國際間 HEMS 系統通用之通訊協定

壹. ECHONET（Energy Conservation and Homecare Network）技術簡介：

家庭網路設備控制方面，在 1997 年在日本即由夏普、東芝、日立製作所、

松下電器產業、三菱電機等家電大廠及東京電力公司，共同成立 EchoNet（Energy Conservation and Homecare Network）協會，主要目標在開發一套標準化的家庭 網路通訊規格，並應用到家庭中的「能源管理」、「家電控制」與「居家照顧」等

圖 2-45 消耗能源率趨勢比較圖

（資料來源：日本 ECHONET 協會）

圖 2-46 65 歲以上老人同居或別居的型態趨勢圖

（資料來源：日本 ECHONET 協會）

在 ECHONET 的主要設計目標為透過一個共通平台來直接控制家庭的所有 設備以及所有的電器用品，下圖 2-47 為基本 ECHO 架構是意圖。而其設計有五 大訴求，分別為：

圖 2-47 ECHONET 基本架構圖

（資料來源：日本 ECHONET 協會）

一、 使用既有電力線或是使用無線技術來進行資料及訊號傳輸

透過無線技術以及家庭原有的電力佈線來淘汰麻煩的多餘和特殊佈 線，使得舊有房屋以及新建之家庭都能使用全新的家電網路。

二、 使用不同廠商之設備來打造家電系統

讓不同廠商製造的產品能夠互通連絡以及透過相容的系統來控制 三、 Plug & Play 功能

此功能能讓新設備要加入既有的家庭設備網路時，能夠透過簡易的設 定即能夠控制，達到「隨插即用」的目標。

四、 開放式架構

ECHONET 聯盟會提供通訊中介軟體、發佈協定規格並提供建構以及支援 工具，讓各家廠商能在既有的技術下往各種不同的功能設備以及技術層 面，往上研發。

五、 連接家庭以外之通訊

透對外過通訊網路(電話線或是網路線等)聯絡外部的網路，提供家庭更進

階的服務，如遠距抄錶、電力監控或是遠距監控等服務。如下圖 2-48 所示。

圖 2-48 ECHONET Network 系統架構圖 1

（資料來源：日本 ECHONET 協會）

圖 2-49 ECHONET Network 系統架構圖 2

（資料來源：日本 ECHONET 協會）

ECHONET 早期版本規範傳輸媒介僅 5 種，如：電力線、紅外線、特定小電 力無線等，因應新傳輸技術的成熟，陸續支援藍芽、乙太網路及無線網路等媒介，

使得新居或舊宅都可簡單建構家庭網路。

在此平台上不同廠商的家電產品得以互連，消費者可享有遠端家電操作、電 力管理、家庭照護與室內外監控等服務，而符合 ECHONET 標準的產品都具有 隨插即用的特性，只要連接家電設備，即可提供網路服務，有利於年長者接受。

未來，ECONET 平台將廣泛應用在行動服務（戶外使用行動電話，進行遠

圖 2-50 以 ECHONET 技術為基礎建構完整生活機能網路

（資料來源：日本 ECHONET 協會）

貳. DLNA（Digital Living Network Alliance）：

原名為 DHWG，於 2004 年更名為 DLNA，主要成員有資訊、行動通訊、消 費性電子、半導體元件、與軟體業者為主，以 3C 產品間的互通為出發點，並建 立互通平台。另一方面，DLNA 也將數位家庭中的設備環境分為三大概念：Mobile Device World、CE（消費性電子） Broadcast World、PC Internet World。這聯盟 是由包括 Intel、微軟以及 SONY、SAMSUNG 等 IT/CE 大廠所組成，目前已經 有超過兩百多家廠商加入。

此聯盟目的在於建立開放式的跨平台產業標準（Open industry Standards），

藉以能使相關廠商在開發數位家庭商品時有準則可遵循，而其開發出的數位家庭 商品未來將能透過有線及無線的網路傳輸方式進行彼此的資訊交換及分享。簡而 言之，DLNA 目標在達到於現階段消費者期望 PC/CE 產品的整合，並解決目前 各種 PC 及家電產品衝突的標準及媒體規格，進而使消費者的需求 Any Time、

Any Place、Any Device、Any Content 獲得滿足。如現在正流行的 Sony - PS3（Play Station 3）遊戲機同樣也提供了 DLNA 系統支援，PS3 的 DLNA 支援裝置分為能

