引:家庭网络主要的功能在于提供一个可让各类家电设备相互交换控制及影音资料的环境，想要满足这项需求，这类家庭网络应要具备可以实时地传送大量影音资料、网络本身能够自行组态与管理、支持随插即用、同时建构成本又低廉等特性。
在全球PC成长逐渐趋缓后，国际间知名的IT业者无不开始觊觎家电用品这块更大的饼。大家所看准的，都是下一波的信息战场将会从个人计算机端延烧到整个客厅之中。家庭网络主要的功能在于提供一个可让各类家电设备相互交换控制及影音资料的环境，想要满足这项需求，这类家庭网络应要具备可以实时地传送大量影音资料、网络本身能够自行组态与管理、支持随插即用、同时建构成本又低廉等特性。其实早在4、5年就曾经掀起过一阵家庭网络热潮，但当时的相关传输标准与技术尚未成熟，而在一些旧标准无情地遭到淘汰的同时，新的架构也持续地被提出来讨论。
英特尔执行长贝瑞特便于去年(2003)8月与联想总裁杨元庆共同宣布于北京成立家庭网络研究中心，针对运算与通讯间相融合的关键技术进行研发，并共同推动数字家庭网络平台。明基董事长李焜耀也表示IT与家电的整合已是大势所趋，加上电视早已成为是客厅的中心，所以电视机数字化后，必将成为IT与家电业者争夺的主战场。
面对各IT业者的来势汹汹，传统的家电大厂也不是坐以待毙的羔羊。据日本经济新闻报导，日商三洋电机、大陆最大家电厂海尔集团与南韩三星电子也于日前决定将共同制定家庭网络(Home Networking)技术规格。此外，由包括SONY、惠普、夏普等17家重量级电子业者所组成的数字家庭工作团体(Digital Home Working Group, DHWG)，目前也在规划制定家庭网络的共通标准，便于让产品能透过家庭网络互通。本文将整个家庭网络的技术分成两个部份来介绍，第一个部份介绍的是底层的传输技术，而第二部份则是针对上层的标准应用接口来做说明。
家庭网络底层传输分为实体与无实体两类技术
底层的传输技术分成需实体连结与毋需实体连结两类，需实体连结的技术像是透过以太网络、电话线、电源线、IEEE1394以及USB 2.0来交换数据，无需实体连结的则包括蓝芽以及802.11等相关标准，在此略述如下，希望可以给读者大致的概念。
Ethernet以太网络
使用Ethernet来建构家庭网络，最大的好处在于其已被广泛应用于学校及办公室中，并可在10Mbps到100Mbps提供相当可靠的传输。缺点是架设网络时施工不便，须要另外做线路布局。
电话线
电话线可以说是目前全球分布最广的网络，所以若能使用电话线为基础来建构家庭网络将可以省去额外配线的麻烦，而许多家庭现在也是透过电话线路来连接网际网络，在目前的技术下，利用电话线来传输资料速率已可达128Mbps。
电源线
利用电源线来传输资料是属于比较新的观念，以目前HomePlug标准来说，其传输速率已可达14Mbps。由于任何家庭中一定都会配有电源插座，所以如果可以利用电源线来做数据的传输显然会是项不错的选择。
IEEE1394
IEEE1394是一项传输速率可达400Mbps的传输标准，其传输距离约为4.5公尺且支持随插即用与热插拔的功能。它可以将电视机、录像机、摄影机、音响等各式家电连接到计算机系统上，使得PC与家电用品间能用更简易的方式直接的交换资料。
USB2.0
USB2.0对于高速设备可提供高达480Mbps的数据传输率，而USB OTG(On-The-Go)的技术更使得新一代USB接口得以摆脱主从架构，进而具备独立运作能力。由于其建置成本较技术功能相似的IEEE1394来得低，所以一般预期将对IEEE1394标准造成相当大的威胁性。
蓝芽
蓝芽技术现在已经成为IEEE 802.15的国际标准，其传输范围在10～100公尺之间，在数据传输上可提供下载723.2kbps及上传57.6kbps的非对称性传输速率或433.9kbps的对称性传输速率。针对语音传输的部分，则可提供约64kbps的传输速率。目前大多数蓝芽的应用商品都集中在语音方面。
无线局域网络
目前无线局域网络的主流标准为IEEE 802.11b，其传输范围约在100公尺，可提供11Mbps的传输速度，而较新的版本802.11a的传输范围约为80公尺，可提供54Mbps的传输速度。近年无线通讯的发展相当快速，价格也迅速下滑，对于居家使用者来说，无线局域网络的技术将可省去接线的麻烦。
家庭网络应用接口标准
光有底层的传输技术而少了上层的共同接口标准，仍无法打造一个完整的家庭网络环境，在这个部份中，笔者将针对目前主流的上层应用标准来做介绍。其中像HomePlug、HomePNA、HAVi这几个标准当初是针对特定传输实体来做设计的，而UPnP、Jini、Echonet、SCP、LONWORKS这几个则是希望在各类传输环境中都能被实现，以下便对这些接口标准加以说明。
HomePlug Technology
