智能家居迎來(lái)大一統時(shí)代

智能家居這一概念提出以來(lái)，各品牌之間的生態(tài)無(wú)法實(shí)現互聯(lián)互通一直被認為是最大的阻礙。如果你已經(jīng)有一臺天貓精靈智能音箱，又買(mǎi)了一款昕諾飛的智能燈泡和小米的空調，但卻無(wú)法用天貓精靈控制他們，這些所謂智能家居設備就成了一個(gè)個(gè)的孤島。

只有把設備全換成同一家的，才讓智能家居不“智障”?相信沒(méi)有幾個(gè)家庭會(huì )為了實(shí)現全屋智能這么做。想要實(shí)現整個(gè)智能家居市場(chǎng)的繁榮，真正需要的是一個(gè)統一、上下游廠(chǎng)商都認可的互聯(lián)協(xié)議標準。

Matter 1.0的誕生

2019年12月，智能家居開(kāi)源標準Matter首次由亞馬遜、蘋(píng)果、谷歌、三星 SmartThings 和ZigBee聯(lián)盟聯(lián)合發(fā)起提出，當時(shí)還被稱(chēng)為IP互聯(lián)家庭項目(Project Connected Home over IP，簡(jiǎn)稱(chēng)CHIP)。該項目旨在開(kāi)發(fā)、推廣一項免除專(zhuān)利費的新連接協(xié)議，將 Zigbee、Thread、藍牙和 Wi-Fi 等不同組件整合到一個(gè)總體標準中，以簡(jiǎn)化智能家居設備商開(kāi)發(fā)成本，提高產(chǎn)品之間兼容性。

上圖展示了Matter 與ZigBee、藍牙、Wi-Fi的關(guān)系。OSI七層網(wǎng)絡(luò )模型大家都比較熟悉了，從高到低，依次為：應用層、表示層、會(huì )話(huà)層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò )層、數據鏈路層、物理層。這里簡(jiǎn)化了一下，將會(huì )話(huà)層和表示層合并到應用層，數據鏈路層和物理層合并到底層，形成新的網(wǎng)絡(luò )模型：應用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò )層、底層。
應用層為Matter、傳輸層為T(mén)CP/UDP、網(wǎng)絡(luò )層為IPv6、底層為適配IPv6的協(xié)議(以太網(wǎng)、Wi-Fi、Thread，等等)。
由此可見(jiàn)，Matter是基于傳輸層之上的應用層協(xié)議，它依賴(lài)于以太網(wǎng)、Wi-Fi、Thread等底層協(xié)議。
Zigbee和藍牙都是不適配IPv6的底層協(xié)議，例如ZigBee，它規定了要求的底層協(xié)議、專(zhuān)用的網(wǎng)絡(luò )層 /傳輸層和專(zhuān)用的應用層。所以Matter與Zigbee、藍牙是互斥的協(xié)議，無(wú)法共同存在;而與Wi-Fi則是依賴(lài)關(guān)系。
當時(shí)業(yè)內人士和媒體普遍不看好這一標準的推進(jìn)，因為智能家居巨頭早已經(jīng)建立了基于自家生態(tài)的封閉平臺，他們怎么會(huì )心平氣和地坐在一起想辦法解決智能家居“碎片化”的頑疾呢?事實(shí)確實(shí)一波三折，原本CHIP計劃首款支持Matter標準的設備在2020年底發(fā)布，一拖再拖后改在了2022年秋季。
2021年5月，Matter取代了原先的CHIP成為該標準的正式名稱(chēng)，ZigBee聯(lián)盟也更名為連接標準聯(lián)盟(Connectivity Standards Alliance，簡(jiǎn)稱(chēng)CSA)。官方表示，作為智能家居新的連接標準，Matter提供一種基于IP的統一連接協(xié)議，家中來(lái)自不同品牌的智能門(mén)鎖、智能音箱、智能水壺、空調、電視、窗簾、電燈都可以在這個(gè)寫(xiě)一下更順暢地交互，從而提供更好的家居產(chǎn)品的實(shí)用性和體驗性。

