家用閘道器（Home Gateway或Residential Gateway）和個人電腦一樣，也具有微處理器和作業系統、網路軟體和硬體介面，能與在區域或廣域網路上的其它設備通訊。由於家用閘道器是家庭與外面世界的橋樑，所以，在最近幾年，許多種工業標準和軟硬體紛紛公佈，而全世界投入此領域的廠商更是不計其數。

家用閘道器可以提供信件、電子商務、娛樂、家電自動化和電話加值服務等服務，這些服務大都是和申請電話、有線電視一樣，在申請安裝後按時計費的。

想像一下，若家庭閘道器可控制你家的空調系統，那只要你手中有Webpad，你就能夠遙控空調系統，選擇合適的溫度。若程式設計的更細，還可以控制不同房間的溫度。若某房間的溫度突然下降或上升，家用閘道器還能自動控制它的溫度到指定的值。

利用家庭閘道器，在家中還能透過有線電話、手機、線纜（cable）、光纖、衛星、WLAN、UWB、WiMidea、WPAN、Zigbee、Bluetooth等不同介面標準與外部通訊。

市場趨勢

家用閘道器的觀念早在1990年代就被提出。剛開始時，許多新興公司以設計家用閘道器為職志，可是大多數都失敗或改變了研發方向。不過，目前幾家個人電腦製造大廠都積極投入家用閘道器的開發。主要原因是寬頻網路技術的種類增加了，而且人們對家用閘道器的認識也比以前進步了。

家用閘道器的成功要素有三：技術、市場、經營能力，缺一不可。家用閘道器的種類大致上可以區分為三種，分述如下：

這三種家用閘道器的市場規模如(表一)所示。其中，功能最簡單的網際網路型家用閘道器的未來成長最可觀，其次是機上型家用閘道器；全能型家用閘道器因為投資的成本高、經營的能力要非常強，而且市場需求量小，所以成長比較小，不過，全能型家用閘道器是屬於高檔產品，其價格頗高。

嚴格而言，家用閘道器與兩種網路有關，一是寬頻社區網路（Broadband Residential Networks），包含xDSL、光纖、同軸纜線、被動光纖網路（PONs）、有線電視網路、長距離無線電網路。

另一個則是低傳輸率或窄頻家庭網路（Home Networks），包括線纜、電話線、電源線、短距離無線電網路。

所以，家用閘道器的成長也會同時帶動相關網路通訊業的成長。(圖一)是可與家用閘道器連接的各種網路技術名稱。

《圖一　家用閘道器可對外連接的各種網路名稱》

軟硬體廠商須緊密合作

系統級產品需要軟硬體廠商的協同合作。過去Intel和Microsoft的密切合作造就了個人電腦的榮景，現在的嵌入式裝置也是一樣，例如：Intel的XScale和Microsoft的WinCE。不過，因為嵌入式系統市場目前並不被Wintel集團所壟斷，軟硬體參與者眾，應用也千奇百怪。所以，全世界許多中小型晶片廠一直想和Wind River這種大型的即時作業系統（RTOS）設計商合作。而許多以Linux為作業系統核心的中小型軟體公司拼命想和晶片設計商合作，在晶片設計初期就能加入研發開發工具和評估板（EVB）的工作。當然，他們在意的不是短期的技術潮流，而是長期的市場趨勢。所以，常看到大廠與數十家小廠合作，努力地想在特定的應用市場上佔優勢，大廠認為因為市場趨勢所致，所以不管與誰合作，只要合作對象的技術能力夠強，至少有一項合作計畫是會成功的。

目前，市佔率最高的嵌入式晶片大概可區分為四類：ARM、MIPS、x86和其它（包含PowerPC、Super H等），以ARM最多。而嵌入式作業系統則以Wind River獨大，其次是WinCE、Nucleus、嵌入式Linux和其它。嵌入式Linux的市佔率一直在提升，許多供應商如雨後春筍般紛紛出現，不過，各家提供的服務品質參差不齊，而且，因為競爭激烈，未來二至三年內能倖存者，才是嵌入式Linux技術的佼佼者。

此外，國外有許多專門提供開發工具與環境的中小型公司，例如：MetaWare、Bluewater等，他們專精於編譯器（compiler）、組譯器（assembler）、除錯器（debugger）、載入器（loader）等的設計，能為客戶提供特定晶片的開發工具與環境，這些工具與環境往往比嵌入式作業系統商的產品還要好、還要新，因為一般嵌入式作業系統商都不願意只針對特定晶片設計開發工具，這是成本的考量。所以，有時也會看到嵌入式作業系統商會採用或購併這些中小型公司的產品。

2002年6月，Toshiba和Wind River雙方簽訂合作協定，同意將Wind River的軟體、開發工具移植到Toshiba的TX系統級RISC晶片上，雙方並同意分享市場資訊，Toshiba也加入了Wind River的「傑出半導體夥伴計畫MIPS中心」（MIPS Centre of Excellence semiconductor partner program）。Wind River看中的是Toshiba在寬頻存取、數位影音市場的高佔有率，Toshiba看中的是Wind River的VxWorks作業系統和Tornado II開發工具市場的佔有率和技術能力。所以，Toshiba的TX4927、TX4955、TX4925能夠快速推出並佔領娛樂用閘道器（entertainment gateway）市場，Wind River是主要推手。

