【導讀】智能家居市場正在快速增長，越來越多的家庭采用聯(lián)網(wǎng)設備來實現(xiàn)家庭自動化。然而，由于這些聯(lián)網(wǎng)設備通常運行在不同的通信協(xié)議上，極大地阻礙了智能家居系統(tǒng)內的互聯(lián)互通，市場上幾乎沒有一家公司的產品能滿足所有智能家居市場的需求。
新興的Matter智能家居協(xié)議就是為了解決這一挑戰(zhàn)而創(chuàng)建的。它為智能家居設備提供了一個通用的開源解決方案，即使是不同的制造商，他們的產品也能夠相互通信。有了Matter，任何智能家居制造商都可以創(chuàng)造出一款完美融入終端用戶智能家居生態(tài)系統(tǒng)的產品。
智能家居
智能家居市場正在快速增長，越來越多的家庭采用聯(lián)網(wǎng)設備來實現(xiàn)家庭自動化。然而，由于這些聯(lián)網(wǎng)設備通常運行在不同的通信協(xié)議上，極大地阻礙了智能家居系統(tǒng)內的互聯(lián)互通，市場上幾乎沒有一家公司的產品能滿足所有智能家居市場的需求。
新興的Matter智能家居協(xié)議就是為了解決這一挑戰(zhàn)而創(chuàng)建的。它為智能家居設備提供了一個通用的開源解決方案，即使是不同的制造商，他們的產品也能夠相互通信。有了Matter，任何智能家居制造商都可以創(chuàng)造出一款完美融入終端用戶智能家居生態(tài)系統(tǒng)的產品。
本文通過10個問題，對Matter標準進行一次全景式的介紹，幫助大家全面了解這一將深刻影響智能家居行業(yè)未來的標準。
1.什么是Matter？
Matter由連接標準聯(lián)盟（CSA）于2022年11月開發(fā)并推出的一種新的智能家居互操作性標準，它為連接的設備提供了一種通用語言，可以在家中進行本地通信，而無需依賴云連接。CSA聯(lián)盟的成員包括Amazon、Apple、Google、Samsung、LG、Nanoleaf等企業(yè)。Matter的關鍵功能之一是使智能設備能夠跨平臺和生態(tài)系統(tǒng)運行，極大地增加了物聯(lián)網(wǎng)軟件解決方案之間的兼容性。
Matter使用Wi-Fi和Thread無線協(xié)議，目前支持智能傳感器、智能照明、智能插頭和開關、智能恒溫器、智能鎖和媒體設備。這也意味著，如果你購買的智能家居設備上有Matter標志，你就可以設置它并將其與任何Matter兼容設備、Matter平臺和控制器一起使用。
Matter是一個應用層，它將統(tǒng)一在各種IP協(xié)議下運行的設備，允許它們跨平臺通信。通過連接標準聯(lián)盟的Matter認證，該產品將與亞馬遜的Alexa、蘋果的HomeKit和谷歌的智能家居生態(tài)系統(tǒng)兼容，首批Matter設備預計將于今年晚些時候上市。除了更容易與常見的智能家居產品和語音助手集成外，它們還將基于“安全優(yōu)先”設計理念的架構，來抵御各種新出現(xiàn)的網(wǎng)絡威脅。簡化制造商的智能家居設備開發(fā)，讓消費者更容易引入新設備——這就是Matter標準化的主要驅動因素。
2. Matter將帶來哪些好處？
Matter智能家居標準是一種功能強大的通信協(xié)議，它的主要目標是互操作性，無論是哪個品牌所生產，所有符合Matter標準的設備都將協(xié)同工作。因此，Matter為消費者帶來三大好處，包括：在使用的產品和生態(tài)系統(tǒng)中有更多的選擇；在設置和安全等方面簡化用戶體驗；在工程和制造等方面更高效，成本更低。
事實上，Matter的好處還不止于此，它在改善智能家居體驗方面還有如下優(yōu)勢：
易用性
Matter的設計易于使用和配置，具有用戶友好的界面，可以輕松設置和管理智能家居設備。此外，Matter用戶不需要大量的應用程序來管理家庭中的智能設備，僅使用一個應用程序即可控制所有設備，非常有助于簡化智能家居系統(tǒng)的安裝和操作，尤其利好那些剛剛接觸智能家居技術的用戶。
多管理員功能
Matter還側重于為家庭提供方便的家庭自動化系統(tǒng)。無論家庭規(guī)模如何，每個成員都可以通過安裝在智能手機上的應用程序訪問Matter認證的設備。這意味著Matter產品可以通過多個應用程序進行控制。此外，每個用戶都可以配置他們需要保持連接的設備。
本地控制