美國西部時(shí)間10月2日，CSA連接標準聯(lián)盟宣布Matter 1.0技術(shù)規范正式發(fā)布，認證計劃同時(shí)開(kāi)放。智能家居品牌可以對其產(chǎn)品進(jìn)行相關(guān)測試和認證，一旦獲得認證，公司就可以開(kāi)始銷(xiāo)售帶有Matter 標志的設備。
據介紹，Matter第一個(gè)版本通過(guò) Wi-Fi、Thread 和以太網(wǎng)運行，并使用低功耗藍牙進(jìn)行設備調試，以支持一系列智能家居設備，包括照明和電氣、HVAC 控制、窗簾、安全傳感器、門(mén)鎖和媒體設備。
帶Matter標志的智能家居產(chǎn)品
這是智能家居發(fā)展史上的里程碑事件，意味著(zhù)來(lái)自物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)從芯片到零售，各個(gè)環(huán)節的聯(lián)盟成員公司自此擁有了一套完整解決方案，能夠為市場(chǎng)提供跨品牌和跨生態(tài)互聯(lián)互通的新一代產(chǎn)品，讓消費者體驗更好的隱私保護、安全和便捷。
芯片廠(chǎng)商中，Silicon Labs是Matter主要代碼的貢獻者之一，該公司已針對Matter設備、邊界路由器和橋接應用等需求提供了一站式的資源。開(kāi)發(fā)人員可以地利用Silicon Labs的硬件和軟件工具，包括一體化軟件開(kāi)發(fā)工具包(Unify SDK)、Gecko SDK和Simplicity Studio物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)環(huán)境，從而將Matter橋接到其他的IoT開(kāi)發(fā)平臺，比如Wi-Fi、Zigbee、Thread和Z-Wave等。
其實(shí)今年9月2日至6日在柏林舉辦的歐洲知名科技盛會(huì )IFA 2022上，蘋(píng)果HomeKit智能家居設備制造商Eve就展示了基于Matter Beta版協(xié)議的應用，他們的智能球形燈泡可以同時(shí)接受蘋(píng)果、谷歌、亞馬遜智能音箱，以及手機中三星SmartThings的聯(lián)合控制。
這是不同品牌智能家居互聯(lián)互通的場(chǎng)景首次真實(shí)地呈現在世人眼前，也是Matter在成立之初的承諾——使用Matter協(xié)議的設備將可以兼容Alexa、Google Home、HomeKit以及國內的華為、小米等品牌生態(tài)。

各大公司已宣布支持Matter計劃

早在CES 2022期間，亞馬遜便宣布 Echo 設備將支持Matter，包括大部分的 Echo、Echo Dots、Echo Plus、Echo Studio 和 Echo Show。在Matter正式發(fā)布后，現有的 Echo 設備也可以通過(guò)軟件更新支持 Matter。同時(shí)亞馬遜還表示，其第四代 Echo 將成為 Thread 邊界路由器，使用該協(xié)議在自身和 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò )之間建立一座橋梁(支持 Matter over Thread)。

更重要的是，亞馬遜宣布將推出適用于 Matter over Wifi 的 FFS(Frustration Free Setup)體驗，符合條件的客戶(hù)只需將 Matter 設備拆箱并打開(kāi)電源，即可完成設備自動(dòng)配網(wǎng)。

同樣在CES 2022上宣布支持Matter的還有三星，該標準將允許其Home Hub充當其智能手機、智能電視和智能電器的控制器。另外近期三星 SmartThings 還宣布了一項合作伙伴早期訪(fǎng)問(wèn)計劃，首批燈、鎖和傳感器類(lèi) Matter 智能家居設備已經(jīng)開(kāi)始接受跨平臺兼容測試。

在今年5月召開(kāi)的谷歌2022年I/O大會(huì )上，谷歌明確透露了將被更新為Matter 控制器的設備，允許它們連接到所有 Matter 產(chǎn)品并由 Google Home 應用程序、Google Assistant 和安卓智能家居控件控制。在9月的GDS 22開(kāi)發(fā)者大會(huì )中，谷歌還分享了其在Matter 項目上的布局和進(jìn)展。