HomePlug标准是利用电源线来做数据传输的媒介，使用电源线作为家庭网络传输媒介的好处在于可省去安装额外线路的麻烦。它不仅在全球任何地方都存在，同时也省去像无线网络须要布置多个access points的缺点，让家电用品更容易具备网络的功能并使用现存的电源讯号来做通讯。
受限于电源线本身高噪声、讯号衰减快速的特性，电源线的传输速率一直无法大幅提升，再加上没有一个统一的标准，因此这项技术长久以来没有受到太多的注目。这个情形一直到2001年底，由电源线家庭网络联盟(HomePlug Powerline Alliance)制定出了第一代电源线家庭网络的标准HomePlug 1.0后才开使转变。在HomePlug 1.0的版本内结合了精确的Forward Error Correction(FEC)、Interleaving Error Detection以及Automatic Repeat reQuest(ARQ)等技术来确保通讯品质的完整，并提供高达14Mbps的传输速度。同时为了考虑到与现有网络的兼容，底层所使用的是与CSMA/CA相似的MAC层通讯协议。另外还透过56bits的DES加密标准来维护信息之隐密性。图1中所展示的就是一种具有USB接口的HomePlug网络连结设备。
HomePNA
HomePNA(Home Phoneline Network Alliance)是一项利用电话线来进行数据传输的技术，它可以被用于建构快速且可靠的区域性网络。就HomePNA 3.0来说，速度已可达128Mbps，同时在新一代的规格之中，其针对实时性资料增加了更强大的QoS功能，使得它目前以可适用于多媒体影音资料之传输。
使用HomePNA来建构家庭网络的优点在于可利用现有的电话线来进行数据传输，并具有高度的可移植性。任何已具有电话线路的环境，只须在现有家电上外加转接盒，便可以快速地建立起家庭网络而无须额外的布线。图2便是透过HomePNA接口来连结家中PC、Note Book以及各类家电的示意图。目前全球已约有150家厂商提供相关的服务让你可以用最低的成本来将各类家电连结起来。
HAVi
由8大家电业者包括Hitachi、Matsushita、Philips、Sharp、Sony、Thomson、Toshiba等共同倡议的HAVi(Home Audio/Video interoperability)，此标准最初是建立在IEEE1394(FireWire、i-LINK)的通讯接口之上，它想要解决的问题在于如何透过一个共同的通讯接口，让不同厂商所制造的家电能得到无接缝的连结，增进各项影音产品间彼此的互助性，提供如播放、录制、回放等功能；同时在HAVi内提供了一个叫做HJA(HAVi Java APIs)的程序设计接口来支持JAVA程序设计，它能让各样产品能轻易地连结上网络执行多项网际网络功能。HAVi的优点在于提供了与平台无关的HAVi标准以及HAVi API来设计产品，另外透过IEEE1394的接口能享有随插即用的方便性，同时，藉由相同的接口标准可让自家产品与不同制造商所生产的产品进行互动与整合进而创造新的商机(图3)。
UPnP
UPnP通讯协议所提供的是一个无所不在的端对端(Peer-to-Peer)网络连结，其所定义的是一个结合TCP/IP的开放式网络架构与网际网络。使用者不论是在家庭、办公室或是其它任何场所，都能在不同设备间发出控制讯息或进行数据传输，让PC与其它的网络家电以及无线设备得以进行沟通。这项技术具有下面几项优势：
1. 与传输媒介无关：它可以在电话线、电源线、以太网络、无线网络以及IEEE1394等各种传输环境下使用。
2. 与系统平台无关：任何操作系统均可提供UPnP的技术服务。
3. 以现有的网络架构为基础：它是一个建立在TCP/IP、UDP、HTTP以及XML之上的标准。
4. 具可扩充性：各家厂商可于其上建立自己的其它加值服务。
UPnP的技术主要是针对家庭网络、局域网络，以及小型办公室网络所设计，它所提供的是一种可以不用进行组态设定，便能自动加入网络群组取得IP位置的通讯标准。透过这项技术可使刚连结上网络的设备发出讯息告知其它设备自己的存在以及其所具有的功能；同时，刚加入网络的设备也可透过UPnP技术来得知其它设备的存在以及它们的功能，藉以达到资源共享的目的。图4是笔者于去年摄于Computex展，一个支持UPnP功能，可以透过网络来分享远程PC内部的影音资料并拿到电视上播放的Media Adapter。
Jini
Jini是由具有Java优势的升阳计算机订定的中介软件，其本身是由一套应用程序接口(API)与网络通讯协议所组成，它当初被制订的目的，在于协助包含不同服务的分布式系统进行整合，这边所指的服务可以是处于该分布式环境内的任何一种设备所具有的功能。这个服务可以是一个硬设备、软件程序、或是通讯管道甚至是由使用者本身来提供的服务。举例来说，一个支持Jini技术的随身碟所提供的就是一项储存的服务。一个打印机提供的就是打印的服务。透过Jini技术的连结可以让该环境内的任一客户端来使用它们的功能以达到某些目的。
