，不論是電源線、電話線或是Ethernet Cat 5或是其他任何的傳輸媒介，只要插上插座然後產品（設備）便能自動成為網路環境中一個提供服務的產品。

什麼是UPnP

UPnP（Universal Plug and Play）是一項在IP網路上實現即插即用的開放型協議的點對點技術標準，它是一種Web Base的通訊協定，使用TCP/IP、HTTP、XML以及SOAP（Simple Object Access Protocol）等目前通用的標準，一同構建UPnP平台，因為它保持在通訊協定執行層次上，所以實體層是什麼傳輸媒介，UPnP都可以支援；如：電話線、RF、紅外線、Ethernet或IEEE 1394。

此外，UPnP不需要太高的硬體資源，亦不需因為增加UPnP的功能而增加太多的成本，所以與UPnP相容的成本是非常低的；譬如說：TCP/IP Stack大約在只需要35K bytes的大小的X86程式碼，嵌入式的HTTP網頁伺服器大約只要25K bytes的大小的X86程式碼。

目前UPnP所規範出來的規格有七種：（1）Internet Gateway（2）Media Server（3）Media Reddener（4）Printer（5）Scanner（6）HVAC（7）Basic Device。目前會員約有四百多家，顯現廠商之關注程度。

UPnP的應用領域

以上都是針對技術的部分深入探討，接下來要分析UPnP將會在哪些領域中有哪些應用，並分成以下四個領域，依序分別是：閘道器、影音視訊、電腦周邊及家庭自動化。

家庭閘道器或SOHO Router

大多數的閘道器及路由器目前都使用了NAT技術（Network Address Translation），讓家中的多台電腦分享上網頻寬、檔案分享等。但使用NAT技術的同時，許多人都抱怨一個關鍵問題："一個外部IP無法同時讓家中的使用者同時使用多人連線遊戲、網路電話及VoIP等應用"，主要原因是因為這些應用多半需要一個外部的IP，所以在NAT下的使用者，一般來說都無法兩人以上同時使用這些應用。而內建UPnP的家庭閘道器或路由器將可以在「共用一個外部IP」的前提下解決這個問題，其關鍵技術就是以下介紹的UPnP NAT Traversal。

UPnP NAT Traversal

NAT Traversal解決方案是UPnP IGD（Internet Gateway Devices）Working Committee，為了解決單一外部IP無法使用Internet多人對戰、視訊、監控或是VoIP等相關應用下所制訂的IGD的規範。目前市售的頻寬分享器（SOHO Router）只要該公司有提供軟體升級，即可使原有的Router擁有這個功能。

市面上Router相關產品已經導入UPnP功能的廠商有Buffalo、Corega、Creative、Elecom、Fujitsu、D-Link、MultiTech、Netgear、Zyxel、SMC、Hiwest Plant、I-O Data、Linksys、Melco、NEC、PCI、Trend Micro、Yamaha、NTT等。

《圖一　UPnP NAT Traversal應用／資料來源：UPnP，Microsoft，Tom's Hardware，資策會MIC整理（2004年3月）》

分析這方面的應用，其最大影響是「開啟消費者對未來服務的接受大門」及「降低服務業者對家庭導入語音、影片及遊戲的門欄」，因為UPnP在IGD方面的應用並不需要使用者去設定網路、不需設定NAT及安裝需要啟動新設備的軟體，並且可以自動、即時設定安裝網際網路的應用。但值得注意的是"允許多人連戰遊戲、視訊等應

用的UPnP NAT Traversal"，因為部分high port的開放，也導致駭客可能入侵的問題。

在Audio及Video方面的應用

UPnP Discover機制中允許不同傳輸網路媒介上的AV設備共同成為一個UPnP的網路；不同傳輸媒介包括IEEE1394、USB、Bluetooth、802.11、Ethernet、Power line等，UPnP同時也使用Meta-data及Content服務來找尋多媒體內容，譬如：讓家居使用者能夠在電視機上觀看數位相片或在透過傳統類比音響聽MP3數位音樂等。在UPnP AV的架構中支援所有目前通用的媒體種類。

《圖二　UPnP在Audio及Video方面應用／資料來源：資策會MIC（2004年3月）》

這方面應用的最大影響是「驅動PC與CE兩端產品在影音方面的融合」，主要是內容數位化後驅動設備數位化的趨勢導致，消費者需要影音內容，且很容易透過家庭網路從一個家中設備連到另一個家中設備，任何類型的資料流或傳遞的通訊協定及任何的多合一目的的伺服器、轉送器等都可以被容納在UPnP網路中，而UPnP的控制功能提供了豐富、容易使用的介面，讓家居使用者很容易管理與創作自己的影音視訊內容。

電腦周邊

UPnP在電腦周邊的應用上無須安裝、再做網路資源分享，或是手動去連接這個網路（不需要任何網路的知識），就可以自動發現相關的設備，譬如：印表機、掃描器等等，發現後便直接加入網路中成為公用設備。

