Тема, о которой мы сегодня поговорим, связана с умными домами.
Когда дело доходит до умных домов, никто не должен быть с ними незнаком. Еще в начале этого столетия, когда впервые родилась концепция Интернета вещей, наиболее важной областью применения был умный дом.
С годами, по мере постоянного развития цифровых технологий, изобреталось все больше и больше интеллектуального оборудования для дома. Эта фурнитура привнесла большое удобство в семейную жизнь и добавила удовольствия от жизни.
Со временем на вашем телефоне появится множество приложений.
Да, это проблема экологического барьера, которая уже давно беспокоит индустрию умного дома.
Фактически развитие технологий Интернета вещей всегда характеризовалось фрагментацией. Различные сценарии применения соответствуют различным характеристикам технологий Интернета вещей. Кому-то нужна большая пропускная способность, кому-то низкое энергопотребление, кому-то важна стабильность, а кого-то очень беспокоит стоимость.
Это привело к появлению сочетания 2/3/4/5G, NB-IoT, eMTC, LoRa, SigFox, Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, Thread и других базовых коммуникационных технологий.
Умный дом, в свою очередь, представляет собой типичный сценарий локальной сети с технологиями связи ближнего действия, такими как Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, Thread и т. д., в широком диапазоне категорий и перекрестного использования.
Более того, поскольку умные дома ориентированы на пользователей-неспециалистов, производители склонны создавать свои собственные платформы и интерфейсы пользовательского интерфейса, а также применять собственные протоколы прикладного уровня для обеспечения удобства пользователей. Это привело к нынешней «экосистемной войне».
Барьеры между экосистемами создают бесконечные проблемы не только для пользователей, но и для вендоров и разработчиков — запуск одного и того же продукта требует разработки для разных экосистем, что значительно увеличивает рабочую нагрузку и затраты.
Поскольку проблема экологических барьеров является серьезным препятствием для долгосрочного развития умных домов, отрасль начала работать над поиском решения этой проблемы.
Рождение протокола Материи
В декабре 2019 года Google и Apple присоединились к Zigbee Alliance, присоединившись к Amazon, более чем 200 компаниям и тысячам экспертов по всему миру для продвижения нового протокола прикладного уровня, известного как протокол Project CHIP (Connected Home over IP).
Как видно из названия, CHIP предназначен для подключения дома на основе протоколов IP. Этот протокол был запущен с целью повышения совместимости устройств, упрощения разработки продуктов, улучшения пользовательского опыта и продвижения отрасли вперед.
После рождения рабочей группы CHIP первоначальный план заключался в том, чтобы выпустить стандарт в 2020 году и запустить продукт в 2021 году. Однако по разным причинам этот план не осуществился.
В мае 2021 года Zigbee Alliance изменил свое название на CSA (Альянс стандартов подключения). В то же время проект CHIP был переименован в Matter (что в переводе с китайского означает «ситуация, событие, материя»).
Альянс был переименован, потому что многие члены не хотели присоединяться к Zigbee, а CHIP был изменен на Matter, вероятно, потому, что слово CHIP было слишком известно (первоначально оно означало «чип») и его очень легко вывести из строя.
В октябре 2022 года CSA наконец выпустило версию 1.0 стандартного протокола Matter. Незадолго до этого, 18 мая 2023 года, также была выпущена версия Matter 1.1.
Члены Консорциума CSA разделены на три уровня: инициатор, участник и адоптер. Инициаторы находятся на самом высоком уровне, первыми участвуют в составлении протокола, являются членами Совета директоров Альянса и в той или иной степени участвуют в руководстве и решениях Альянса.
Google и Apple, как представители инициаторов, внесли значительный вклад в ранние спецификации Matter.
Google предоставил существующий сетевой уровень и протокол приложений собственного «Умного дома» Weave (набор стандартных механизмов аутентификации и команд для работы устройства), а Apple предоставила HAP Security (для сквозной связи и манипулирования локальной локальной сетью, обеспечивая строгую конфиденциальность и безопасность). ).
По последним данным на официальном сайте, консорциум CSA был инициирован 29 компаниями, с 282 участниками и 238 усыновителями.
Во главе с гигантами игроки отрасли активно экспортируют свою интеллектуальную собственность в Matter и стремятся построить великую единую, бесшовно связанную экосистему.
Архитектура протокола Материи
После всего этого разговора, как именно мы понимаем протокол Материи? Как он связан с Wi-Fi, Bluetooth, Thread и Zigbee?