Echonet
Echonet(Energy Conservation and Homecare Network)，是由日本厂商所主导建立在HBS(Home Bus System)标准之上的家庭网络技术，当初的目标，是想要建立一套可以立即应用到家庭之中、毋需重新布线、同时又可以控制各种家电的技术。这项技术具有以下特点：
1. 可应用于无线传输技术以及现有电源线来建构家庭网络，把须要做的改变降到最低。
2. 可让不同品牌制造的产品相互沟通。
3. 支持随插即用使得任何人都可以随时加入或移出设备。
4. 可与网际网络相连。
在Echonet架构下，每一个独立局域网络都称为domain，不同的domain之间需要透过Echonet网关器来连结，而一个domain之中又可以包含数个不同的system，每一个system都是由可互相传递讯息的controller与device来组成，Echonet标准允许不同的system拥有相同的controller或是device。
Echonet domain内包含了A与B两个系统，当中的device可能属于其中之一或同时属于两个system。两个system内皆有controller负责控制与监测，系统内的device除了能跟controller做沟通外，彼此之间也可以做讯息的交换。
SCP
SCP(Simple Control Protocol)是由微软主推与UPnP搭配的一项家电控制技术，有了这项技术能让制造商能更轻松地开发出支持UPnP的家电并透过低速的网络进行沟通。SCP这项技术具有以下优点：
1. 针对低速传输的环境做出最佳化的通讯协议设计。
2. 可自动察觉新加入的网络设备。
3. 毋需透过中央掌控的机制管理，是一种以端 对端为基础的网络架构。
4. SCP设备可透过简易的转换接口来跟上层的UPnP协议进行整合
5. 可建立在电源线、红外线、无线电波等各类传输实体之上。
6. 可与CEBus 及X10等同类电源线传输协议共存。
在SCP网络下的每个SCP设备都能提供一或数个不同的服务，当中的每一个服务都是由一些属性与相对应的动作来组成。而属性是用来描述某个服务目前的状态以及动作的改变等。SCP设备在相互合作时会透过散布跟自身相关属性与动作的讯息来做沟通。同时透过讯息的交换也可以存取到其它设备的属性与动作。讯息是SCP设备在做沟通时最基本的单位。它们透过讯息来设定、查询别的设备，允许对方使用服务，发出属性改变通知等。
LONWORKS
LONWORKS是由欧洲Echelon公司所开发的网络技术平台，它是一项开放式控制型网络(control network)技术。使用此技术可同时达到与网络传输实体无关又能随插即用的理想，构筑起一个端对端的网络。在LONWORKS的网络架构下，每一个智能型的控制设备都被称为一个“节点”，网络中的每一节点都必须实作LONWORKS通讯协议。同时它们都必须让设备内的微控制器能透过实体接口与其它设备做讯息交换。LONWORK最初的设计概念如下：
‧ 透过网络架构将各类控制系统连结起来，将可大幅提升整体使用上的方便性以及弹性。
‧ 透过网络来连结各式控制系统，长期上将会比未经连结的控制系统更能节省支出。
传统用于传送资料的网络，主要的功能在于让处于不同传输实体的计算机与计算机之间能透过相同的协议(如TCP/IP)来能做资料的交换，资料传送型的网络在设计上是针对大量的数据传输，同时也可以允许在传送资料时有延迟的情形发生。而控制型网络则必须针对传输效能、传输成本、控制讯号反应时间等做进一步的最佳化。而一些旧的控制型网络都相当封闭进而造成产品之间整合的困难，目前LONWORKS的制造商已可以提供超过80种的LONWORKS产品来帮助使用者来进行系统整合与实作LONWORKS通讯协议，图6中即是一项支持LONWORKS技术的环境监测设备。
e-Home的杀手应用仍未出现
简略地将现在比较常见的几项家庭网络标准加以说明之后，相信读者对于目前家庭网络发展的情况已能有大致的了解。表1当中也将这些常见标准做了简单的整理，从表中不难看出这些标准其实有些是可以同时互存以及相互搭配的。
以现在的情形来说，虽然在技术上已具备打造e-Home环境的条件，但就现实面来考量，真正能带动消费者全面更新家电设备的杀手级应用仍尚未出现，再者，各家厂商彼此之间各打各的算盘，没人愿意这么快就出现共推的主流标准，这也间接促使消费者抱持观望的态度，造成家庭网络标准在推动上更加困难。无论如何，在各知名IT业者的推波助澜之下，相信由计算机、通讯、消费性电子所带动的3C数字整合(Digital Convergence)这个趋势是不会变的。
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