UPnP连接数位家庭的梦?

在家中的网路基础建设事实上已经开始发生变化，住宅的四周所见之处都是基于网路设备及服务的类似电脑平台，各种不同的设备将满足人们对于随时随地取得所需的资讯和服务的需求，所以未来数位家庭的梦想可以简单说是Connecting everything 及Computing everywhere这两件事，而本文主要所谈的就是Connecting Everything。

数位家庭的关键瓶颈 － 互通

这个数位家庭的梦面临许多困境，譬如：产品之间相互连接的问题，安装与使用的简单化、私人资讯的隐私性问题，在一般的企业环境下，由于有专业的MIS人员来负责网路的问题，所以并无太大问题，但是今天在家中可能一个老公公或是一个青少年就要来管理数十个甚至数百个家中的设备或是控制节点（譬如：灯光、温度、智慧家电等） ，这时问题就会产生。

而这个数位家庭的家庭网路的连结回归于IP的通讯协定之下来思考，这个网路势必将是非常容易安装及设定的，不论是电源线、电话线或是Ethernet Cat 5或是其他任何的传输媒介，只要插上插座然后产品（设备）便能自动成为网路环境中一个提供服务的产品。

什么是UPnP

UPnP（Universal Plug and Play）是一项在IP网路上实现即插即用的开放型协议的点对点技术标准，它是一种Web Base的通讯协定，使用TCP/IP、HTTP、XML以及SOAP（Simple Object Access Protocol）等目前通用的标准，一同构建UPnP平台，因为它保持在通讯协定执行层次上，所以实体层是什么传输媒介，UPnP都可以支援；如：电话线、RF、红外线、Ethernet或IEEE 1394 。

此外，UPnP不需要太高的硬体资源，亦不需因为增加UPnP的功能而增加太多的成本，所以与UPnP相容的成本是非常低的；譬如说：TCP/IP Stack大约在只需要35K bytes的大小的X86程式码，嵌入式的HTTP网页伺服器大约只要25K bytes的大小的X86程式码。

目前UPnP所规范出来的规格有七种：（1）Internet Gateway（2）Media Server（3）Media Reddener（4）Printer（5）Scanner（6）HVAC（7）Basic Device。目前会员约有四百多家，显现厂商之关注程度。

UPnP的应用领域

以上都是针对技术的部分深入探讨，接下来要分析UPnP将会在哪些领域中有哪些应用，并分成以下四个领域，依序分别是：闸道器、影音视讯、电脑周边及家庭自动化。

家庭闸道器或SOHO Router

大多数的闸道器及路由器目前都使用了NAT技术（Network Address Translation），让家中的多台电脑分享上网频宽、档案分享等。但使用NAT技术的同时，许多人都抱怨一个关键问题："一个外部IP无法同时让家中的使用者同时使用多人连线游戏、网路电话及VoIP等应用"，主要原因是因为这些应用多半需要一个外部的IP，所以在NAT下的使用者，一般来说都无法两人以上同时使用这些应用。而内建UPnP的家庭闸道器或路由器将可以在「共用一个外部IP」的前提下解决这个问题，其关键技术就是以下介绍的UPnP NAT Traversal。

UPnP NAT Traversal

NAT Traversal解决方案是UPnP IGD（Internet Gateway Devices）Working Committee，为了解决单一外部IP无法使用Internet多人对战、视讯、监控或是VoIP等相关应用下所制订的IGD的规范。目前市售的频宽分享器（SOHO Router）只要该公司有提供软体升级，即可使原有的Router拥有这个功能。

市面上Router相关产品已经导入UPnP功能的厂商有Buffalo、Corega、Creative、Elecom、Fujitsu、D-Link、MultiTech、Netgear、Zyxel、SMC、Hiwest Plant、IO Data、Linksys、Melco、NEC、PCI、Trend Micro 、Yamaha、NTT等。

《图一　UPnP NAT Traversal应用／资料来源：UPnP，Microsoft，Tom's Hardware，资策会MIC整理（2004年3月）》

分析这方面的应​​用，其最大影响是「开启消费者对未来服务的接受大门」及「降低服务业者对家庭导入语音、影片及游戏的门栏」，因为UPnP在IGD方面的应用并不需要使用者去设定网路、不需设定NAT及安装需要启动新设备的软体，并且可以自动、即时设定安装网际网路的应用。但值得注意的是"允许多人连战游戏、视讯等应

用的UPnP NAT Traversal"，因为部分high port的开放，也导致骇客可能入侵的问题。

在Audio及Video方面的应用

UPnP Discover机制中允许不同传输网路媒介上的AV设备共同成为一个UPnP的网路；不同传输媒介包括IEEE1394、USB、Bluetooth、802.11、Ethernet、Power line等，UPnP同时也使用Meta-data及Content服务来找寻多媒体内容，譬如：让家居使用者能够在电视机上观看数位相片或在透过传统类比音响听MP3数位音乐等。在UPnP AV的架构中支援所有目前通用的媒体种类。

《图二　UPnP在Audio及Video方面应用／资料来源：资策会MIC（2004年3月）》

这方面应用的最大影响是「驱动PC与CE两端产品在影音方面的融合」，主要是内容数位化后驱动设备数位化的趋势导致，消费者需要影音内容，且很容易透过家庭网路从一个家中设备连到另一个家中设备，任何类型的资料流或传递的通讯协定及任何的多合一目的的伺服器、转送器等都可以被容纳在UPnP网路中，而UPnP的控制功能提供了丰富、容易使用的介面，让家居使用者很容易管理与创作自己的影音视讯内容。

