Тема, которую мы сегодня обсудим, связана с умными домами.
Когда речь заходит об умных домах, с ними должен быть знаком каждый. В начале этого века, когда впервые появилась концепция Интернета вещей, важнейшей областью его применения был умный дом.
С годами, благодаря непрерывному развитию цифровых технологий, для дома изобретается всё больше «умных» устройств. Они значительно упрощают жизнь и делают её ещё более приятной.
Со временем на вашем телефоне появится множество приложений.
Да, это проблема экологического барьера, которая уже давно преследует индустрию умных домов.
Фактически, развитие технологий Интернета вещей всегда характеризовалось фрагментацией. Разные сценарии применения соответствуют разным характеристикам технологий Интернета вещей. Одним нужна широкая пропускная способность, другим — низкое энергопотребление, третьим важна стабильность, а третьи особенно обеспокоены стоимостью.
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 спектре категорий и перекрестного использования.
Более того, поскольку умные дома ориентированы на пользователей-неспециалистов, производители, как правило, разрабатывают собственные платформы и пользовательские интерфейсы, а также внедряют собственные протоколы прикладного уровня для обеспечения удобства пользователей. Это привело к нынешней «войне экосистем».
Барьеры между экосистемами создают бесконечные проблемы не только для пользователей, но и для поставщиков 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 ограничением для долгосрочного развития умных домов, отрасль начала работать над поиском решения этой проблемы.
Рождение протокола Matter
В декабре 2019 года Google и Apple присоединились к альянсу Zigbee, объединив Amazon и более 200 компаний и тысячи экспертов по всему миру для продвижения нового протокола прикладного уровня, известного как протокол Project CHIP (Connected Home over IP).
Как видно из названия, CHIP — это технология, обеспечивающая подключение домов на основе IP-протоколов. Этот протокол был запущен с целью повышения совместимости устройств, упрощения разработки продуктов, улучшения пользовательского опыта и стимулирования развития отрасли.
После создания рабочей группы CHIP изначально планировалось выпустить стандарт в 2020 году, а запустить продукт в продажу — в 2021 году. Однако по разным причинам этот план не был реализован.
В мае 2021 года альянс Zigbee сменил название на CSA (Connectivity Standards Alliance). Одновременно проект CHIP был переименован в Matter (что в переводе с китайского означает «ситуация, событие, дело»).
Альянс был переименован, поскольку многие его участники не хотели присоединяться к Zigbee, а CHIP был изменен на Matter, вероятно, потому, что слово CHIP было слишком известным (первоначально оно означало «чип») и его было очень легко разрушить.
В октябре 2022 года CSA наконец выпустила версию 1.0 стандартного протокола Matter. Незадолго до этого, 18 мая 2023 года, также была выпущена версия Matter 1.1.
Члены Консорциума CSA делятся на три уровня: Инициатор, Участник и Принятие. Инициаторы находятся на самом высоком уровне, они первыми участвуют в разработке протокола, входят в Совет директоров Альянса и в той или иной степени участвуют в руководстве и принятии решений Альянса.
Google и Apple, как представители инициаторов, внесли значительный вклад в ранние спецификации Matter.
Компания Google предоставила собственный сетевой уровень и прикладной протокол Weave для Smart Home (набор стандартных механизмов аутентификации и команд для работы устройства), а Apple предоставила HAP Security (для сквозной связи и управления локальной сетью LAN, что гарантирует надежную конфиденциальность и безопасность).
По последним данным официального сайта, консорциум CSA был инициирован в общей сложности 29 компаниями, в нем приняли участие 282 человека и было принято 238 организаций.
Под руководством гигантов игроки отрасли активно экспортируют свою интеллектуальную собственность для Matter и стремятся создать грандиозную унифицированную, бесшовно связанную экосистему.
Архитектура протокола Matter
После всего этого обсуждения, как мы понимаем протокол Matter? Как он соотносится с Wi-Fi, Bluetooth, Thread и ZigBee?
Не так быстро, давайте посмотрим на диаграмму:
Это схема архитектуры протоколов: Wi-Fi, Thread, Bluetooth (BLE) и Ethernet — базовые протоколы (физический и канальный уровни); выше — сетевой уровень, включающий IP-протоколы; выше — транспортный уровень, включающий протоколы TCP и UDP; а протокол Matter, как мы уже упоминали, является протоколом прикладного уровня.
Bluetooth и Zigbee также имеют выделенные сетевые, транспортные и прикладные уровни в дополнение к базовым протоколам.
Таким образом, Matter является взаимоисключающим протоколом с ZigBee и Bluetooth. В настоящее время Matter поддерживает только базовые протоколы Wi-Fi, Thread и Ethernet (Ethernet).
Помимо архитектуры протокола, нам необходимо знать, что протокол Matter разработан на основе открытой философии.
Это протокол с открытым исходным кодом, который может просматривать, использовать и изменять любой желающий в соответствии с различными сценариями применения и потребностями, что позволит получить технические преимущества прозрачности и надежности.
Безопасность протокола Matter также является важным преимуществом. Он использует новейшие технологии шифрования и поддерживает сквозное шифрование, чтобы гарантировать защиту от кражи или несанкционированного доступа к пользовательским сообщениям.
Сетевая модель Мэттера
Далее мы рассмотрим фактическую структуру материи. Снова это проиллюстрировано диаграммой:
Как показано на диаграмме, Matter — это протокол на основе TCP/IP, поэтому Matter — это то, во что сгруппирован TCP/IP.
Устройства Wi-Fi и Ethernet, поддерживающие протокол Matter, можно подключать напрямую к беспроводному маршрутизатору. Устройства Thread, поддерживающие протокол Matter, также можно подключать 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 области материи
Matter представляет собой новый тренд в области технологий умного дома. Именно поэтому с момента своего появления он получил широкое внимание и восторженную поддержку.
Отрасль весьма оптимистично оценивает перспективы развития Matter. Согласно недавнему отчёту 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 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 право использовать логотип 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 медиаустройства, охватывая практически все сценарии использования в умном доме.
В отраслевом масштабе уже есть ряд производителей, чья продукция прошла сертификацию Matter и постепенно выходит на рынок. Со стороны производителей микросхем и модулей также наблюдается относительно сильная поддержка Matter.
Заключение
Главная роль Matter как протокола верхнего уровня — разрушение барьеров между различными устройствами и экосистемами. Разные люди по-разному относятся к Matter: одни видят в нём спасение, другие — начало новой жизни.
На данный момент протокол Matter все еще находится на ранней стадии выхода на рынок и сталкивается с некоторыми проблемами и сложностями, такими как более высокие затраты и более длительный цикл обновления парка устройств.
В любом случае, это шокирует нас в годы уныния технологий умного дома. Если старая система сдерживает развитие технологий и ограничивает пользовательский опыт, то нам нужны технологии, такие как Matter, чтобы выйти на новый уровень и взяться за решение этой важной задачи.
Мы не можем точно сказать, будет ли Matter успешным или нет. Однако видение всей индустрии умного дома и ответственность каждой компании и специалиста в этой отрасли — внедрять цифровые технологии в домашнюю жизнь и постоянно улучшать цифровой опыт пользователей.
Надеюсь, что умный дом вскоре сломает все технические оковы и по-настоящему придет в каждый дом.
Время публикации: 29 июня 2023 г.