傳送圖像、音樂、影像檔案等資料的裝置（伺服器）和接收資料的裝置（客戶端）

兩種。亦有兼具兩種機能的裝置。運用 PS3 取代客戶端使用後，即能經由網路，

從擁有 DLNA 伺服器機能的電腦或 HDD 錄影機等，挑選並播放其保管的圖像、

音樂、影像檔案等資料。

圖 2-51 簡單的 DLNA 設備互相連絡

（資料來源：DLNA）

DLNA（Digital Living Network Alliance）並不為家庭網路開發具體的通訊協 定或技術，而是由既有或正在開發中的規範進行產品互通設計之指導原則，以達 到不同產品互通的目標。DLNA 標準是基於原有網路架構上的中界層，主要是能 讓支援此層定義的設備可以相互溝通，而不需另外做其他的設定動作，作為 DLNA 標準設備，網路的支援算是必備的。至於在各設備之間的相互偵測，則是 採用 UPnP 標準。DMP 設備透過 UpnP 機制來搜尋網路上可相互匹配的 DMS 裝 置，成功連接之後便可以進行後續的播放或傳輸動作。這個動作是全自動的，因 此使用者無須進行任何干涉。而在媒體內容的發現方面，也同樣是採用 UPnP 機 制。

圖 2-52 DLNA 傳輸架構層簡圖

（資料來源：DLNA）

圖 2-53 DLNA 簡易基本網路架構圖

（資料來源：DLNA）

DLNA 陣營初期將會以數位攝影機、數位相機、數位電視、攜帶電話、隨身 聽/看、PDA、桌上型音響、相片印表機等為主，來進行影音與電腦架構的使用 整合。當然，更多的電子製品如微波爐、電冰箱等，在日後亦有可能會加入。在

所有上述機材互動之中，使用者完全不須要進行複雜的設定以及安裝驅動的動

參. UPnP（Universal Plug and Play）：

全名是 Universal Plug and Play，主要是微軟在推行的一個標準。簡單的來 說，UPnP 最大的願景就是希望任何設備(電子設備、家電設備以及各種 3C 設備 等)只要一接上網路，所有在網路上的設備馬上就能知道有新設備加入，這些設 備彼此之間能互相溝通，更能直接使用或控制它，一切都不需要設定，完全的 Plug an Play。

UPnP 是架構於一般的 HTTP/UDP/TCP/IP 之上，因此只要可以上網的裝置 幾乎都可以安裝 UPnP 的通訊協定在上面。並且藉由 UPnP 的高度通用性，就能

達到不需要另行安裝驅動程式即可直接取用其他裝置資源的目的。因此設備之間 不需要用集中式的伺服器來管理，所需要消耗的系統資源也很少。

UPnP 結構可用兩個角色來說明：控制設備(CD：Control Device)和控制點 (CP：Control Point)。任何設備都可擔當一個或兩個角色。UPnP CD 結構定義了 一系列可支援聯網設備通訊的作業。一個 UPnP CD 一旦連接到網路，就藉由網 路發送消息以顯示它可以為客戶端提供服務。網路上的其它設備是 CP，充當控 制器以接收有關設備可用性的消息，或藉由網路發送查詢以定位 UPnP 設備。一 旦 CP 查到一個設備(無論藉由接收消息，還是藉由其自己的查詢)，它就可獲得 該設備及其服務的具體描述。CP 也可搜尋代表該設備的網頁。然後，CP 就可利 用這些描述和網頁(如果有的話)向該設備發送必要的動作以調用它。CD 對消息 做出反應，執行動作及發送消息給 CP，以提供有關設備狀態的資訊。

圖 2-55 UPnP 基本架構圖

（資料來源：UPnP-Home Network）

圖 2-56 UPnP 裝置在家電產品與電腦產品之間的應用範例

（資料來源：NEC）

UPnP 標準在這一兩年來逐漸受到重視，而成為家庭多媒體網路標準 DLNA 中的一環之後，其重要性更是與日遽增，不過由於與作業系統的搭配上，最常做 為家庭多媒體伺服器使用的 Windows 作業系統，其強固性明顯不足，而 UPnP 架構若處於半開放式網路環境或者是加密保護不足的無線網路之下，對於私密檔 案的的保存，可能就會產生隱憂，畢竟裝置與網路連接的傻瓜化，也代表著使用 者的警覺心與問題解決能力也是隨之往下降，在標準制訂之時，若沒有將這些問 題考慮進去，那麼所帶來的麻煩也會是相當驚人的。

而目前 UPnP 設備控制協議（DCPs）現在也已經正式發佈，協議包含的設 備種類範圍很廣，包括，網路設備、媒體播放器、列印設備、掃瞄器、HVAC 系 統、無線區域網路（WLAN）、設備安全、照明等設備。在未來 UPnP 的應用以 及相關設備將會是未來數位家庭控制上重要的一環。

肆. 其他家庭智慧化通訊協定：

現今國際間推動數位家庭標準之組織主要包 ECHONET(Energy Conservation and Homecare Network)、OSGi(Open Services Gateway initiative)、UPnP(Universal Plug and Play)、DLNA(Digital Living Network Alliance)、CELF(Consumer Electronic Linux Forum)、UOPF(Ubiquitous Open Platform Forum)等六大陣營，各大陣營組 成廠商背景不同，組織成立目標亦存在差異，再加上彼此均採取開放聯盟之態

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