在家庭網(wǎng)絡上而不是通過互聯(lián)網(wǎng)進行家居設備的控制，意味著與智能家居設備之間的交互，如開燈或關燈等行為會更順暢、更快地發(fā)生。即便制造商倒閉或突然決定關閉其服務器，Matter設備也能繼續(xù)工作，免去消費者的后顧之憂。
增強的安全性
Matter具有內置的安全功能，有助于保護用戶數(shù)據(jù)并維護智能家居生態(tài)系統(tǒng)的隱私。當然，符合Matter協(xié)議的設備必須遵守安全指南，以確保設備之間的安全通信，并保護用戶信息免受未經(jīng)授權的訪問。
經(jīng)濟高效的產品開發(fā)
Matter是一個開源標準，智能家居產品開發(fā)人員無需支付任何版稅即可使用。因此，Matter常常被看作是一項革命性的技術，它不僅改善了用戶體驗，更為智能家居市場提供了新的發(fā)展可能性。
Matter標準得到了世界上很強大的科技公司的支持，同時也為亞馬遜、蘋果、谷歌和三星等四大智能家居系統(tǒng)帶來更多的競爭。正是因為Matter解決了智能家居設備的兼容問題，那些支持Matter的小企業(yè)的產品今后可以輕松實現(xiàn)與亞馬遜和蘋果等智能家居科技巨頭的產品相融合的應用。
3. 哪些智能家居設備將率先進入Matter發(fā)展計劃？
目前，Matter將支持照明產品（如插頭、燈泡、開關等）、門鎖、恒溫器和暖通空調控制器、窗簾、家庭安全傳感器（如門窗傳感器、運動傳感器等）、電視和流媒體視頻播放器等產品。
CSA計劃在今年晚些時候將Matter納入到智能洗衣機、吸塵器以及攝像頭、煙霧探測器和空氣質量監(jiān)測設備中。Matter在未來的迭代中，預計將增加對安全攝像頭、智能音箱、家用電器、掃地機器人、煙霧和一氧化碳探測器、車庫門控制器、無線接入點、環(huán)境傳感器和能源管理產品（如太陽能電池板、電動汽車充電器和家用電池組）的支持。
4. 為什么說Matter對智能家居市場很重要？
如果用戶想建立一個由Zigbee和Z-Wave設備組成的智能家居系統(tǒng)，那么，他們可能會購買一個Zigbee智能煙霧探測器、數(shù)個智能燈泡和一個Z-Wave智能門鎖，并計劃將它們連接并配置在一起工作。因支持的協(xié)議不同，設備之間的通信只能借助網(wǎng)關。這種組網(wǎng)方式不僅繁瑣而且成本也會高出很多。
Matter協(xié)議主要面向無線通信協(xié)議設備的應用層，通過Wi-Fi、Thread通信協(xié)議和以太網(wǎng)工作。該協(xié)議建立在IPv6之上，并使用UDP和TCP進行數(shù)據(jù)傳輸。在智能家居系統(tǒng)中，Matter可以成為所有設備統(tǒng)一的集中點，使用不同通信協(xié)議的設備由此變得可以互聯(lián)互通。
不過，Z-Wave設備仍屬例外，目前還沒有提供這樣的選項。用戶如果想要將Z-Wave設備集成到家庭自動化系統(tǒng)中，還需使用特定的網(wǎng)關。好在CSA已經(jīng)分享了未來為Z-Wave設備提供Matter支持的計劃。
5. Matter對Zigbee、Z-Wave和Thread有什么影響？
Matter是智能家居通信協(xié)議的統(tǒng)一標準，包括Wi-Fi、藍牙、ZigBee、Thread和Z-Wave，Matter使它們能夠彼此合作，并確保智能家居設備作為一個單一系統(tǒng)工作。那么，有了Matter，Zigbee、Z-Wave和Thread的發(fā)展會受到影響嗎？
現(xiàn)有的智能家居設備都是通過當前的主導力量Zigbee和Z-Wave連接的，包括藍牙以及許多其他較小的無線協(xié)議不會因為Matter的出現(xiàn)而突然停止連接現(xiàn)有的智能設備?？紤]到Zigbee聯(lián)盟在Matter創(chuàng)建過程中發(fā)揮的作用，以及Zigbee無線標準的代理功能，有觀點認為它很可能會繼續(xù)與Matter一起發(fā)展，甚至在某個階段與Matter合并。
不過，Z-Wave的未來還需要進一步的觀察，盡管它可能看起來不是Matter的積極參與者，但在某種程度上仍然與Matter進行積極的溝通與合作。Z-Wave和ZigBee是許多智能家居設備正在使用的兩種無線協(xié)議，如智能鎖、傳感器、照明產品等，所有設備均需要Z-Wave或ZigBee集線器來控制它們。
