低功耗射頻搶進客廳主戰場 RF4CE一統遙控器天下

隨著家中影音裝置不斷朝向智慧化、網路化以及顯示設備朝向大型化的方向發展，在遙控器應用市場上擁有壓倒性占有率優勢的紅外線傳輸技術已呈現老態，同時也給射頻元件供應商一個搶進客廳市場的大好機會。

在今日的家用影音設備市場中，由於液晶電視尺寸不斷加大，以及其他家庭影音設備功能不斷整合，朝向智慧化，甚至網路化的方向發展所帶來的螢幕選單(OSD) 介面設計挑戰，使得紅外線傳輸諸多技術弱點，包括接收角度狹小，以及無法雙向傳輸資訊逐漸浮上檯面。事實上，日/韓系家電大廠為了擺脫紅外線技術的局限，已開始導入低功耗射頻技術。 

規格不統一　射頻遙控器推廣受限 

事實上，包含國際(Panasonic)、新力(Sony)、夏普(Sharp)、樂金(LG)、三星(Samsung)、飛利浦(Philips)等全球主要影音家電設備製造商，自2007年開始便已陸續導入射頻遙控器，然而，由於在軟體協定部分各家廠商均由自家獨力設計開發，因此即使各家廠商均採用 IEEE 802.15.4所定義的射頻規範，上游的元件供應商仍無法為這些遙控器應用提供整合射頻收發、媒體存取控制、微控制器的單晶片方案；以軟體開發的角度觀之，廠商各自為政的結果，亦使得每一家設備製造商都必須耗費大量的研發成本在底層協定的開發工作上，無法專注於可創造產品差異化的上層功能研發。 

在缺乏標準化的情況下，對家電廠商而言，導入射頻遙控器的成本高昂是既存事實，且遙控器終究只是系統產品的配件，不是產品價值的主要創造因素，若在中低階產品出貨時亦搭配射頻遙控器，便會顯著侵蝕原本就已不大的獲利空間。因此，現階段上述大廠都僅在其高階產品出貨時搭配射頻遙控器，如新力Bravia系列液晶電視，且在整個Bravia系列中，搭配射頻遙控器出貨者有許多是僅在日本市場銷售的限定款。由此可見，射頻遙控器雖能為使用者帶來顯著的便利性，但距離普及仍有一段很長的路要走。

家電巨頭登高一呼　半導體大廠響應標準化 

為了解決射頻遙控器目前所面臨的難題，國際、新力、三星、飛利浦等家電巨頭決定攜手推動射頻遙控器軟體協定標準化，並決定以IEEE 802.15.4作為日後射頻遙控器所採用的無線電平台。爾後立刻獲得飛思卡爾(Freescale)、沖電氣(Oki)與德州儀器(TI)的響應，RF4CE產業聯盟亦宣告成立。 

RF4CE是一種以IEEE 802.15.4的媒體存取控制層(MAC Layer)、實體層(PHY Layer)和對應的射頻收發器為基礎所推出的網路層(Networking Layer)和應用協定層(Application Layer)標準規範(圖1)。換言之，這是一個與ZigBee非常類似的標準，兩種技術皆利用IEEE 802.15.4作為其無線電平台，因此未來有意遵循RF4CE規範的設備製造商，可直接採用目前市場上的ZigBee晶片方案進行產品開發，只須把韌體由ZigBee協定更換成RF4CE協定即可。

也由於RF4CE與ZigBee之間可共用硬體平台，且四大家電業巨頭都已有開發802.15.4射頻遙控器的經驗，因此整個規格的定義工作進展非常快速。從2008年6月此一產業聯盟成立，短短3個月之內，七家會員廠商就已開始就測試版RF4CE協定堆疊進行評估，並預計在2008年底之前將對外發表第一版RF4CE協定堆疊。 

