Matter协议高速崛起,你真的了解它吗?

2023-08-12
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说到智能家居,大家应该都不会陌生。早在本世纪初,物联网概念刚刚诞生的时候,最主要的应用领域,就是智能家居。

今天要聊的话题就和智能家居有关。

这些年来,随着数字技术的不断发展,越来越多的家庭智能硬件被发明出来。这些硬件给家庭生活带来了很大的便利,也增加了生活的乐趣。

智能家居(Smart Home)

但是,用户在使用智能家居设备的时候,肯定遇到过这样的问题——

假如,你使用的是A厂商手机,装的是A厂商旗下的智能家居平台App。这时,B厂商发布了一款智能家居产品,你很喜欢。但是,A厂商的App,没有办法管理它。如果想要买它和使用它,你必须再装一个B厂商的App。

当然如果你又看上了C厂商的产品,这意味着还要装C厂商的App……

久而久之,你手机上就会有很多的App。

没错,这就是长期困扰智能家居行业的生态壁垒问题。

事实上,物联网技术的发展,一直以来都有碎片化的特点。不同的应用场景,匹配不同特性的物联网技术。有的需要大带宽、有的需要低功耗、有的注重稳定性,也有的非常关注成本。

这就催生了2/3/4/5GNB-IoT、eMTC、LoRaSigFoxWi-Fi蓝牙Zigbee、Thread等多种底层通信技术的混用。

而智能家居又是典型的局域网场景,以Wi-Fi、蓝牙、Zigbee、Thread等短距通信技术为主,类别繁多且交叉使用。

而且,因为智能家居都是面向非专业用户,所以,厂商们为了确保用户体验,往往会构建自己的平台和UI界面,采用专有的应用层协议。于是,就形成了现在的“生态圈大战”。

生态之间的壁垒,不仅给用户带来了无尽的烦恼,也给厂商以及开发者们造成了很大的麻烦——推出同一款产品,就需要针对不同的生态进行开发,大幅增加了工作量和成本。

正因为生态壁垒问题严重制约了智能家居的长远发展,所以,行业开始致力于寻找这个问题的解决方案。

Matter协议的诞生


2019年12月,谷歌和苹果加入了Zigbee联盟,联合亚马逊和全球超过200家公司和数千名专家,共同推广新的应用层协议,也就是Project CHIP(Connected Home over IP)协议。

从名字就可以看出,CHIP就是基于IP协议的家居互联。这个协议的发起目的,是为了增加设备兼容性、简化产品开发、改善用户体验、推动行业发展。

CHIP工作组诞生之后,原计划2020年发布标准,2021年推出产品。但是,因为种种原因,这个计划未能实现。

2021年5月,Zigbee联盟更名为CSA(Connectivity Standards Alliance,连接标准联盟)。同时,CHIP项目也更名为Matter(中文意思是“情况、事件、物质”)。

联盟之所以更名,是因为很多成员不愿意加入Zigbee。而CHIP改成Matter,大概率也是因为CHIP这个词知名度太大(原意是“芯片”),非常容易撞车。

2022年10月,CSA终于正式发布了Matter标准协议1.0版本。前不久,2023年5月18日,Matter 1.1版本也发布了。

CSA联盟成员分为发起者、参与者、采纳者三种级别。发起者的级别最高,是最早参与协议起草的单位,属于联盟董事会成员,一定程度上参与联盟的领导和决定。

谷歌和苹果作为发起者的代表,对Matter的早期规范做出了很大的贡献。

谷歌贡献了自家Smart Home现有的网络层和应用协议Weave(一套标准认证机制和设备操作命令),而苹果则贡献了HAP Security(用于端对端通讯及本地局域网操控,保证了强大的隐私和安全性)。

根据官网的最新数据,CSA联盟的发起者一共是29家企业,参与者282家,采用者238家。

在巨头的带领下,行业企业们正在积极为Matter输出知识产权,致力于构建一个大一统的无缝互联生态。

Matter的协议架构诞生


说了半天,到底该如何理解Matter协议?它和Wi-Fi、蓝牙、Thread和Zigbee之间,到底是什么关系?

别急,先看下面一张图:

这是一张协议架构图。Wi-Fi、Thread、蓝牙(BLE)、以太网Ethernet)这些,属于底层协议(物理层和数据链路层);底层往上是网络层,包括IP协议;再往上是传输层,包括TCP和UDP协议;而Matter协议,前面我们已经提到,属于应用层协议。

蓝牙和Zigbee除了底层协议之外,也有专用的网络层、传输层、应用层。

所以,Matter与Zigbee、蓝牙是互斥的协议。目前,Matter支持的底层协议,只有Wi-Fi、Thread和以太网(Ethernet)。

除了协议架构之外,大家还需要知道,Matter协议的设计理念是开放式的。

它是一个开源协议,可以被任何人查看、使用和修改,以适应不同的应用场景和需求,这将可以带来透明和可靠的技术优势。

Matter协议的安全性也是一大卖点。它使用了最新的加密技术,支持端到端加密,确保用户的通讯内容不被窃取或篡改。


Matter的组网模式

接下来,一起看看Matter的实际组网。还是通过一张图来说明:

如图所示,Matter是基于TCP/IP的协议,所以,TCP/IP是什么组网,Matter就是什么组网。

支持Matter协议的Wi-Fi、Ethernet设备,直接连接无线路由器即可。支持Matter协议的Thread设备,通过边界路由器(Border Routers),也可以与Wi-Fi等基于IP的网络互联。

对于不支持Matter协议的设备,例如Zigbee或者蓝牙设备等,可以连接到网桥类设备(Matter Bridge/Gateway),进行协议转换,然后连接无线路由器。

Matter的产业进展

Matter代表了智能家居技术的发展趋势。因此,自成立之日起,就受到了广泛关注和热烈支持。

行业对Matter的发展前景非常乐观。根据市场研究公司ABI Research的最新报告,从 2022年到2030年,将有超过200亿台无线互联智能家居设备在全球出售,其中很大一部分设备类型将满足Matter规范。

(图片来自:ABI Research)

Matter目前采用的是认证机制。厂商开发的硬件,需要通过CSA联盟的认证流程,才能获得Matter的认证证书,且允许使用Matter标志。

按CSA的说法,Matter规范将适用于控制板、门锁、灯、插座、开关、传感器、恒温器、风扇、气候控制器、百叶窗和媒体设备等多种类型的设备,涵盖了智能家居的几乎所有场景。

从产业上来看,行业已经有不少厂商的产品通过了Matter认证,并逐渐进入市场。芯片和模组厂商方面,对Matter的支持力度也比较大。

国内模组领军企业——移远通信,作为CSA 参与者级别会员,对Matter的应用层做出了相关的贡献。其还推出了基于模组、App、平台、认证、生产的一站式Matter解决方案,可以迅速降低客户Matter设备的研发准入门槛,缩短产品上线周期,同时有效降低客户的整体使用成本。


其中在硬件模组上,移远通信已推出了多款支持Matter协议的Wi-Fi模组,包括FC41D、FCM100D、FLM040D等多系列产品。该系列模组均支持主流封装方式,能够更大程度地适配不同平台客户产品。同时,移远通信模组产品在生产过程中烧录设备证书信息并通过云端授权,为客户大幅减少前期开发成本。

在App软件层面,移远通信Matter解决方案能够提供一站式的App解决方案,帮助客户快速生成自有品牌App,且支持多项功能的自定义配置,给予客户在开发过程中充分的自由选择性,同时也能够灵活满足更多垂直行业的特殊化需求。

此外,为了更好地帮助客户搭建Matter证书体系,移远通信提供Matter DAC区块链证书管理平台、Matter品类证书转让服务,客户可根据自身产品的应用场景与市场需求,选择不同的服务,大幅降低Matter认证体系成本。依托移远通信在认证等方面多年累积的经验,此项服务不仅可以减少客户进行Matter软硬件认证的工作量,还可提供更安全的证书管理能力,为托管于其中的证书提供强大的安全性,帮助厂商推进Matter设备量产。

Matter设备皆需要通过扫码或手动输入配网短码进行配网,但不同设备需分配不同的二维码,不可混用。针对这一需求,移远通信还可以在生产环节为客户提供二维码镭雕方案、贴码方案,从云端直接获取二维码数据,保证镭雕码的唯一性,且支持客户定制化,实现功能自动化测试、设备老化测试等一系列工作。

移远通信Matter解决方案为客户提供IoT 全连接服务,并提供 “终端+连接+平台+应用”的一站式端到端解决方案,帮助客户便捷、高效、快速地连接,实现更多物联网场景应用。由于目前Matter还处于起步阶段,整个协议具有一定技术与合作的复杂情况,因此,移远通信Matter解决方案更强调“操作的简单性、可靠性和安全性”,旨在更大程度为客户提供更具有成本优势的服务。


以照明和电工应用为例,移远通信基于Matter模组开发的应用层固件,可以实现众多非常实用的功能。如Matter照明解决方案,将照明功能进行等级划分,为客户提供通用、标准、高级等三项功能选择,客户可根据自身产品定位需求,进行自由选择,以推出更符合市场所需的照明产品。Matter电工解决方案同样聚焦智能家居所需,提供数据统计、远程操控、设备联动等智能化功能。

结 语

Matter作为一个上层协议,最大的作用在于打破了不同设备和生态之间的壁垒。不同的人,看待Matter的视角也不同,有人将其视为救世主,也有人将其视为清流。

目前,Matter协议仍处于走入市场的前期阶段,或多或少还面临一些问题和挑战,例如存量设备更新周期较长等。

不管怎么说,它给沉闷多年的智能家居技术体系带来了冲击。如果老的体系制约了技术的发展,限制了用户的体验,那么,市场就需要像Matter这样的技术站出来,勇担大任。

将数字技术赋能家庭生活,持续改善用户的数字生活体验,是整个智能家居行业的愿景,也是每个行业从业企业以及从业者的职责。

希望智能家居能早日打破所有的技术桎梏,真正走入每一个家庭。

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