蘋(píng)果也在2022年6月初的 WWDC 2022上正式宣布，其智能家居平臺HomeKit將無(wú)縫兼容Matter。在未來(lái)，用戶(hù)將可以通過(guò)蘋(píng)果Home App或集成Homekit的第三方應用，掃碼快速添加、查看狀態(tài)、控制Matter智能家居設備。

更貼近“家居”行業(yè)的宜家(IKEA)，也在2022年5月底宣布推出 Matter-ready 智能家居中心Dirigera(瑞典語(yǔ)中意為“指揮家”)，形狀像一顆小小的冰球，與其前身Tradfri產(chǎn)品最大的區別是它支持Matter標準。
宜家特別強調了該產(chǎn)品使用簡(jiǎn)單，還具備強大的個(gè)性化選項，并且透露，宜家正在開(kāi)發(fā)自己的云端網(wǎng)絡(luò )，在2023 年就能遠程訪(fǎng)問(wèn)其智能家居設備。


萬(wàn)事俱備，產(chǎn)品四季度批量上市

據悉，兼容Matter的智能家居設備，將于今年第四季度首次大規模上市。而Matter 1.0的重要組成部分也已萬(wàn)事俱備：授權測試實(shí)驗室的認證測試服務(wù)同步開(kāi)放、Matter測試工具齊備、開(kāi)源參考設計軟件開(kāi)發(fā)套件(SDK)完成。
為了解決智能家居設備的安全和隱私問(wèn)題，Matter 使用分布式賬本技術(shù)和公鑰基礎設施。這些技術(shù)驗證設備認證和出處，以確保用戶(hù)在家中連接真實(shí)和最新的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品。
這一切都將推動(dòng)新一代創(chuàng )新產(chǎn)品投放市場(chǎng)。
目前許多國內外智能家居品牌、設備廠(chǎng)商、芯片廠(chǎng)商以及解決方案商，都已經(jīng)公開(kāi)表示其產(chǎn)品將全系支持Matter協(xié)議，計劃升級現有產(chǎn)品以支持Matter標準的聯(lián)盟成員公司一旦獲得相應認證，就能馬上實(shí)施升級。
這意味著(zhù)只要我們購買(mǎi)的智能家居設備支持Matter協(xié)議，不論是蘋(píng)果用戶(hù)還是安卓用戶(hù)，或者再細分一點(diǎn)，不論米家用戶(hù)還是華為用戶(hù)，都可以實(shí)現互聯(lián)互通操作，智能家居生態(tài)壁壘時(shí)代的顛覆，對于用戶(hù)體驗的改善也將是顛覆性的。
包括亞馬遜、蘋(píng)果公司、康卡斯特有線(xiàn)、谷歌、昕諾飛和SmartThings在內的超過(guò)280家成員公司貢獻他們的技術(shù)、經(jīng)驗和創(chuàng )新，來(lái)確保Matter能滿(mǎn)足用戶(hù)、設備制造商和生態(tài)平臺的各方所需。這些公司協(xié)力分析需求、開(kāi)發(fā)技術(shù)規范和參考設計、參與大量測試活動(dòng)、進(jìn)行最后的規范驗證，終于達成了這項對行業(yè)具有重大意義的里程碑。