Не так быстро, давайте посмотрим на схему:
Это схема архитектуры протокола: Wi-Fi, Thread, Bluetooth (BLE) и Ethernet — базовые протоколы (физический уровень и уровень канала передачи данных); вверху — сетевой уровень, включая протоколы IP; вверху — транспортный уровень, включая протоколы TCP и UDP; а протокол Matter, как мы уже упоминали, является протоколом прикладного уровня.
Bluetooth и Zigbee также имеют выделенные уровни сети, транспорта и приложений в дополнение к базовым протоколам.
Следовательно, Matter — это взаимоисключающий протокол с Zigbee и Bluetooth. В настоящее время единственными базовыми протоколами, которые поддерживает Matter, являются Wi-Fi, Thread и Ethernet (Ethernet).
В дополнение к архитектуре протокола нам необходимо знать, что протокол Matter разработан с учетом открытой философии.
Это протокол с открытым исходным кодом, который может просматривать, использовать и модифицировать любой желающий в соответствии с различными сценариями и потребностями приложений, что обеспечит технические преимущества прозрачности и надежности.
Безопасность протокола Matter также является важным преимуществом. Он использует новейшую технологию шифрования и поддерживает сквозное шифрование, чтобы гарантировать, что сообщения пользователей не будут украдены или подделаны.
Сетевая модель Материи
Далее мы рассмотрим реальную сеть Материи. Опять же, это иллюстрируется диаграммой:
Как показано на диаграмме, Matter — это протокол на основе TCP/IP, поэтому Matter — это все, во что сгруппирован TCP/IP.
Устройства Wi-Fi и Ethernet, поддерживающие протокол Matter, можно подключать напрямую к беспроводному маршрутизатору. Потоковые устройства, поддерживающие протокол Matter, также могут быть подключены к IP-сетям, таким как Wi-Fi, через пограничные маршрутизаторы.
Устройства, не поддерживающие протокол Matter, такие как устройства Zigbee или Bluetooth, можно подключить к устройству мостового типа (Matter Bridge/Gateway) для преобразования протокола, а затем подключиться к беспроводному маршрутизатору.
Промышленные достижения в Материи
Matter представляет собой тенденцию в технологиях умного дома. Таким образом, с момента своего создания он получил широкое внимание и восторженную поддержку.
Индустрия очень оптимистично оценивает перспективы развития Matter. Согласно недавнему отчету исследовательской компании ABI Research, в период с 2022 по 2030 год по всему миру будет продано более 20 миллиардов беспроводных устройств для умного дома, и значительная часть этих типов устройств будет соответствовать спецификации Matter.
В настоящее время Matter использует механизм сертификации. Производители разрабатывают оборудование, которое должно пройти процесс сертификации консорциума CSA, чтобы получить сертификат Matter и получить разрешение на использование логотипа Matter.
По данным CSA, спецификация Matter будет применяться к широкому спектру типов устройств, таких как панели управления, дверные замки, светильники, розетки, выключатели, датчики, термостаты, вентиляторы, климат-контроллеры, жалюзи и мультимедийные устройства, охватывая практически все сценарии в умный дом.
В отрасли уже есть ряд производителей, продукция которых прошла сертификацию Matter и постепенно выходит на рынок. Со стороны производителей чипов и модулей также существует относительно сильная поддержка Matter.
Заключение
Самая большая роль Matter как протокола верхнего уровня заключается в разрушении барьеров между различными устройствами и экосистемами. Разные люди имеют разные взгляды на Материю: некоторые видят в ней спасителя, а другие видят в ней чистый лист.
На данный момент протокол Matter все еще находится на ранних стадиях выхода на рынок и более или менее сталкивается с некоторыми проблемами и проблемами, такими как более высокие затраты и более длительный цикл обновления запаса устройств.
В любом случае, это вносит шок в скучные годы существования систем умного дома. Если старая система ограничивает развитие технологий и ограничивает пользовательский опыт, то нам нужны такие технологии, как Matter, чтобы активизироваться и взять на себя большую задачу.
Будет ли Matter успешным или нет, мы не можем сказать наверняка. Тем не менее, это видение всей индустрии умного дома и обязанность каждой компании и специалиста в этой отрасли — расширить возможности цифровых технологий в домашней жизни и постоянно улучшать опыт цифровой жизни пользователей.
Надеемся, что умный дом скоро сломает все технические оковы и действительно войдет в каждый дом.
Время публикации: 29 июня 2023 г.