目前，雖然Z-Wave和ZigBee設備不能直接與Matter互操作，但它們可以通過橋接連接到Matter系統(tǒng)。例如，飛利浦Hue智能燈和宜家智能家居設備都使用ZigBee，這兩個ZigBee集線器都在更新，以便它們都能連接到Matter中。
Thread是一種網(wǎng)狀網(wǎng)絡協(xié)議，專門為低功耗、低帶寬的智能家居設備設計，正在成為電池供電的智能家居設備（如傳感器、智能燈和門鎖）通用的連接協(xié)議。隨著Matter的進一步發(fā)展，Thread在智能家居系統(tǒng)中將發(fā)揮越來越重要的作用。
蘋果公司在其旗艦智能手機中增加了對Thread智能家居協(xié)議的支持，新發(fā)布的iPhone 15 Pro和Pro Max就是第一款使用Thread的智能手機。Thread在iPhone中的一個潛在用途是，它可以用作Thread邊緣路由器，該路由器將連接到互聯(lián)網(wǎng)和其他基于IP的網(wǎng)絡，使您能夠在家外控制它們并連接到非Thread設備。甚至，它還可以在Apple HomeKit中啟用設備到設備的連接。
圖1：顯示了Wi-Fi和Thread設備如何在Matter網(wǎng)絡中連接，以及Z-Wave設備如何橋接到Matter網(wǎng)絡。（圖源：Z-Wave Alliance）
6. Matter標準發(fā)布為什么被多次推遲？
Matter于2019年12月被宣布為“CHIP項目”，是一種基于IP的統(tǒng)一連接，旨在為開發(fā)人員構建物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設備提供標準通用協(xié)議。CSA聯(lián)盟此前曾試圖在2020年底發(fā)布該標準，但在2021年8月時宣布將推遲到2022年的年中。而在2022年3月，Matter再次被推遲，直到2022年秋季才推出。
是什么原因讓Matter標準被多次延遲推出？除了新冠疫情的原因，更多的還是聯(lián)盟自身工作量的問題。Matter的第一個版本被推遲了幾次，其中的主要原因是Matter軟件開發(fā)工具包（SDK）的工作量太大，所有公司均需使用該工具包以使其產品符合Matter標準。
CSA表示，它現(xiàn)在有190種兼容產品正在接受認證或者已經(jīng)獲得Matter認證。在過去的一年里，包括Arlo、Comcast、Belkin/Wemo、Eve、GE Lighting、宜家和Yale在內的許多公司都宣布了支持Matter標準的計劃。
第二次延遲的原因是必須保證Matter的軟件代碼盡可能穩(wěn)定，并容納更多的開發(fā)平臺，這些平臺是由各供應商提供的軟件和硬件集成的，需要大量的溝通和準備工作，以便讓更多與Matter兼容的設備更快地進入市場。CSA于2022年秋季發(fā)布了Matter 1.0規(guī)范，并啟動了Matter認證計劃。
Matter 1.0規(guī)范為設備制造商提供了一個統(tǒng)一的標準，可用于許多智能家居應用，包括智能鎖、照明、恒溫器、安全系統(tǒng)、傳感器和媒體設備，從而有助于緩解不同設備生態(tài)系統(tǒng)、產品和協(xié)議通信的挑戰(zhàn)。Matter 1.0標準還為聯(lián)盟成員推出了測試用例和全面的測試工具，并推出了一個全球認證計劃，其中包括八個授權測試實驗室，他們不僅準備測試Matter，還準備測試Matter底層網(wǎng)絡技術Wi-Fi和Thread。
7. 哪些公司在支持Matter？
Matter工作組目前有大約280家公司，除了Amazon、Apple、Google、Samsung外，該聯(lián)盟還包括英飛凌、NXP、Silicon Labs、ADT、Assa Abloy（August Home和Yale智能鎖的制造商）、Ecobee、Facebook、海爾、海信、宜家、松下、iRobot、特斯拉和惠而浦等企業(yè)。
英飛凌是早期加入CSA的280家公司之一，其Matter解決方案包括新的PSoC 62S2 Wi-Fi BT Pioneer Kit，該套件可幫助開發(fā)人員和工程師實現(xiàn)可靠的超低功耗Matter over Wi-Fi解決方案。PSoC 6x ULP MCU和PSoC 62S2 Wi-Fi BT Pioneer Kit（CY8CKIT-062S2-43012）支持通過Wi-Fi低功耗地實現(xiàn)Matter over Wi-Fi，同時通過藍牙/藍牙低功耗（BLE）進行配置。
