在今年的Computex Taipei 2004中，Intel等資訊大廠所揭櫫的主題，無疑就是「數位家庭網路（Digital-Home Networking），這也是本刊上期深入探討的主題。目前資訊業者的焦點集中在家庭娛樂的數位化市場，即刻意打造一個大一統的影音格式環境，讓傳統視聽家電和新興的數位多媒體播放設備（PC、遊戲主機、數位相機、DV等等）能透過網路，彼此無礙地溝通。這正是DHWG規格制定聯盟所推動的方向所在。

這個方興未艾的運動，可以說是後PC時代的另一波濫觴，將更多的消費性電子設備拉進數位化、網路化的潮流中。若從設計角度來看，這些產品都算是嵌入式設備的成員之一，大多採用專屬性的軟、硬體設計。

除此之外，還有一股不容忽視的嵌入式網路趨勢，這些設備早已存在於家庭、建築、交通等各個地方，也就是與我們的生活息息相關的照明、冷氣、廚房家電、衛浴、門禁、安防、電梯、窗簾、環境監測、供水、能源等等的相關設備。它們過去是各安其位、井水不氾河水，然而在網路化的大潮流下，不論是資訊／電子業者或是傳統廠商，無不樂於支持這個新的改變，讓自己數十年如一日的產品改頭換面，以「智慧性」形象加入「控制網路（Control Network）」的行列。

誰需要控制網路？

在談嵌入式的控制網路之前，得先確定我們是否有這樣的需要？

這個問題在三、四年前的資訊家電（IA）話題還甚熱時，曾經爭論多時，當推動多時而不見具體成效時，甚至被人指為失敗的理由，認為家電連網是個不切實際的虛幻想法。在今日，我們仍不能肯定得說所有的電器設備都會成為網路上的一員，然而在某些應用上，控制網路確實有其發揮的優勢，也已有具體、令人耳目一新的應用案例，尤其是在一些公共設施的控制上。

以義大利來說，該國政府自2000年起即開始推動家庭電錶網路化的計畫，預定陸續在兩千七百萬個義大利的家庭中裝上可連網的電子數位電錶，這個電錶具有遠端數據讀取功能，也能讓電力公司從遠端實施供電或斷電控制措施。

此外，在2002年的世界盃足球賽中，在韓國?山這座足以容納上萬人的巨蛋式大球場中，日夜皆能燈火通明、四季皆能提供最舒適的比賽溫度，這得靠散佈全場665個燈光、空調等設備來完成，而能完成這項複雜的控制任務，正是靠智慧性的嵌入式網路，也就是讓這些燈光、空調設備都具有連網的功能。

還有一種重要的應用領域，那就是「嵌入式感測網路」。不同的嵌入式感應器可以用來追蹤存貨，或在運送過程中監控對溫度敏感的食物或飲料（如紅酒），也可偵測地面震動以及早發布地震警告，並能監控毒性氣體或液體的排放量。不僅如此，試想想一個城市的所有路燈，若都嵌入感測器來調節明暗，例如在感應到路人或行車時才亮起，那可節省多少的電力消耗。當然，這些感測的數據會傳回管控中心，讓管理者能24小時即時的掌握系統狀況、適時遠端操控，並在發生故障時及早處理。

這類感測網路的發展潛力相當大，其實僅僅是在街燈上裝上一個影像感應器，並將視訊傳上網路這個想法，就可以讓人透過手機獲得該處的氣象或交通資訊，當然更可以應用於搜尋市區中空的停車位，實用性不可謂不大。因此連Intel都看好此一應用市場，早已開始積極在此應用上進行佈局，並在日前提出了一套IrisNet（Internet-scale resource-intensive sensor network services）網路服務架構，其目標就是想成?感測器網路的“Google”。在這套架構中，分散於全球的感測器將連結成為一套無遠弗屆的感測器網路，服務商則利用XML Query技術將分散於感測器網路上的資料集中起來，讓用戶透過網路來搜尋特定人、事、物的監測資訊。

「IP網路」VS.「控制網路」

如上所述，還只是嵌入式網路應用性的冰山一角，而隨著控制網路上的設備增加，可以預期就如同資訊網路上PC連網數不斷增加一樣，將對人類的生活產生極巨大的影響力。因此，控制網路的發展應該是可以確定的，問題是它會以什麼形式來發生。

最簡單的實現想法是給每個設備一個唯一的IP位址，並在每個設備中安置一個微型的網路服務器，於是任何網路瀏覽器都能監控這些嵌入設備上的控制參數。把各種網路當做一種網路來處理而不管它的內容（資料或控制），顯然是最理想的狀況，這該是網路世界演變中的長遠目標，但是這種“IP Anywhere”的構想，在這控制網路的發展初期，不論是技術上與經濟上都不是切合實際需求的作法。

今日的IP網路與控制網路間顯然還存在著不小的區隔：TCP/IP協議主要用於數據網路（大的文檔、長的回應時間），而控制網路主要用於訊息監控（小而頻繁的數據封包）；此外，TCP/IP堆疊較複雜龐大，並不適用於規模和費用為先決條件的設備中。

因此，可以預期自動化的控制網路會以和PC網路相似的路徑發展演進。也就是從一個主/從系統（例如主機和終端機）構成的集中化系統，發展到多主/從系統（例如minis），再發展到對等性的分散網路（例如基於PC的網路），如圖一所示。