許多新的系統級單晶片（SoC）在剛上市時，都會搭配VxWorks，初期都不支援嵌入式Linux，原因就在市場考量。

技術標準

廣義而言，因為應用市場的不同，家用閘道器正以各種不同的新面貌和新技術標準被詮釋出來。這些詮釋產品包含：SOHO路由器、VoIP區域網路擷取器（VoIP LAN Access Point）、線纜路由器（cable router）、娛樂用閘道器、線纜多媒體終端器（cable multimedia terminal adapter；cable MTA）、xDSL路由器、整合型存取裝置（Integration Access Device；IAD）。其中SOHO路由器、xDSL路由器是最常見到，也是最成熟的產品。其餘牽涉到語音或影像技術，算是最高檔和最困難的產品與技術。

線纜多媒體終端器是遵守PacketCable標準，它植基於DOCSIS標準，期望能將多媒體資訊透過線纜傳收。目前PacketCable 1.0到1.3標準只支援語音傳收，還無法支援影像資訊。其網路架構，如(圖二)所示。

《圖二　MTA網路架構示意圖》

去年，國內大多數從事VoIP閘道器和其通訊軟體研發的廠商都沒有獲利。主要原因有二，其一是通訊協定堆疊軟體已漸漸普遍，價格已經下滑；另一原因是高語音壓縮比編解碼（codec）技術掌握在國外大廠手中，其價格仍然很高，在無外援情況下，國內廠商自行研發非常困難。常聽人說：「做語音的人一輩子都做不完！」，原因無他，技術障礙的克服仍須業者設法努力。

相同的，影像技術的開發也面臨著和語音技術相同的困境。多媒體閘道器的軟硬體技術目前仍然被國外大廠掌握著，如果說「做語音的人一輩子都做不完！」，那「做影音的人兩輩子都會做不完的！」語音和影像是家用閘道器必須支援的數據格式，但是因為它們的技術門檻高，勢必是下一波業者爭奪的市場。不過，由於全球經濟不景氣，娛樂用閘道器、線纜多媒體終端器、整合型存取裝置等市場都剛剛萌芽，這些高檔產品價格都非常高，但是需求量不大，國外大廠研發製造這些產品的目的應該只是展現研發實力、刺激消費、教育用戶、領導流行而已。真正有市場規模可能要等2至3年以後，國外大廠釋出大量訂單時。

整合型存取裝置

整合型存取裝置（IAD）必須具備三個基本功能：路由（routing）、傳收AAL5或AAL2（BLES）數據、VoIP。DSL IAD是最早被提出和最常見到的整合型IAD。IAD本身是利用電話線來傳送AAL5資料（包含數據、影像、聲音），它加上H.323或SIP軟體，就可以支援VoIP的功能，這種IAD也稱作VoIP over DSL或Voice over DSL。(圖三)是DSL IAD的網路圖。

目前又出現一種智慧型的IAD，稱作智慧型網路閘道器（smart network gateway）因為它除了通訊微處理器負責處理DSL的AAL5資料以外，還外接語音訊號處理器（voice DSP）、編解碼器（codec）、透過SLIC或SLAC外接到電話線上；它並需要撥號訊號控制軟體（H.245、H.225）、H.323或SIP軟體。簡言之，智慧型網路閘道器就是整合一台DSL和一台VoIP於一身，DSL通道和VoIP通道是不同的，這和VoIP over DSL不一樣。VoIP over DSL只有一個DSL通道，VoIP數據是透過DSL通道傳輸的。因此，智慧型網路閘道器的處理速度會比傳統的VoIP over DSL快，而且它具有撥號訊號控制軟體，讓用戶更方便使用，因此得其名為「智慧型」網路閘道器。

DSL IAD除了支援VoIP功能以外，還支援橋接（bridging）、路由（routing）、安全（security）、短距無線通訊（WLAN或Bluetooth）等功能。其中資訊安全是針對企業用途設計的，其功能包含：虛擬企業網路（Virtual Private Network；VPN，有IPSEC、PPTP、L2TP、IKE）、防火牆（firewall）、封包過濾（packet filter）等等。

DSL IAD技術對國內業者而言，比其它終端擷取裝置容易設計和製造，不過，設計時必須選用好的元件。DSL IAD的主要元件包括了網路微處理器，必須具有足夠的通訊速率，支援各種週邊介面，含10/100 Ethernet、連接xDSL用的UTOPIA或PCI、連接無線模組的PCMCIA或miniPCI。

此外，VPN加速器是以硬體加密提高資訊安全，支援DES、3DES、MD-5、SHA-1、RSA、ECC等演算法和內建亂數產生器（Random Number Generator）。語音訊號處理器則是將從電話進來的類比訊號最佳化，成為數位IP封包，交由上層通訊協定處理。

好用的開發工具，當然價格也必須便宜。以嵌入式Linux作業系統來開發是很不錯的選擇，但是還必須選用支援最完整的通訊協定堆疊軟體才行。目前市面上有Wipro、Jungo等公司提供嵌入式Linux軟體，可支援DSL IAD。有些公司只支援嵌入式Linux作業系統，不支援上層的通訊協定堆疊軟體，例如：Red Hat的eCos、Monta Vista的Hard Hat Linux等。

《圖三　DSL IAD網路圖》

結語：

家用閘道器市場方興未艾，雖然早就有人預期此市場的前景看好，但是目前受制於全球不景氣，這種高檔產品只落得曲高合寡的窘態。不過，因為家用閘道器的價位高、整合的技術多，所以附加價值比一般已經量產化的低檔產品高很多。凡是有志於網路通訊產品市場的業者，莫不將未來的產品規劃統統朝向家用閘道器的趨勢走。這個市場需要較多專業的研發和行銷人員參與，而且每位業務人員都必須具備相當好的技術知識，才能說服客戶購買。當然，精通各種新技術的研發人員更是不可或缺。

此外，國內晶片設計、軟體設計、硬體設計與製造廠商的協同合作勢必要更加緊密，才能擺脫國外大廠在研發專利上的壟斷，為網路通訊市場再創高峰。