电脑周边

UPnP在电脑周边的应用上无须安装、再做网路资源分享，或是手动去连接这个网路（不需要任何网路的知识），就可以自动发现相关的设备，譬如：印表机、扫描器等等，发现后便直接加入网路中成为公用设备。

《图三　UPnP在电脑周边的应用／资料来源：资策会MIC（2004年3月）》

电脑周边应用的主要目的是「降低厂商对用户之服务支援」，在多台电脑趋势下所兴起的家庭网路，将衍生出这些周边因网路的复杂性而产生的客户服务问题。除此之外，UPnP也将同时让许多不同种类的设备（Pocket PCs、Web Tablets、Smart Display等）方便地印表或使用相关周边设备。

家庭自动化

分析UPnP这方面的应​​用，未来可能在「家庭能源管理」及「家庭环境控制自动化」这两方面产生变化，主要是因为Utility Service（公共事业服务）差别定价的趋势，从最近两年的G7高峰会议中针对这方面议题的详细探讨，可知全球电业自由化及其他Utility服务公司的民营化趋势是确定的。

而未来在公共事业自由竞争下，将出现许多不同时段差别定价，厂商绝对有能力为每一户家庭做分析报表，此时会影响的不仅是能源使用的最适化，甚至会影响家用设备的产品设计，譬如说深夜洗衣服的价格与白天洗衣服的价格不同时，此时需求就被创造出来，而厂商就需要设计能够scheduling及远距控制的洗衣机，此时UPnP及次网路协定的应用就可派上用场。

而在环境自动控制方面，譬如说：设定温度的自动化可以节约能源，或是根据室外的温度来调节室内的温度；家中智慧家电的设定与PC中的应用程式之同步化应用；启动安全的远端控制并透过控制UPnP机制下所连结的设备，提供更多元的应用服务，这一点对于制造商而言需要在现有的产品及Internet服务方面拓展新的功能，而未来随同新的商业模式、软体及服务，将提供更多商机。

《图四　UPnP在家庭自动化应用／资料来源：资策会MIC（2004年3月）》

MIC观点

IP及Non-IP网路的连结创造“Seamless Integration"

未来Digital Home在技术方面面临的最重要问题，将是PC、CE、Network，甚至是Mobile产品间资料的互通问题，无法互通将使得市场无法普及，许多大厂已经针对这点开始发展许多解决方案，而其中最麻烦的是，家中设备的MCUs（Micro Control Units）大多在8 Bits以下，但在资料互通中，最常见的就是TCP/IP及HTTP这两种协定，而TCP/IP却又不能与8 Bits MCUs互通，这就造成PC与CE两类产品无法互通的问题；连带使得市场无法普及，应用与服务无法开发。

UPnP + Subnet（SCP or LonWorls）的开发就是要解决这样的问题，UPnP负责将IP基础的网路设备全部连结起来，而Subnet负责将CE端的非IP基础的网路设备连结起来，中间再透过一台PC（扮演闸道器功能）、STB或是Bridge，为这两大块原本互不来往的设备架起互通的桥梁。

如果说当年PnP的推动带来了USB相关的庞大商机，那么UPnP的推动除了在闸道器、影音视讯、电脑周边及家庭自动化等四个领域中的商机外，其背后最大的商机或许是Web Service，因为互通之后更可以靠闸道器对外联络，且能仰赖HTTP，透过广域网路与Internet来连结，以便达到控制、回馈或是影音娱乐、资料分享等目的，而后更可将Internet的许多商业模式及应用服务带入家庭之中。

UPnP 发展取决于规模

UPnP主要的优点是，它是一种单纯资料传输的通讯协定，保持在通讯协定的的执行层次上，而不影响原有产品的设计，让原本各个领域的厂商能自由地发展他们原有的产品，并能采用目前最重要的TCP/IP通讯协定及HTTP等通用标准，保证不会移除任何原有的程式控制码，因此可说是只在通讯协定的层次做相容，而无关于原有的作业系统、程式编码环境、语言等层次，UPnP可望成为各种产品之间的互通界面。

但UpnP的主要缺点是它几乎不管任何层次的安全议题，譬如：未经允许的存取连结，只要UPnP网路中有设备插上网路孔，基本上没有繁琐的检查就直接让该设备接入，这样做的原因是要让网路管理及设定的问题单纯化，但这样的设计有利也有弊，未来厂商要在规划一些Internet的服务，或是产品本身需要直接透过Internet取得服务时，或许会因此而使得网路安全出现漏洞。

UPnP的设计主要在解决互通的问题，假设只有单独一台DVD播放机加入了UPnP的功能的话，实际上并无太大益处，必须同时有其他产品也拥有UPnP功能才能互通，产品的网路功能也才能彰显；所以在产品销售上，初期UPnP并无法对厂商带来明显的助益，但也由于加入UPnP功能的成本并不高，使厂商在原有产品上新增UPnP功能时不用承担风险，就长远而言，这个数位家庭关键技术的确有助于实现Connecting Everything的梦，其后续发展值得我们继续关注。

(作者现为资策会资讯市场情报中心产业分析师)

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