Dzisiaj zajmiemy się tematem inteligentnych domów.
Jeśli chodzi o inteligentne domy, nikt nie powinien być ich nieznajomy. Na początku tego wieku, kiedy narodziła się koncepcja Internetu Rzeczy, najważniejszym obszarem zastosowań był właśnie inteligentny dom.
Z biegiem lat, wraz z ciągłym rozwojem technologii cyfrowej, wynaleziono coraz więcej inteligentnych urządzeń domowych. Urządzenia te wniosły ogromną wygodę do życia rodzinnego i zwiększyły przyjemność z życia.
Z czasem na Twoim telefonie pojawi się mnóstwo aplikacji.
Tak, to jest problem bariery ekologicznej, który od dawna nęka branżę inteligentnych domów.
W rzeczywistości rozwój technologii IoT zawsze charakteryzował się fragmentacją. Różne scenariusze zastosowań odpowiadają różnym cechom technologii IoT. Niektóre wymagają dużej przepustowości, inne niskiego zużycia energii, inne koncentrują się na stabilności, a jeszcze inne są bardzo zainteresowane kosztami.
Dało to początek połączeniu technologii 2/3/4/5G, NB-IoT, eMTC, LoRa, SigFox, Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, Thread i innych podstawowych technologii komunikacyjnych.
Z kolei inteligentny dom to typowy scenariusz sieci LAN, wykorzystujący technologie komunikacji krótkiego zasięgu, takie jak Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, Thread itp., w szerokim zakresie kategorii i zastosowań.
Co więcej, ponieważ inteligentne domy są skierowane do użytkowników niebędących specjalistami, producenci często tworzą własne platformy i interfejsy użytkownika oraz stosują zastrzeżone protokoły warstwy aplikacji, aby zapewnić użytkownikom komfort użytkowania. Doprowadziło to do obecnej „wojny ekosystemów”.
Bariery między ekosystemami nie tylko przysparzają problemów użytkownikom, ale także dostawcom i deweloperom — wprowadzenie na rynek tego samego produktu wymaga opracowywania go dla różnych ekosystemów, co znacznie zwiększa nakład pracy i koszty.
Ponieważ problem barier ekologicznych stanowi poważne ograniczenie dla długoterminowego rozwoju inteligentnych domów, branża rozpoczęła prace nad znalezieniem rozwiązania tego problemu.
Narodziny protokołu Matter
W grudniu 2019 r. Google i Apple przystąpiły do Zigbee Alliance, dołączając tym samym do Amazon i ponad 200 firm oraz tysięcy ekspertów z całego świata, aby promować nowy protokół warstwy aplikacji, znany jako protokół Project CHIP (Connected Home over IP).
Jak sama nazwa wskazuje, CHIP koncentruje się na łączeniu domu w oparciu o protokoły IP. Protokół ten został wprowadzony w celu zwiększenia kompatybilności urządzeń, uproszczenia rozwoju produktów, poprawy komfortu użytkowania i rozwoju branży.
Po utworzeniu grupy roboczej CHIP pierwotny plan zakładał wydanie standardu w 2020 roku i wprowadzenie produktu na rynek w 2021 roku. Jednak z różnych przyczyn plan ten nie doszedł do skutku.
W maju 2021 roku Zigbee Alliance zmieniło nazwę na CSA (Connectivity Standards Alliance). Jednocześnie projekt CHIP otrzymał nazwę Matter (co po chińsku oznacza „sytuację, zdarzenie, materię”).
Nazwę Sojuszu zmieniono, ponieważ wielu członków było niechętnych do przyłączenia się do Zigbee, a CHIP zmieniono na Matter, prawdopodobnie dlatego, że słowo CHIP było zbyt znane (pierwotnie oznaczało „chip”) i bardzo łatwo było je uszkodzić.
W październiku 2022 roku CSA w końcu wydała wersję 1.0 standardowego protokołu Matter. Krótko przedtem, 18 maja 2023 roku, opublikowano również wersję 1.1 protokołu Matter.
Członkowie Konsorcjum CSA dzielą się na trzy poziomy: Inicjatorzy, Uczestnicy i Przyjmujący. Inicjatorzy znajdują się na najwyższym poziomie, jako pierwsi uczestniczą w opracowywaniu protokołu, są członkami Rady Dyrektorów Sojuszu i w pewnym stopniu uczestniczą w kierowaniu Sojuszem i podejmowaniu przez niego decyzji.
