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你知道智能家居的 Matter 协议吗?

2023-1-5 14:21| 发布者: 闪电| 查看: 1| 评论: 0

摘要: 智能家居,大家熟知的在智能家居上应用的协议是 Zigbee、BLE、Wi-Fi,甚至有 NB-IoT、LoRa 等,协议众多,还有很多你不知道的协议,它们各有所长,在各自的领域上占据了一席之位,如在智能单品主要是 BLE,方便与手 ...

智能家居,大家熟知的在智能家居上应用的协议是 Zigbee、BLE、Wi-Fi,甚至有 NB-IoT、LoRa 等,协议众多,还有很多你不知道的协议,它们各有所长,在各自的领域上占据了一席之位,如在智能单品主要是 BLE,方便与手机互联,而在智能低功耗设备主要是 Zigbee,智能家电因为基本是工作是常供电,大部分是加了 Wi-Fi。智能家居,最大的问题就是实现不了互联互通,未来就是在看哪个协议可以实现“一联天下”的伟愿了。Zigbee 联盟在 2021年5月11日改了名字,CSA 联盟,Connectivity Standards Alliance,同时发布第二个新品牌 Matter,我想很多人可能没有了解过 Matter 协议吧,这篇博文我们就来浅谈一下 Matter 协议是什么。

Matter 协议是之前 CHIP 协议改的名字,CHIP 是 Connected Home Over IP ,2019年,亚马逊、苹果公司、康卡斯特、谷歌、三星 SmartThings 和 CSA 连接标准联盟发起了该新标准的开发和推广,其他联盟董事会成员也随后加入,包括宜家、罗格朗、恩智浦半导体、Resideo、施耐德电气、昕诺飞、芯科科技、尚飞和南京物联。目前已有超过 180 个不同规模且涉及各种业务类别的成员公司,以及 1,700 多名成员个人代表,参与将 Matter 技术规范、参考实现、测试工具和认证计划付诸实施的工作。

Matter 是基于成熟技术和 IP 的统一连接协议,用以连接和构建可靠安全的 IoT生态系统。这项免专利使用费的连接标准新技术可实现各种智能设备之间的通信。Matter 也将成为认可标记,证明基于此标准构建的产品本质可靠、设计安全且广泛兼容。 

Matter 可以更轻松地开发设备,不需要通过云平台对接,即可确保它们与智能家居和语音服务兼容,例如亚马逊 Alexa,苹果 HomeKit 的 Siri,谷歌 Assistant,三星 SmartThings 等。Matter 标准协议的第一个规范版本将基于现有的网络技术,包括以太网(802.3),Wi-Fi(802.11) 和 Thread(802.15.4),并且还可以应用低功耗蓝牙简化设备调试流程。其实是不支持 Zigbee 的,因此之前的 Zigbee 产品是不能够加入之后 Matter 生态中的,不支持互联互通。

 

其他关键技术特点还包括:

  • 简单:易于购买和使用,简化连接体验。
  • 互操作:兼容性更广,多个品牌的设备可以在本地协同工作。
  • 可靠:本地连接让设备响应一致且迅速。
  • 安全:保障连接安全。其安全功能强大且精简,对开发人员和用户很友好。
  • 灵活:Matter 使用户可以轻松地设置和同时控制多个生态系统的设备。

关于兼容性的问题,因为之前 Zigbee 表示通过联盟的认证,即可保证互联互通,但是其实认证测试主要是测试是否满足标准协议栈,没有对互联互通做测试,因此很多品牌厂商都有加上自己的联通要求,因此容易形成品牌壁垒。Matter 协议表示是会解决这个问题,具体如何解决,是否可以解决,我觉得可以拭目以待,毕竟现在官方的协议还未出来,目前市场上也还没有产品,预计今年 Q4 会出来协议栈,也会出来产品。 

相信如果有这么多大厂的产品以及生态支持 Matter 协议的话,后续 Matter 的发展是不会差的,当然最主要的还是要看解决智能家居市场的痛点,实现互联互通。

在这个协议中,没有网关的概念,但是需要一个边界路由,其实就类似于网关,因为需要 2 种 协议都支持,这是由底层通讯原理决定的,边界路由就是实现协议转发,只要两种协议都支持 Matter 协议就行,不需要每个网络中都需要一个网关了。 

如图,边界路由是需要有 Wi-Fi 和 thread 两种协议,当然该两种协议均要支持 Matter,以前在 Zigbee 网络中,不同网络中的子设备,是不能够互联互通的,比如:通过网络 A 子设备,信息传递给网络 A 网关,网络 A 网关,信息传递给网络 B 网关,网络 B 网关再将信息传递给网络 B 子设备,从而实现网络 A 子设备与网络 B 子设备的通信,而 Matter 可以将网络 A 子设备直接与网络 B 子设备,通信链路节省不少,通信也更方便,软件设计更简单,时延也会更好。


恩智浦的产品目前已经量产的有 K32W061 支持 Matter 协议,Q4 支持 Matter 的 SDK 才会正式发布,本身 K32W061 支持 Zigbee\BLE\thread,Matter 协议是基于 thread 上面整合进了 Matter 协议栈,可以看到之前是支持 Homekit、Dotdot、Weave 等应用层,后续都整合到 CHIP(Matter) 中。

以下是 K32W061 的一些参数特性:

  

K32W061/41  BLOCK  DIAGRAM

CPU

  • 48 MHz ARM Cortex-M4 core
  • 640kB Flash, 152kB RAM and 128kB ROM

2.4 GHz radio transceiver

  • Zigbee 3.0, Thread and Bluetooth 5 with High Speed support
  • IEEE-802.15.4 compliant
  • Antenna diversity control
  • +10 dBm power amplifier
  • 4: -100 dBm Rx sensitivity
  • BLE:-97dBm Rx sensitivity
  • Peak typical current:
  • 20.3mA Tx @ +10dBm, 7.4mA @ +0dBm
    • 3mA Rx
  • Power down Mode current < 1uA
    • 8uA Power Down Mode current with no RAM retention
  • Improved Wi-Fi coexistence

Security

  • Crypto engine: AES 128-256 , RNG

System

  • NFC Tag (K32W061)
  • Supported by Over-the-Air Device Firmware Upgrade
  • Tj: -40°C to +125°C

HVQFN40 6x6 mm

后续恩智浦也会推出支持 Matter 的 Wi-Fi 产品 MW320/322 是 Wi-Fi SOC,以下是恩智浦无线产品 Roadmap,可以看到恩智浦的无线产品是非常丰富的,以下仅仅是一些 SOC 的产品,包括 Z igbee、BLE、Matter 协议的产品,Wi-Fi RF 部分属于另外的产品线,也是非常丰富。

有任何问题,欢迎来找刺客江小流玩,点击关注不迷路~ 

参考文献:

新闻材料链接:https://zigbeealliance.org/about/newsroom/ 


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