8家授權實(shí)驗室提供測試認證，包括底層通信協(xié)議

除了技術(shù)規范以外，Matter 1.0發(fā)布的同時(shí)也為聯(lián)盟成員提供了測試用例和綜合測試工具，以及向全球開(kāi)放的認證程序。
百佳泰Allion Labs、必維國際檢驗集團Bureau Veritas、 德凱Dekra、 Element、 Eurofins Digital Testing、 Granite River Labs(GRL)、 德國萊茵TüV Rheinland、 UL Solutions 等8家授權測試實(shí)驗室可以提供Matter測試服務(wù)，也能夠對Matter底層網(wǎng)絡(luò )通信協(xié)議進(jìn)行測試——如Wi-Fi和Thread。
基于Wi-Fi的Matter設備可以在本地網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行高速率的通信，也可以讓智能家居設備方便地與云端通信，而Thread能夠構建低功耗高穩定性的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )家居系統。Wi-Fi聯(lián)盟和Thread Group與CSA連接標準聯(lián)盟一起實(shí)現完整的Matter應用。
Matter網(wǎng)絡(luò )堆棧。(圖自：Moore Insight and Strategy)
Matter的安全原則和機制也為物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)拓了新領(lǐng)域，比如應用分布式數據庫技術(shù)和公鑰基礎設施來(lái)驗證設備的認證狀態(tài)和來(lái)源，以此確保用戶(hù)連接到家庭網(wǎng)絡(luò )中的設備是真實(shí)、經(jīng)過(guò)驗證、且軟件版本最新的。
基于以太網(wǎng)、Wi-Fi和Thread，并可用藍牙低功耗協(xié)議進(jìn)行設備配網(wǎng)的Matter首版標準將支持多種類(lèi)型的智能家居產(chǎn)品，包括照明電工、暖通控制、窗簾幕簾、安全安防、門(mén)鎖、媒體播放(比如電視機)、結合了應用軟件的控制設備、以及網(wǎng)橋設備。

Matter標準問(wèn)世對物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)意義重大

在Matter協(xié)議誕生前，各大品牌只支持自家協(xié)議，智能家居行業(yè)山頭林立、彼此封閉。擁有不同品牌家電設備消費者的使用體驗也處于割裂狀態(tài)，各設備之間基本上是雞同鴨講。
“大一統”的Matter協(xié)議標準，加速了全球智能家居生態(tài)以及企業(yè)的融合，可以實(shí)現跨系統、跨平臺進(jìn)行連接、控制、數據共享。通過(guò)Matter極強的兼容性也得以讓不同類(lèi)型、品牌、生態(tài)的設備間實(shí)現高效通信(如 iOS/安卓手機、語(yǔ)音助手、智能音箱等)，整個(gè)過(guò)程無(wú)需特定的“轉發(fā)”設備。
例如，Matter 智能開(kāi)關(guān)或傳感器可以直接“打開(kāi)/關(guān)閉”Matter 燈泡，而無(wú)需借助任何 APP、云服務(wù)或其他特別操作。一旦完成配置，Matter 設備間的通信和控制都可以直接在本地局域網(wǎng)絡(luò )中實(shí)現，這在過(guò)去的生態(tài)系統協(xié)議中是不太容易實(shí)現的。
基于Matter的多源管理功能(Multi Admin)，用戶(hù)可以將設備連接任何支持Matter的生態(tài)系統，為每個(gè)設備分別設置與哪些系統共享，也可輕松地將多個(gè)設備添加到新的生態(tài)系統中。這意味著(zhù)，一款 Matter 設備可以同時(shí)支持多個(gè)平臺的多種生態(tài)系統，消除大量使用體驗上的混亂與障礙，讓用戶(hù)的智能家居使用體驗更自由。
這些也正是大多數消費者需要的，原先手機里可能有亞馬遜Alexa、蘋(píng)果HomeKit和谷歌Nest等一堆控制APP，現在只需要保留一個(gè)就可以。

