Ämnet vi ska prata om idag har att göra med smarta hem.
När det gäller smarta hem borde ingen vara obekant med dem. I början av detta århundrade, när konceptet med sakernas internet först föddes, var det viktigaste tillämpningsområdet det smarta hemmet.
Under årens lopp, med den kontinuerliga utvecklingen av digital teknik, har mer och mer smart hårdvara för hemmet uppfunnits. Denna hårdvara har gjort familjelivet mycket bekvämare och ökat livsglädjen.
Med tiden kommer du att ha många appar på din telefon.
Ja, detta är det ekologiska barriärproblemet som länge har plågat smarta hem-industrin.
Faktum är att utvecklingen av IoT-teknik alltid har präglats av fragmentering. Olika tillämpningsscenarier matchar olika egenskaper hos IoT-tekniker. Vissa behöver stor bandbredd, vissa behöver låg strömförbrukning, vissa fokuserar på stabilitet och vissa är mycket angelägna om kostnaden.
Detta har gett upphov till en blandning av 2/3/4/5G, NB-IoT, eMTC, LoRa, SigFox, Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, Thread och andra underliggande kommunikationstekniker.
Det smarta hemmet är i sin tur ett typiskt LAN-scenario, med kommunikationstekniker med kort räckvidd som Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, Thread, etc., i en mängd olika kategorier och med korsanvändning.
Dessutom, eftersom smarta hem är inriktade på icke-specialiserade användare, tenderar tillverkare att bygga sina egna plattformar och UI-gränssnitt och anta proprietära applikationslagerprotokoll för att säkerställa användarupplevelsen. Detta har lett till det nuvarande "ekosystemkriget".
Barriärerna mellan ekosystem har inte bara orsakat oändliga problem för användare, utan även för leverantörer och utvecklare – att lansera samma produkt kräver utveckling för olika ekosystem, vilket avsevärt ökar arbetsbelastningen och kostnaderna.
Eftersom problemet med ekologiska barriärer är en allvarlig begränsning för den långsiktiga utvecklingen av smarta hem har branschen börjat arbeta med att hitta en lösning på detta problem.
Matter-protokollets födelse
I december 2019 gick Google och Apple med i Zigbee Alliance och tillsammans med Amazon och över 200 företag och tusentals experter världen över marknadsfördes ett nytt applikationslagerprotokoll, känt som Project CHIP (Connected Home over IP).
Som namnet antyder handlar CHIP om att ansluta hemmet baserat på IP-protokoll. Detta protokoll lanserades med syftet att öka enhetskompatibiliteten, förenkla produktutvecklingen, förbättra användarupplevelsen och driva branschen framåt.
Efter att CHIP-arbetsgruppen föddes var den ursprungliga planen att släppa standarden 2020 och lansera produkten 2021. Av olika anledningar blev dock denna plan inte av.
I maj 2021 bytte Zigbee Alliance namn till CSA (Connectivity Standards Alliance). Samtidigt döptes CHIP-projektet om till Matter (vilket betyder "situation, händelse, materia" på kinesiska).
Alliansen döptes om eftersom många medlemmar var ovilliga att gå med i Zigbee, och CHIP ändrades till Matter, förmodligen för att ordet CHIP var för välkänt (det betydde ursprungligen "chip") och mycket lätt att krascha.
I oktober 2022 släppte CSA äntligen version 1.0 av Matter-standardprotokollet. Strax innan dess, den 18 maj 2023, släpptes även Matter version 1.1.
Medlemmarna i CSA-konsortiet är indelade i tre nivåer: Initiativtagare, Deltagare och Antagande. Initiativtagarna befinner sig på den högsta nivån och är de första att delta i utarbetandet av protokollet, är medlemmar i alliansens styrelse och deltar i viss utsträckning i alliansens ledarskap och beslut.
Google och Apple, som representanter för initiativtagarna, bidrog avsevärt till de tidiga specifikationerna för Matter.
Google bidrog med sitt eget Smart Home:s befintliga nätverkslager och applikationsprotokoll Weave (en uppsättning standardautentiseringsmekanismer och kommandon för enhetsdrift), medan Apple bidrog med HAP Security (för end-to-end-kommunikation och lokal LAN-manipulation, vilket säkerställer stark integritet och säkerhet).
Enligt den senaste informationen på den officiella webbplatsen initierades CSA-konsortiet av totalt 29 företag, med 282 deltagare och 238 användare.
Under ledning av jättarna exporterar branschaktörer aktivt sina immateriella rättigheter för Matter och är engagerade i att bygga ett storslaget, enhetligt, sömlöst uppkopplat ekosystem.