《圖三　UPnP在電腦周邊的應用／資料來源：資策會MIC（2004年3月）》

電腦週邊應用的主要目的是「降低廠商對用戶之服務支援」，在多台電腦趨勢下所興起的家庭網路，將衍生出這些周邊因網路的複雜性而產生的客戶服務問題。除此之外，UPnP也將同時讓許多不同種類的設備（Pocket PCs、Web Tablets、Smart Display等）方便地印表或使用相關周邊設備。

家庭自動化

分析UPnP這方面的應用，未來可能在「家庭能源管理」及「家庭環境控制自動化」這兩方面產生變化，主要是因為Utility Service（公共事業服務）差別定價的趨勢，從最近兩年的G7高峰會議中針對這方面議題的詳細探討，可知全球電業自由化及其他Utility服務公司的民營化趨勢是確定的。

而未來在公共事業自由競爭下，將出現許多不同時段差別定價，廠商絕對有能力為每一戶家庭做分析報表，此時會影響的不僅是能源使用的最適化，甚至會影響家用設備的產品設計，譬如說深夜洗衣服的價格與白天洗衣服的價格不同時，此時需求就被創造出來，而廠商就需要設計能夠scheduling及遠距控制的洗衣機，此時UPnP及次網路協定的應用就可派上用場。

而在環境自動控制方面，譬如說：設定溫度的自動化可以節約能源，或是根據室外的溫度來調節室內的溫度；家中智慧家電的設定與PC中的應用程式之同步化應用；啟動安全的遠端控制並透過控制UPnP機制下所連結的設備，提供更多元的應用服務，這一點對於製造商而言需要在現有的產品及Internet服務方面拓展新的功能，而未來隨同新的商業模式、軟體及服務，將提供更多商機。

《圖四　UPnP在家庭自動化應用／資料來源：資策會MIC（2004年3月）》

MIC觀點

IP及Non-IP網路的連結創造“Seamless Integration"

未來Digital Home在技術方面面臨的最重要問題，將是PC、CE、Network，甚至是Mobile產品間資料的互通問題，無法互通將使得市場無法普及，許多大廠已經針對這點開始發展許多解決方案，而其中最麻煩的是，家中設備的MCUs（Micro Control Units）大多在8 Bits以下，但在資料互通中，最常見的就是TCP/IP及HTTP這兩種協定，而TCP/IP卻又不能與8 Bits MCUs互通，這就造成PC與CE兩類產品無法互通的問題；連帶使得市場無法普及，應用與服務無法開發。

UPnP + Subnet（SCP or LonWorls）的開發就是要解決這樣的問題，UPnP負責將IP基礎的網路設備全部連結起來，而Subnet負責將CE端的非IP基礎的網路設備連結起來，中間再透過一台PC（扮演閘道器功能）、STB或是Bridge，為這兩大塊原本互不來往的設備架起互通的橋樑。

如果說當年PnP的推動帶來了USB相關的龐大商機，那麼UPnP的推動除了在閘道器、影音視訊、電腦周邊及家庭自動化等四個領域中的商機外，其背後最大的商機或許是Web Service，因為互通之後更可以靠閘道器對外聯絡，且能仰賴HTTP，透過廣域網路與Internet來連結，以便達到控制、回饋或是影音娛樂、資料分享等目的，而後更可將Internet的許多商業模式及應用服務帶入家庭之中。

UPnP 發展取決於規模

UPnP主要的優點是，它是一種單純資料傳輸的通訊協定，保持在通訊協定的的執行層次上，而不影響原有產品的設計，讓原本各個領域的廠商能自由地發展他們原有的產品，並能採用目前最重要的TCP/IP通訊協定及HTTP等通用標準，保證不會移除任何原有的程式控制碼，因此可說是只在通訊協定的層次做相容，而無關於原有的作業系統、程式編碼環境、語言等層次，UPnP可望成為各種產品之間的互通界面。

但UpnP的主要缺點是它幾乎不管任何層次的安全議題，譬如：未經允許的存取連結，只要UPnP網路中有設備插上網路孔，基本上沒有繁瑣的檢查就直接讓該設備接入，這樣做的原因是要讓網路管理及設定的問題單純化，但這樣的設計有利也有弊，未來廠商要在規劃一些Internet的服務，或是產品本身需要直接透過Internet取得服務時，或許會因此而使得網路安全出現漏洞。

UPnP的設計主要在解決互通的問題，假設只有單獨一台DVD播放機加入了UPnP的功能的話，實際上並無太大益處，必須同時有其他產品也擁有UPnP功能才能互通，產品的網路功能也才能彰顯；所以在產品銷售上，初期UPnP並無法對廠商帶來明顯的助益，但也由於加入UPnP功能的成本並不高，使廠商在原有產品上新增UPnP功能時不用承擔風險，就長遠而言，這個數位家庭關鍵技術的確有助於實現Connecting Everything的夢，其後續發展值得我們繼續關注。

(作者現為資策會資訊市場情報中心產業分析師)

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