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Matter協議高速崛起,你真的了解它嗎?

移遠通信 ? 2023-08-03 08:33 ? 次閱讀

說到智能家居,大家應該都不會陌生。早在本世紀初,物聯網概念剛剛誕生的時候,最主要的應用領域,就是智能家居。

今天要聊的話題就和智能家居有關。

這些年來,隨著數字技術的不斷發展,越來越多的家庭智能硬件被發明出來。這些硬件給家庭生活帶來了很大的便利,也增加了生活的樂趣。

智能家居(Smart Home)

但是,用戶在使用智能家居設備的時候,肯定遇到過這樣的問題——

假如,你使用的是A廠商的手機,裝的是A廠商旗下的智能家居平臺App。這時,B廠商發布了一款智能家居產品,你很喜歡。但是,A廠商的App,沒有辦法管理它。如果想要買它和使用它,你必須再裝一個B廠商的App。

當然如果你又看上了C廠商的產品,這意味著還要裝C廠商的App……

久而久之,你手機上就會有很多的App。

沒錯,這就是長期困擾智能家居行業的生態壁壘問題。

事實上,物聯網技術的發展,一直以來都有碎片化的特點。不同的應用場景,匹配不同特性的物聯網技術。有的需要大帶寬、有的需要低功耗、有的注重穩定性,也有的非常關注成本。

這就催生了2/3/4/5GNB-IoT、eMTC、LoRaSigFoxWi-Fi藍牙Zigbee、Thread等多種底層通信技術的混用。

而智能家居又是典型的局域網場景,以Wi-Fi、藍牙、Zigbee、Thread等短距通信技術為主,類別繁多且交叉使用。

而且,因為智能家居都是面向非專業用戶,所以,廠商們為了確保用戶體驗,往往會構建自己的平臺和UI界面,采用專有的應用層協議。于是,就形成了現在的“生態圈大戰”。

生態之間的壁壘,不僅給用戶帶來了無盡的煩惱,也給廠商以及開發者們造成了很大的麻煩——推出同一款產品,就需要針對不同的生態進行開發,大幅增加了工作量和成本。

正因為生態壁壘問題嚴重制約了智能家居的長遠發展,所以,行業開始致力于尋找這個問題的解決方案。

Matter協議的誕生


2019年12月,谷歌和蘋果加入了Zigbee聯盟,聯合亞馬遜和全球超過200家公司和數千名專家,共同推廣新的應用層協議,也就是Project CHIP(Connected Home over IP)協議。

從名字就可以看出,CHIP就是基于IP協議的家居互聯。這個協議的發起目的,是為了增加設備兼容性、簡化產品開發、改善用戶體驗、推動行業發展。

CHIP工作組誕生之后,原計劃2020年發布標準,2021年推出產品。但是,因為種種原因,這個計劃未能實現。

2021年5月,Zigbee聯盟更名為CSA(Connectivity Standards Alliance,連接標準聯盟)。同時,CHIP項目也更名為Matter(中文意思是“情況、事件、物質”)。

聯盟之所以更名,是因為很多成員不愿意加入Zigbee。而CHIP改成Matter,大概率也是因為CHIP這個詞知名度太大(原意是“芯片”),非常容易撞車。

2022年10月,CSA終于正式發布了Matter標準協議1.0版本。前不久,2023年5月18日,Matter 1.1版本也發布了。

CSA聯盟成員分為發起者、參與者、采納者三種級別。發起者的級別最高,是最早參與協議起草的單位,屬于聯盟董事會成員,一定程度上參與聯盟的領導和決定。

谷歌和蘋果作為發起者的代表,對Matter的早期規范做出了很大的貢獻。

谷歌貢獻了自家Smart Home現有的網絡層和應用協議Weave(一套標準認證機制和設備操作命令),而蘋果則貢獻了HAP Security(用于端對端通訊及本地局域網操控,保證了強大的隱私和安全性)。

根據官網的最新數據,CSA聯盟的發起者一共是29家企業,參與者282家,采用者238家。

在巨頭的帶領下,行業企業們正在積極為Matter輸出知識產權,致力于構建一個大一統的無縫互聯生態。

Matter的協議架構誕生


說了半天,到底該如何理解Matter協議?它和Wi-Fi、藍牙、Thread和Zigbee之間,到底是什么關系?

別急,先看下面一張圖:

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這是一張協議架構圖。Wi-Fi、Thread、藍牙(BLE)、以太網Ethernet)這些,屬于底層協議(物理層和數據鏈路層);底層往上是網絡層,包括IP協議;再往上是傳輸層,包括TCP和UDP協議;而Matter協議,前面我們已經提到,屬于應用層協議。

藍牙和Zigbee除了底層協議之外,也有專用的網絡層、傳輸層、應用層。

所以,Matter與Zigbee、藍牙是互斥的協議。目前,Matter支持的底層協議,只有Wi-Fi、Thread和以太網(Ethernet)。

除了協議架構之外,大家還需要知道,Matter協議的設計理念是開放式的。

它是一個開源協議,可以被任何人查看、使用和修改,以適應不同的應用場景和需求,這將可以帶來透明和可靠的技術優勢。

Matter協議的安全性也是一大賣點。它使用了最新的加密技術,支持端到端加密,確保用戶的通訊內容不被竊取或篡改。


Matter的組網模式

接下來,一起看看Matter的實際組網。還是通過一張圖來說明:

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如圖所示,Matter是基于TCP/IP的協議,所以,TCP/IP是什么組網,Matter就是什么組網。

支持Matter協議的Wi-Fi、Ethernet設備,直接連接無線路由器即可。支持Matter協議的Thread設備,通過邊界路由器(Border Routers),也可以與Wi-Fi等基于IP的網絡互聯。

對于不支持Matter協議的設備,例如Zigbee或者藍牙設備等,可以連接到網橋類設備(Matter Bridge/Gateway),進行協議轉換,然后連接無線路由器。

Matter的產業進展

Matter代表了智能家居技術的發展趨勢。因此,自成立之日起,就受到了廣泛關注和熱烈支持。

行業對Matter的發展前景非常樂觀。根據市場研究公司ABI Research的最新報告,從 2022年到2030年,將有超過200億臺無線互聯智能家居設備在全球出售,其中很大一部分設備類型將滿足Matter規范。

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圖片來自:ABI Research

Matter目前采用的是認證機制。廠商開發的硬件,需要通過CSA聯盟的認證流程,才能獲得Matter的認證證書,且允許使用Matter標志。

按CSA的說法,Matter規范將適用于控制板、門鎖、燈、插座、開關、傳感器、恒溫器、風扇、氣候控制器、百葉窗和媒體設備等多種類型的設備,涵蓋了智能家居的幾乎所有場景。

從產業上來看,行業已經有不少廠商的產品通過了Matter認證,并逐漸進入市場。芯片和模組廠商方面,對Matter的支持力度也比較大。

國內模組領軍企業——移遠通信,作為CSA 參與者級別會員,對Matter的應用層做出了相關的貢獻。其還推出了基于模組、App、平臺、認證、生產的一站式Matter解決方案,可以迅速降低客戶Matter設備的研發準入門檻,縮短產品上線周期,同時有效降低客戶的整體使用成本。


其中在硬件模組上,移遠通信已推出了多款支持Matter協議的Wi-Fi模組,包括FC41D、FCM100D、FLM040D等多系列產品。該系列模組均支持主流封裝方式,能夠更大程度地適配不同平臺客戶產品。同時,移遠通信模組產品在生產過程中燒錄設備證書信息并通過云端授權,為客戶大幅減少前期開發成本

在App軟件層面,移遠通信Matter解決方案能夠提供一站式的App解決方案,幫助客戶快速生成自有品牌App,且支持多項功能的自定義配置,給予客戶在開發過程中充分的自由選擇性,同時也能夠靈活滿足更多垂直行業的特殊化需求。

此外,為了更好地幫助客戶搭建Matter證書體系,移遠通信提供Matter DAC區塊鏈證書管理平臺、Matter品類證書轉讓服務,客戶可根據自身產品的應用場景與市場需求,選擇不同的服務,大幅降低Matter認證體系成本。依托移遠通信在認證等方面多年累積的經驗,此項服務不僅可以減少客戶進行Matter軟硬件認證的工作量,還可提供更安全的證書管理能力,為托管于其中的證書提供強大的安全性,幫助廠商推進Matter設備量產。

Matter設備皆需要通過掃碼或手動輸入配網短碼進行配網,但不同設備需分配不同的二維碼,不可混用。針對這一需求,移遠通信還可以在生產環節為客戶提供二維碼鐳雕方案、貼碼方案,從云端直接獲取二維碼數據,保證鐳雕碼的唯一性,且支持客戶定制化,實現功能自動化測試、設備老化測試等一系列工作。

移遠通信Matter解決方案為客戶提供IoT 全連接服務,并提供 “終端+連接+平臺+應用”的一站式端到端解決方案,幫助客戶便捷、高效、快速地連接,實現更多物聯網場景應用。由于目前Matter還處于起步階段,整個協議具有一定技術與合作的復雜情況,因此,移遠通信Matter解決方案更強調“操作的簡單性、可靠性和安全性”,旨在更大程度為客戶提供更具有成本優勢的服務。


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以照明和電工應用為例,移遠通信基于Matter模組開發的應用層固件,可以實現眾多非常實用的功能。如Matter照明解決方案,將照明功能進行等級劃分,為客戶提供通用、標準、高級等三項功能選擇,客戶可根據自身產品定位需求,進行自由選擇,以推出更符合市場所需的照明產品。Matter電工解決方案同樣聚焦智能家居所需,提供數據統計、遠程操控、設備聯動等智能化功能。

結 語

Matter作為一個上層協議,最大的作用在于打破了不同設備和生態之間的壁壘。不同的人,看待Matter的視角也不同,有人將其視為救世主,也有人將其視為清流。

目前,Matter協議仍處于走入市場的前期階段,或多或少還面臨一些問題和挑戰,例如存量設備更新周期較長等。

不管怎么說,它給沉悶多年的智能家居技術體系帶來了沖擊。如果老的體系制約了技術的發展,限制了用戶的體驗,那么,市場就需要像Matter這樣的技術站出來,勇擔大任。

將數字技術賦能家庭生活,持續改善用戶的數字生活體驗,是整個智能家居行業的愿景,也是每個行業從業企業以及從業者的職責。

希望智能家居能早日打破所有的技術桎梏,真正走入每一個家庭。

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