AIROC無線SoC、與Matter兼容的OPTIGA安全解決方案和用于物聯(lián)網(wǎng)設計的ModusToolBox開發(fā)平臺也可用于Matter系統(tǒng)。其中，高性能、低功耗的AIROC CYW30739多協(xié)議SoC（BLE5.3、IEEE802.15.4）已完成Thread1.3認證，這是第一款支持Matter over Thread的芯片。兼容Matter的OPTIGA安全解決方案可輕松集成到嵌入式系統(tǒng)中，以保護信息和設備的機密性、完整性和真實性。
圖2：已完成Thread1.3認證的AIROC CYW30739 SoC（圖源：英飛凌）
NXP為各種Matter應用（從終端節(jié)點到網(wǎng)關）提供了可擴展、靈活的安全平臺，讓設備制造商可以專注于產品創(chuàng)新并加快產品上市速度。
NXP支持終端節(jié)點Matter標準的Thread開發(fā)平臺包括使用K32W0x MCU和i.MX RT1060 MCU創(chuàng)建邊緣節(jié)點所需的硬件、軟件和開發(fā)工具。
利用IOTZTB-DK06和MIMXRT1060-EVK開發(fā)板（以及可選板OM-SE051ARD或OM-A5000ARD），研發(fā)人員可以使用位于GitHub的beta Matter軟件進行產品的快速開發(fā)。
圖3：NXP MIMXRT1060-EVK開發(fā)板（圖源：NXP）
Silicon Labs也宣布了一系列硬件和軟件解決方案，為所有生態(tài)系統(tǒng)和無線協(xié)議提供完整的端到端Matter開發(fā)套件。
其平臺的核心組件是Silicon Labs 2.4 GHz無線MG24 SoC，其中的EFR32MG24系列2多協(xié)議無線SoC是使用Matter、OpenThread 和Zigbee協(xié)議實現(xiàn)網(wǎng)狀物聯(lián)網(wǎng)無線連接的理想選擇，適用于智能家居、照明和樓宇自動化產品。
圖4：EFR32MG24系列2多協(xié)議無線SoC（圖源：Mouser）
Nordic半導體是BLE和Thread的供應商，這些技術也將用于Matter規(guī)范。該公司推薦的是nRF52840或nRF5340片上系統(tǒng)（SoC）以及這兩款芯片的開發(fā)套件，包括在線免費提供的nRFConnect SDK。該SDK包括Matter的開源實現(xiàn)，可通過GitHub獲得。
nRF52840 SoC是一款具有全協(xié)議并發(fā)能力的多協(xié)議藍牙5.2 SoC，可同時支持BLE、藍牙Mesh、NFC、Thread和Zigbee、802.15.4、ANT和2.4GHz專有協(xié)議棧。nRF5340 SoC是雙核藍牙5.2 SoC，可支持BLE、藍牙Mesh、NFC、Thread和Zigbee。
此外，Nordic還與谷歌、Assa Abloy、Eve和Leedarson合作，創(chuàng)建了一個智能家居演示，展示基于Matter的語音控制、智能門鎖、恒溫器和智能燈泡等示例。
圖5：nRF52840的動態(tài)多協(xié)議特性支持并發(fā)Bluetooth 5和Thread無線連接（圖源：貿澤電子）
8. 現(xiàn)有哪些設備符合Matter標準？
所有經(jīng)Matter認證的設備均符合Matter標準。在2022年CES上，Amazon、Apple、Google、Samsung以及NXP和Tuya等關鍵零部件和服務提供商均發(fā)布了Matter的關鍵產品。目前，Amazon Alexa、Google Nest、Apple HomeKit和Samsung SmartThings都有符合Matter的設備。
Google Nest：谷歌是早首先詳細概述其Matter計劃的公司之一。據(jù)其透露，所有Nest智能音箱都將進行更新，使其能夠控制Matter設備。這意味著谷歌助手將能夠控制任何帶有Matter標簽的設備。在谷歌I/O 2022上，該公司再次宣布，包括谷歌家庭智能音箱、谷歌Mini、NestMini、Nest Hub Max、Nest Audio以及Nest Wi-Fi等都將支持Matter。
Amazon Alexa：亞馬遜正在升級他的Echo和其他連接設備以與Matter合作。該公司智能家居總監(jiān)Marja Koopmans在一篇博客文章中寫道：“從一開始，我們的目標就是讓Alexa與盡可能多的智能家居設備兼容，無論它們是基于什么協(xié)議構建的?！?/p>