連蘋(píng)果這樣以生態(tài)封閉著(zhù)稱(chēng)的巨頭，都主動(dòng)擁抱Matter，足見(jiàn)智能家居這個(gè)行業(yè)不像手機，從單一產(chǎn)品擴充封閉生態(tài)的玩法行不通。如今在智能家居行業(yè)中，包括亞馬遜、谷歌、蘋(píng)果和三星在內的最具影響力的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)品牌都加入了推動(dòng)Matter發(fā)展的行列，共同為解決分散的智能家居市場(chǎng)提供解決方案。
如此一來(lái)單一生態(tài)的概念被淡化，生態(tài)壁壘也被逐漸打破。一些規模較小的終端廠(chǎng)商，即便無(wú)法成為蘋(píng)果HomeKit或亞馬遜Alexa的合作廠(chǎng)商，只要遵循Matter協(xié)議，就可以通過(guò)這些大廠(chǎng)的APP或終端進(jìn)行控制，這樣一來(lái)既擴張了大廠(chǎng)的產(chǎn)品陣容，小廠(chǎng)設備也得以加入更大的生態(tài)，越來(lái)越多的智能產(chǎn)品能夠實(shí)現互聯(lián)。
消費者可以從功能、價(jià)格和質(zhì)量上來(lái)選擇不同品牌的產(chǎn)品;設備廠(chǎng)商也可以減少對于多種通訊技術(shù)的研發(fā)，不再需要同時(shí)維護多個(gè)生態(tài)系統或通過(guò)多種認證，從而大大節省了時(shí)間和人力成本。
根據 ABI Research的數據，在五年內，全球超過(guò)一半的關(guān)鍵智能家居設備將支持 Matter。

目的不是取代，而是共存

最后是大家比較關(guān)心的，之前買(mǎi)的物聯(lián)網(wǎng)設備能否加入Matter大家庭?如果無(wú)法加入，那么整個(gè)智能家居還是碎片化的。其實(shí)在Matter協(xié)議創(chuàng )立之初就考慮了這個(gè)問(wèn)題，因為現有設備中普遍采用Zigbee、Z-Wave和其他物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線(xiàn)協(xié)議，雖然無(wú)法直接連接到Matter，但有無(wú)線(xiàn)協(xié)議連接的基礎，橋接是Matter連接到這些現有設備的關(guān)鍵，只需要在新設備中以集成這樣的橋接網(wǎng)關(guān)，就可以讓現有傳感器網(wǎng)絡(luò )與Matter網(wǎng)絡(luò )互操作。
Matter 橋接設備允許用戶(hù)無(wú)差別控制自己的 Matter 和非 Matter 設備(圖自：樂(lè )鑫科技)
在 Matter 生態(tài)系統中，非 Matter 設備可以作為“被橋接設備”節點(diǎn)，通過(guò)橋接設備完成其他協(xié)議(如 Zigbee)和 Matter 協(xié)議之間的映射，從而與系統中的 Matter 設備進(jìn)行通信。
下圖所示 Matter-Zigbee 橋接設備可以讓 Zigbee 燈泡加入 Matter 生態(tài)系統：
Matter-Zigbee 橋接設備(圖自：樂(lè )鑫科技)
Thread 的橋接稍有不同，這是一套基于 IPv6 (IEEE 802.15.4)的低功耗 mesh 網(wǎng)絡(luò )協(xié)議，因此 Thread 網(wǎng)絡(luò )中的設備無(wú)法直接與 Wi-Fi 或以太網(wǎng)設備通信。為了使 Thread 設備與其他網(wǎng)絡(luò )中的設備互聯(lián)，需要在 Matter 的拓撲結構中增加Thread 邊界路由器(Thread Border Router)，如下圖所示。
Matter 拓撲結構(圖自：樂(lè )鑫科技)

寫(xiě)在最后

具體的技術(shù)實(shí)現，我們這篇文章就不展開(kāi)了。目前，許多物聯(lián)網(wǎng)終端制造商已經(jīng)計劃更新現有網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品來(lái)達成Matter橋接需求，并將推出可同時(shí)支持已部署的Zigbee/Z-Wave、Thread設備以及更新的Matter產(chǎn)品。一些非Matter設備也可以通過(guò)OTA升級以支持Matter，其余的智能家居產(chǎn)品則可能被排除在Matter陣營(yíng)之外。
總結下來(lái)，Matter不會(huì )取代其他物聯(lián)網(wǎng)連接技術(shù)，而是為生態(tài)平臺和設備制造商提供了一種新的通用語(yǔ)言，可以在本地網(wǎng)絡(luò )中實(shí)現設備間的對話(huà)，讓大家“和平共處”。小編對1.0版本的性能不抱太大期望，但邁出這一步很重要，相信經(jīng)過(guò)迭代會(huì )越來(lái)越好。

來(lái)源：EDN電子技術(shù)設計

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