Matters protokollarkitektur
Efter allt detta prat, hur förstår vi egentligen Matter-protokollet? Vad är dess förhållande till Wi-Fi, Bluetooth, Thread och Zigbee?
Inte så snabbt, låt oss titta på ett diagram:
Detta är ett diagram över protokollarkitekturen: Wi-Fi, Thread, Bluetooth (BLE) och Ethernet är de underliggande protokollen (fysiska lager och datalänklager); uppåt är nätverkslagret, inklusive IP-protokoll; uppåt är transportlagret, inklusive TCP- och UDP-protokoll; och Matter-protokollet, som vi redan nämnt, är ett applikationslagerprotokoll.
Bluetooth och Zigbee har också dedikerade nätverks-, transport- och applikationslager, utöver de underliggande protokollen.
Därför är Matter ett ömsesidigt uteslutande protokoll med Zigbee och Bluetooth. För närvarande är de enda underliggande protokollen som Matter stöder Wi-Fi, Thread och Ethernet (Ethernet).
Förutom protokollarkitekturen behöver vi veta att Matter-protokollet är utformat med en öppen filosofi.
Det är ett protokoll med öppen källkod som kan visas, användas och modifieras av vem som helst för att passa olika applikationsscenarier och behov, vilket möjliggör de tekniska fördelarna med transparens och tillförlitlighet.
Säkerheten hos Matter-protokollet är också en viktig försäljningsargument. Det använder den senaste krypteringstekniken och stöder end-to-end-kryptering för att säkerställa att användarnas kommunikation inte stjäls eller manipuleras.
Matters nätverksmodell
Härnäst tittar vi på materians faktiska nätverk. Återigen illustreras detta med ett diagram:
Som diagrammet visar är Matter ett TCP/IP-baserat protokoll, så Matter är vad TCP/IP grupperas i.
Wi-Fi- och Ethernet-enheter som stöder Matter-protokollet kan anslutas direkt till en trådlös router. Thread-enheter som stöder Matter-protokollet kan också sammankopplas med IP-baserade nätverk som Wi-Fi via Border Routers.
Enheter som inte stöder Matter-protokollet, såsom Zigbee eller Bluetooth-enheter, kan anslutas till en bryggliknande enhet (Matter Bridge/Gateway) för att konvertera protokollet och sedan ansluta till en trådlös router.
Industriella framsteg inom materia
Matter representerar en trend inom smart hemteknik. Som sådan har den fått bred uppmärksamhet och entusiastiskt stöd sedan starten.
Branschen är mycket optimistisk om Matters utvecklingsmöjligheter. Enligt en färsk rapport från marknadsundersökningsföretaget ABI Research kommer mer än 20 miljarder trådlöst uppkopplade smarta hemenheter att säljas över hela världen mellan 2022 och 2030, och en stor andel av dessa enhetstyper kommer att uppfylla Matters specifikationer.
Matter använder för närvarande en certifieringsmekanism. Tillverkare utvecklar hårdvara som måste klara CSA-konsortiets certifieringsprocess för att få Matter-certifikatet och få använda Matter-logotypen.
Enligt CSA kommer Matter-specifikationen att gälla för ett brett spektrum av enhetstyper såsom kontrollpaneler, dörrlås, lampor, uttag, strömbrytare, sensorer, termostater, fläktar, klimatkontroller, persienner och medieenheter, och täcka nästan alla scenarier i det smarta hemmet.
Branschmässigt har branschen redan ett antal tillverkare vars produkter har klarat Matter-certifieringen och gradvis kommer ut på marknaden. Från chip- och modultillverkares sida finns det också ett relativt starkt stöd för Matter.
Slutsats
Matters viktigaste roll som ett protokoll på det övre lagret är att bryta ner barriärerna mellan olika enheter och ekosystem. Olika människor har olika perspektiv på materia, där vissa ser det som en räddare och andra som en nystart.
För närvarande är Matter-protokollet fortfarande i ett tidigt skede av att komma ut på marknaden och står mer eller mindre inför vissa problem och utmaningar, såsom högre kostnader och en längre förnyelsecykel för lagret av enheter.
I vilket fall som helst chockerar det de tråkiga åren med smarta hem-tekniksystem. Om det gamla systemet begränsar teknikutvecklingen och användarupplevelsen, då behöver vi tekniker som Matter för att ta sig an den stora uppgiften.
Huruvida Matter kommer att bli en succé eller inte kan vi inte säga säkert. Det är dock hela smarta hem-branschens vision och varje företags och praktikers ansvar att integrera digital teknik i hemmet och kontinuerligt förbättra användarnas digitala livsupplevelse.
Hoppas att det smarta hemmet snart bryter alla tekniska bojor och verkligen kommer in i varje hem.
Publiceringstid: 29 juni 2023