Тема, которую мы сегодня обсудим, связана с умными домами.
Когда речь заходит об умных домах, никто не должен быть незнаком с ними. В начале этого века, когда впервые появилась концепция Интернета вещей, самой важной областью применения был умный дом.
За эти годы, с непрерывным развитием цифровых технологий, было изобретено все больше и больше умных устройств для дома. Эти устройства принесли большое удобство в семейную жизнь и добавили удовольствия от жизни.
Со временем на вашем телефоне появится множество приложений.
Да, это проблема экологического барьера, которая уже давно преследует индустрию умных домов.
На самом деле, развитие технологии IoT всегда характеризовалось фрагментацией. Различные сценарии применения соответствуют различным характеристикам технологий IoT. Некоторым нужна большая пропускная способность, некоторым — низкое энергопотребление, некоторые сосредоточены на стабильности, а некоторые очень обеспокоены стоимостью.
Это привело к появлению сочетания 2/3/4/5G, NB-IoT, eMTC, LoRa, SigFox, Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, Thread и других базовых технологий связи.
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 стремятся создавать собственные платформы и интерфейсы пользовательского интерфейса и внедрять собственные протоколы прикладного уровня для обеспечения пользовательского опыта. 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 препятствием 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 все о подключении дома на основе IP-протоколов. Этот протокол был запущен с целью повышения совместимости устройств, упрощения разработки продуктов, улучшения пользовательского опыта и продвижения отрасли вперед.
После создания рабочей группы CHIP первоначальный план состоял в том, чтобы выпустить стандарт в 2020 году и запустить продукт в 2021 году. Однако по разным причинам этот план не был реализован.
В мае 2021 года Zigbee Alliance сменил название на CSA (Connectivity Standards Alliance). В то же время проект CHIP был переименован в Matter (что в переводе с китайского означает «ситуация, событие, вопрос»).
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, была также выпущена версия Matter 1.1.
Члены Консорциума CSA делятся на три уровня: Инициатор, Участник и Приемник. Инициаторы находятся на самом высоком уровне, будучи первыми, кто принимает участие в разработке протокола, являются членами Совета директоров Альянса и в определенной степени участвуют в руководстве и принятии решений Альянса.
Google и Apple, как представители инициаторов, внесли значительный вклад в ранние спецификации Matter.
Google предоставила собственный сетевой уровень и прикладной протокол Weave для Smart Home (набор стандартных механизмов аутентификации и команд для работы устройства), в то время как Apple предоставила HAP Security (для сквозной связи и управления локальной сетью, что обеспечивает надежную конфиденциальность и безопасность).
По последним данным на официальном сайте, консорциум CSA был инициирован в общей сложности 29 компаниями, в нем приняли участие 282 человека и 238 сторонников.
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 разговора, как именно мы понимаем протокол Matter? Какова его связь с Wi-Fi, Bluetooth, Thread и Zigbee?
Не так быстро, давайте посмотрим на схему:
Это схема архитектуры протоколов: Wi-Fi, Thread, Bluetooth (BLE) и Ethernet — базовые протоколы (физический и канальный уровни); выше — сетевой уровень, включающий протоколы IP; 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 единственными базовыми протоколами, которые поддерживает Matter, являются 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 и потребностями приложений, что позволит получить 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 Мэттера
Далее мы рассмотрим фактическую сеть Материи. Опять же, это иллюстрируется диаграммой:
Как показано на схеме, 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. Устройства Thread, поддерживающие протокол Matter, также можно подключать к сетям на основе IP, 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 тренд в области технологий умного дома. Как таковой, он получил широкое внимание и восторженную поддержку с момента своего появления.
Отрасль очень оптимистично настроена относительно перспектив 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 большая часть этих типов устройств будет соответствовать спецификации Matter.
Matter в настоящее время использует механизм сертификации. Производители разрабатывают оборудование, которое должно пройти процесс сертификации консорциума CSA, чтобы получить сертификат Matter и 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 медиаустройства, охватывая практически все сценарии использования в умном доме.
В отраслевом плане в отрасли уже есть ряд производителей, чья продукция прошла сертификацию Matter и постепенно выходит на рынок. Со стороны производителей чипов и модулей также наблюдается относительно сильная поддержка Matter.
Заключение
Самая большая роль Matter как протокола верхнего уровня — это разрушение барьеров между различными устройствами и экосистемами. Разные люди по-разному смотрят на Matter: некоторые видят в нем спасителя, а другие — чистый лист.
На данный момент протокол Matter все еще находится на ранних стадиях выхода на рынок и сталкивается с некоторыми проблемами и трудностями, такими как более высокие затраты и более длительный цикл обновления парка устройств.
В любом случае, это шокирует унылые годы систем умных домашних технологий. Если старая система ограничивает развитие технологий и ограничивает пользовательский опыт, то нам нужны технологии, такие как Matter, чтобы сделать шаг вперед и взяться за большую задачу.
Будет ли Matter успешным или нет, мы не можем сказать наверняка. Однако видение всей индустрии умного дома и ответственность каждой компании и специалиста в этой отрасли — расширять возможности цифровых технологий в домашней жизни и постоянно улучшать цифровой жизненный опыт пользователей.
Надеюсь, что умный дом вскоре сломает все технические оковы и по-настоящему придет в каждый дом.
Время публикации: 29 июня 2023 г.