是什麼造就了智慧家庭？瞭解相關的協定與應用

本文概述一系列以促成 IoT 的技術為主題而編寫的五篇文章中的一篇。如需查看全文，請至 wevolver.com。

簡介

由於科技的進步，「智慧家庭」的定義隨著應用和容量的增加不斷演進。但不變的是，智慧家庭由多個系統組成，一同讓居家生活變得自動化、舒適、無壓力。

近年來，物聯網 (IoT) 成為智慧家庭系統轉型的主要推手。IoT 有望讓我們將環境中的元素和物件連至網際網路。這在許多產業／垂直市場中引起巨大的動態轉型，包括智慧家庭。拜 IoT 所賜，以往只是在家裡共用資料的智慧家庭裝置，現在能在網際網路中分享資料。因此智慧家庭的使用者，無論身在何方，都能即時與住家及基礎設施互動。這也讓智慧家庭解決方案「更加智慧」，並開闢出多種新應用，能夠利用雲端運算和機器學習／人工智慧 (AI)，來處理資料、即時評估情境，並作出超越典型預編程邏輯的明智決定。這些潛力不斷發揮，並促成多款新的智慧家庭裝置／解決方案。

智慧家庭系統及其逐步物聯網化的主要推手就是通訊協定。通訊協定不僅提供基礎架構，還制訂裝置的通訊規定，藉此讓住家相關物件達到自動化。本文將引導您瞭解相關的通訊協定及標準，其推動現今智慧家庭的趨勢。

智慧家庭通訊協定

智慧家庭應用是圍繞多個裝置、感測器及致動器等彼此通訊的能力而建構。例如，恆溫器與空調通訊，以調節家中的溫度，動作感測器可將無人房間的燈關閉等等。因此通訊協定成為智慧家庭應用不可或缺的一部分。不過，由於特性、功能、運作模式與要求各有不同，製造商採用多種通訊協定來實作各種應用。一些常見的智慧家庭通訊協定包括：

1. WiFi

2. Zigbee

3. Z-Wave

4. BLE

5. Matter

建構智慧家庭解決方案：

瞭解通訊協定與 IoT 智慧家庭應用之間的關係

雖然有些瑣碎的因素有時也會影響決策過程，例如製造商的偏好 (希望創造一系列採用相同協定的產品等等)，但智慧家庭系統通訊協定的選擇，最終還是取決於應用的要求。有些應用特點會決定採用哪種協定，包括：

1. 資料量

2. 功率

3. 運作週期

4. 平台相容性

5. 成本

整合：智慧家庭中樞與多重協定中樞／閘道器

當家中各種應用都有多個智慧家庭裝置時，很快就會造成管理困難。每個應用都有不同的控制方式／介面，會讓使用者疲憊不堪，也會阻礙智慧家庭應用達到應有的同步程度，因此住家無法真正智慧化和自主。

為了解決此問題，智慧家庭中樞應運而生。智慧家庭中樞 (橋接器或閘道器) 是一種硬體裝置，能讓使用者集結智慧家庭裝置，即可從單一介面控制這些裝置。

中樞不僅能從單一介面存取多個裝置／應用，還能讓使用者在這些裝置／應用之間建立關係與互動。對於採用非 IP 型協定的裝置，有時也可利用中樞將資料從裝置傳送到網際網路 (反之亦然)。

不過，中樞的存在，進一步揭示智慧家庭系統因使用多種協定而面臨的互通性難題。例如，如果您有幾個 ZigBee 智慧家庭裝置並搭配一個 ZigBee 中樞，就「無法」轉用非 ZigBee 協定的裝置／應用，除非您打算再買一個支援該協定的中樞，或是讓這些裝置／應用獨立運行。

Samsung 的 Smartthings 中樞和 Wink Hub 2 等多重協定中樞／閘道器就可解決此問題，能讓使用者以多重協定達到裝置互連，包括 ZigBee、Z-wave、WiFi 等等，但其價格也更高，會對使用者帶來額外的負擔，阻礙智慧家庭解決方案的普及。

互通性的難題及其對智慧家庭普及的影響，再加上其他因素，讓通訊協定／標準的統一有所必要，而此時 Matter 之類的通訊協定／標準就派得上用場。

Matter：為何重要

根據 Google 與 Accenture 於 2020 年進行的研究，智慧家庭普及的主要障礙之一，就是智慧家庭解決方案缺乏互通性。這份報告主要針對亞太地區進行，其指出：「消費者因為缺乏瞭解而未購買裝置，要不就是沒有充分利用這些裝置。在許多家庭中，這些裝置之間大多未互連，因此使用體驗不是那麼順暢，智慧功能也未充分發揮。」這是大家都心知肚明的問題，因此智慧家庭解決方案的供應商／製造商，逐漸開始攜手成立聯盟，嘗試建立統一的標準／協定。ZigBee 聯盟就是個很好的例子。

雖然已有很大的進展，但這些聯盟提出的部分協定仍面臨著根本性難題，會降低其可行性，阻礙聯盟發揮真正的潛力。

此時 Matter 就可派上用場，此通訊標準是以簡易、安全為核心進行建構，並帶有必要的優雅特色，能讓住所真正達到智慧和互連。

Matter 彌補了各聯盟和標準的不足。

Matter 通訊協定，除了是由智慧家庭產業主要業者共同支援和開發外（堪稱是難得的壯舉），更因為其開放性本質和 IP 型架構，能夠為每個裝置分配唯一的位址，因此對 IoT 智慧家庭系統的未來至關重要。這兩個因素會降低解決方案部署的複雜性，並解決安全性和隱私問題，讓其他 IP 型協定已經完成的紮實工作，發揮最大的效用。

結論

智慧家庭系統隨應用而定，且隨著科技不斷進步，特別是「元宇宙」的到來，這些應用和功能將不斷發展和日益複雜。通訊協定將在這些轉變中發揮不可或缺的作用，因此也必須不斷演進。人們會越來越渴求真正整合的智慧家庭體驗，而隨著更多家用裝置連上網路，對安全性、隱私和能效等方面的疑慮也將加深。因此，若想獲得真正整合的智慧家庭體驗，就必須要有能從全面的安全性知識中獲益，且能達到高度隱私、輕鬆部署和更好互通性的協定。

如需閱覽本文章的完整版本，請至 wevolver.com。