Apple HomeKit：蘋果公司是Matter的積極參與者，并計劃從iOS 15開始支持Matter，意味著接下來我們將能夠使用HomeKit來管理Matter設備。目前，蘋果已在其旗艦智能手機iPhone 15 Pro和Pro Max中增加了對Thread智能家居協(xié)議的支持。
Samsung SmartThings：三星一直是Matter的有力支持者，其SmartThings平臺中的集線器正在升級以支持Matter，并將作為智能手機、電視和智能家電的控制器。
9. 有了Matter，現(xiàn)有的智能家居設備怎么辦？
前面我們一直在討論Matter的發(fā)展以及如何簡化生態(tài)系統(tǒng)的話題，到這里你可能要問，有了Matter，我現(xiàn)有的智能家居設備怎么辦？它們還能繼續(xù)使用嗎？
雖然許多公司相繼宣布他們的部分產品進行了的Matter認證（目前產品數(shù)量超過190種），那些未經(jīng)認證的產品能否繼續(xù)使用實際上主要取決于他們的硬件。通過Wi-Fi或Thread運行的新設備，無論是通過軟件更新還是通過橋接，都應該比較容易升級到Matter。較舊的設備似乎不太可能單獨升級，它們只能寄望于通過集線器才有可能升級或橋接到Matter。例如，飛利浦Hue和Signify公司正在以軟件更新的形式進行Hue設備的更新，以便通過Hue Bridge與Matter打通。
10. Matter的未來如何？
CSA對Matter有著宏偉的計劃，但其中的不確定性也很大。首先，宣布的Matter功能都沒有嚴格的截止日期或發(fā)布日期，難免會出現(xiàn)延遲。慶幸的是，大多數(shù)大牌公司都表示仍然支持Matter。就在人們對Matter寄予厚望時，CSA曾經(jīng)的積極參與者Belkin宣布退出聯(lián)盟，一石激起千層浪，即使是一家公司的退出，多少都會讓人對Matter的前景有一絲擔憂。
綜合來看，目前關于Matter的消息喜憂參半。喜的是，對HomePod和HomePod mini的支持是Matter平臺的一大勝利；憂的是，Matter的發(fā)展并沒有人們預期的那樣快，產品類型比較單一。由于大多數(shù)公司仍在繼續(xù)支持Matter，對于尋求互聯(lián)家庭的人們來說，Matter仍然是一個美好的期盼。
結語：Matter的機遇與挑戰(zhàn)
盡管Matter比Zigbee、Z-Wave和Wi-Fi有很多優(yōu)勢，但Matter存在兩個主要缺點，這也是目前它正在努力克服和解決的問題。
一是采用率。雖然Matter協(xié)議得到了許多主要科技公司和行業(yè)團體的支持，但設備制造商實施該標準和消費者采用與Matter協(xié)議兼容的設備仍需要較長的時間。
二是來自既有協(xié)議的競爭。Matter面臨著來自Zigbee和Z-Wave等既定無線協(xié)議的競爭，這些協(xié)議已在智能家居設備中廣泛使用多年，且已經(jīng)安裝了大量設備，Matter很難完全取代它們。
根據(jù)市場研究公司ABI research的數(shù)據(jù)，到2030年，每年將有超過15億臺經(jīng)過Matter認證的設備發(fā)貨。此外，在此期間，預計將有大量的消費機器人、智能家電和其他新興的智能家居設備類型被引入到智能家居系統(tǒng)。許多主要參與者、技術供應商和合作伙伴已經(jīng)承諾提供符合Matter標準的產品，預計該規(guī)范將在五年內主導智能家居市場，今年將有超過一億臺設備支持該規(guī)范，五年內，全球約一半以上的關鍵智能家居設備將支持Matter。
Matter規(guī)范將為整個智能家居價值鏈的參與者提供新的激勵措施，它還將帶來更多的競爭和重新調整的競爭環(huán)境。此外，Matter具有很高的數(shù)據(jù)安全性，它使用端到端加密來保護設備之間的通信。除了對智能家居設備和消費者的直接影響外，該規(guī)范還將使消費者和許多行業(yè)能夠更多地參與到智能家居生態(tài)系統(tǒng)中。
Matter，這種新型無線互操作標準，未來有可能顛覆整個智能家居行業(yè)。
本文轉載自：貿澤電子微信公眾號
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