RF4CE聯盟主席Bas Driesen指出，雖然RF4CE的初期應用跟現有的紅外線遙控器非常類似，但由於802.15.4的理論通訊頻寬可以達到250kbit/s，而且允許雙向通訊，因此這項技術未來可用來實現更多目前達不到的遙控功能。值得台灣電子產業注意的是，這項規格將採取開放標準，所有對這項技術有興趣的廠商或團體都可以取得關於這項技術的規格資訊。目前RF4CE聯盟正在討論新會員加入的方式與流程，待制度確立後，便會接受其他廠商申請加入。 

對半導體廠商，特別是在ZigBee技術上耕耘許久的飛思卡爾與德州儀器而言，RF4CE無疑為其現有方案進軍家電市場的前鋒。只要RF4CE標準定義完成，其所提供的相關元件有些甚至完全不須修改即可支援新標準，因此ZigBee廠商莫不對此一標準投以高度關注。 

以量制價　成本降低可期 

事實上，802.15.4收發方案的技術已經進入非常成熟的階段，只是由於此一技術鎖定自動化控制、感測網路等利基型應用市場，在規模不如消費性電子的情況下，晶片成本下降的速度自然無法與消費性電子元件相比，再加上這類利基型市場偏好採用專屬規格，而非產業標準的特殊生態，更使得系統成本大幅上漲。 

以德儀在台灣的802.15.4方案客戶群來看，便約有接近一半的客戶僅採購晶片硬體，再搭配其自力開發的封閉通訊協定使用。市場規模先天就難以與消費性電子相比，再加上特殊通訊規格山頭林立，正是802.15.4解決方案過去幾年普及速度相對遲緩的關鍵所在。 

RF4CE則可望打破此一格局。在幾家主要家電大廠串聯進行標準化動作之後，原本壁壘分明的影音家電遙控器市場藩籬勢必被打破，從而整合出一個年出貨量可達數千萬台以上的巨大市場，且軟體開發成本也在龐大出貨量的分攤之下充分稀釋。更重要的是，RF4CE標準為開放標準，擁有802.15.4技術的晶片供應商都有機會加入此一市場，在競爭白熱化的情況下，晶片價格亦可望迅速下降。 

市場規模擴大除了帶來規模經濟效益並吸引更多供應商加入之外，同時也會推動元件往更高整合度發展，並進一步降低解決方案的成本。目前市場上的 802.15.4系統架構大致上可分為三大類，從收發器、MAC/PHY整合元件、微控制器各自獨立或部分整合的晶片組方案，到完全單晶片的解決方案，乃至於將通訊協定堆疊內建到單晶片中，只須透過應用中介層(API)指令即可控制的ZigBee統包解決方案(Turnkey)，使用者可以依照自己的系統架構選擇不同整合度的方案。 

可以預期的是，在RF4CE規格底定之後，支援RF4CE的統包解決方案很快就會出現在市面上。飛思卡爾與德州儀器均表示，只要規格制定工作完成，其現有的單晶片平台只要將對應的韌體燒錄到晶片中，就可立刻支援RF4CE。因此若從硬體的角度來看，支援RF4CE的單晶片方案目前都已在市場上流通。 

射頻技術點燃系統設計的創意火花 

由於具備雙向傳輸以及視線外(None Line of Sight)操作特性，未來射頻遙控器的設計勢必將出現許多新創意。例如音響設備遙控器若能內建一個簡單的液晶顯示螢幕來顯示曲目或播放列等資訊，使用者便可在家中任何角落輕鬆地挑選自己想聆聽的音樂；類似的概念也可以套用到電視遙控器上，若遙控器內建顯示螢幕來顯示功能選單，甚至與觸控螢幕技術結合，使用者就算一邊觀看電視一邊操作功能選單，也不至於干擾到節目的觀賞體驗。 

這些概念其實在消費性電子產品業界都已經被討論多年，但過去受限於射頻遙控器的成本過高，因此類似願景始終只聞樓梯響，不見人下來。在標準化剷平成本天險之後，射頻技術終於可望點燃遙控器設計的創意火花，進而為消費者帶來全新的使用體驗。


新通訊 2008 年 11 月號 93 期 黃繼寬