《圖一　IP網路與控制網路的發展演進》

對等式分散網路架構

在主從式的分層網路結構中，從一個設備來的資訊在到達目標設備前首先必須傳輸到控制設備或閘道。所以，在非主機設備之間的每次通信一定要包括這額外的步驟，就有可能會增加故障。相較之下，對等性的分散網路允許兩個設備間直接通信，從而避免了主控制器的故障可能性，排除了潛在的效能瓶頸。並且，對等式設計中的設備故障有可能只影響到一個設備，不像在分層的非對等式體系結構中可能會影響到多個設備。

在IP網路與控制網路的關係上，控制網路會依不同的應用（照明、安控、環境監測）或各個?業、單位（如家庭、企業、建築）或區域（社區或城市）而形成自己專用的具有當地控制、監測和傳感功能的自動化控制網路。IP網路則用作主幹網，彙集資訊傳輸給管理中控系統（例如，服務時序安排、跟蹤商業保證、顧客資源管理等），同時作為遠端網路管理的資訊通道，如圖二所示。

《圖二　IP網路與控制網路關係》

設備層互可操作性

因此，一個理想的設備控制網路有著共同的特點，包括：開放的協定、分散的對等式網路結構、設備層互操作性以及一個能夠提供簡便管理、安裝和遠端服務的網路作業系統，分述如下：

紛歧的控制網路通訊標準

控制網路的可互操作性有賴於業界的通訊標準來達成，然而目前並未有像IP網路的全球統一標準出現，目前呈現區域型的技術規格，並以美國、日本及歐洲地區為主，其較具代表性的技術規格，於美國地區有UPnP（UniversalPlugandPlay）、SCP（SimpleControlProtocol）及LonWorks；於日本地區有ECHONET（EnergyConservationandHomecareNetwork）技術；而於歐洲地區則有KNX標準。

以應用性來說，在家庭網路中的控制技術傳輸速度多在10Kbps以下，在此低速範圍目前公認有三種主要的技術標準，分別是X-10、CEBus以及LonWorks。X-10以價格低與可DIY兩個特性在目前市場上應用最為廣泛，而CEBus與LonWorks則提供較多的功能，可靠性較高。

在傳輸方式上，則可以分為有線與無線兩種方式。有別於乙太網路，控制網路的有線方式以電源線為主，隨著技術的突破，電源線上的載波技術已可由原先10Kbps等級的傳輸速率提昇至10Mbps之等級，並朝100Mbps等級的方向進行。

在無線方面，由於可以省卻佈線成本，並可提升設備的移動性，因此無線傳輸的解決方案極受注目，包括當紅的802.11、藍芽，或是強調低功率的Zigbee。然而對於一些很單純的控制設計來說（如溫度感測），它們每分鐘可能只傳送數個位元組（byte）的資料，對於這類的應用，上述的無線標準都顯得太貴、太複雜、和太耗電，它們需要更低成本、低頻寬的無線傳輸方案。

結論

其實嵌入式的控制網路在設備端的技術上已相當可行，但至今仍未見到其風行草偃，顯然還有許多潛在性、整體性的障礙存在。預料在消費性電子產品的數位化、網路化運動取得可觀的進展後，才會有更多業者將注意力集中到控制網路上頭。所以換個角度來看，資訊、電子產業的發展契機仍然源源不絕。

然而，在一些極具效益的系統應用上，例如能源管理服務、居家照護服務、智慧家電遠端維修服務及居家保全服務等，會在控制網路的發展潮流中打頭陣。技術的突破也會是應用發展的重要關鍵，尤其是一些感測元件，如RFID、影像感測器的技術進展，將讓感測網路的想法更有容易實現。

很顯然地，無所不在的嵌入式網路會為今日網路帶來很不一樣的風貌，不過既有趣也頗諷刺的是，對這個網路的應用很大部分會是無中生有，最大的限制可能只在於想像力。試想想家裏的洗衣機為何需要和廚房裏的烤箱，或浴室的熱水器交換訊息呢？你若想得通，可能已為自己找到一個創業的大好良機。至於軟體工程師也該準備轉移陣地，因為這個新的網路世界需要無窮的應用軟體創意。

最後，當一項新技術?生時，除了沈醉於它的新奇與商機外，不能不加入人文立場的反思，認真看待它所可能引發的負面衝擊：是否只是一場刺激消費的商業包裝、在更便利與更疏離間的社會型態拉扯、新產品從生產到垃圾場整個過程的生態衝擊等問題。例如在街燈感測網路系統中，在提供時空資訊的同時，如何保障經過路人的隱私權呢？沒有人願意隨時處在被監控的環境中吧。

延 伸 閱 讀	控制網與因特網 要將日常接觸的電子設備連結上網，並非為它們都裝上網路服務器就可以了，實際上這些設備有自己的特徵，與資訊網路有不少差異。本文將比較控制網路與IP網路的差異。 開放式可互操作設備網路帶來的好處 組建自動化控制網路系統的方法有很多，從定制的專用軟/硬體的解決方案到開放、可互操作的控制網路都能做到，但基於標準的開放式作法顯然是大勢所趨。本文將分析開放架構的好處。

相關組織網站	INTEL PITTSBURGH研究中心 UPnP Forum IrisNet計畫 Echelon(LonWorks倡導公司) EchoNet Consortium Zigbee Alliance