Google i Apple, jako przedstawiciele inicjatorów, wnieśli znaczący wkład we wczesną specyfikację Matter.
Google dostarczyło istniejącą warstwę sieciową i protokół aplikacji Weave (zestaw standardowych mechanizmów uwierzytelniania i poleceń do obsługi urządzenia) dla własnego Smart Home, podczas gdy Apple dostarczyło HAP Security (do komunikacji typu end-to-end i obsługi lokalnej sieci LAN, zapewniającej wysoki poziom prywatności i bezpieczeństwa).
Według najnowszych danych zamieszczonych na oficjalnej stronie internetowej, konsorcjum CSA zostało zainicjowane przez łącznie 29 firm, wzięło w nim udział 282 osoby, a 238 przyjęło jego założenia.
Przedstawiciele branży, na czele z gigantami, aktywnie eksportują swoją własność intelektualną do Matter i dążą do zbudowania wielkiego, ujednoliconego i bezproblemowo połączonego ekosystemu.
Architektura protokołu Matter
Po tym wszystkim, jak właściwie rozumiemy protokół Matter? Jaki jest jego związek z Wi-Fi, Bluetooth, Thread i Zigbee?
Nie tak szybko, spójrzmy na diagram:
Oto diagram architektury protokołu: Wi-Fi, Thread, Bluetooth (BLE) i Ethernet to protokoły podstawowe (warstwa fizyczna i łącza danych); wyżej znajduje się warstwa sieciowa, obejmująca protokoły IP; wyżej znajduje się warstwa transportowa, obejmująca protokoły TCP i UDP; a protokół Matter, jak już wspomnieliśmy, jest protokołem warstwy aplikacji.
Bluetooth i Zigbee oprócz podstawowych protokołów mają również dedykowane warstwy sieciowe, transportowe i aplikacyjne.
Zatem Matter jest protokołem wzajemnie wykluczającym się z Zigbee i Bluetooth. Obecnie jedynymi podstawowymi protokołami obsługiwanymi przez Matter są Wi-Fi, Thread i Ethernet (Ethernet).
Oprócz architektury protokołu musimy wiedzieć, że protokół Matter został zaprojektowany w oparciu o otwartą filozofię.
Jest to protokół o otwartym kodzie źródłowym, który może być przeglądany, używany i modyfikowany przez każdego, aby dostosować go do różnych scenariuszy i potrzeb zastosowań, co umożliwi uzyskanie technicznych korzyści w postaci przejrzystości i niezawodności.
Bezpieczeństwo protokołu Matter jest również jego głównym atutem. Wykorzystuje on najnowszą technologię szyfrowania i obsługuje szyfrowanie typu end-to-end, aby zapewnić ochronę komunikacji użytkowników przed kradzieżą lub manipulacją.
Model sieciowy Mattera
Następnie przyjrzyjmy się rzeczywistemu usieciowaniu Materii. Ponownie ilustruje to diagram:
Jak pokazuje diagram, Matter jest protokołem bazującym na protokole TCP/IP, zatem Matter jest tym, do czego TCP/IP jest przyporządkowany.
Urządzenia Wi-Fi i Ethernet obsługujące protokół Matter można podłączyć bezpośrednio do routera bezprzewodowego. Urządzenia Thread obsługujące protokół Matter można również połączyć z sieciami opartymi na protokole IP, takimi jak Wi-Fi, za pośrednictwem routerów granicznych.
Urządzenia, które nie obsługują protokołu Matter, takie jak urządzenia Zigbee lub Bluetooth, można podłączyć do urządzenia typu most (Matter Bridge/Gateway) w celu konwersji protokołu, a następnie połączyć się z routerem bezprzewodowym.
Postępy przemysłowe w materii
Matter reprezentuje trend w technologii inteligentnego domu. W związku z tym cieszy się szerokim zainteresowaniem i entuzjastycznym wsparciem od momentu swojego powstania.
Branża z dużym optymizmem patrzy na perspektywy rozwoju Matter. Według najnowszego raportu firmy badawczej ABI Research, w latach 2022-2030 na całym świecie sprzedanych zostanie ponad 20 miliardów bezprzewodowo połączonych inteligentnych urządzeń domowych, a znaczna część z nich będzie zgodna ze specyfikacją Matter.
Matter korzysta obecnie z mechanizmu certyfikacji. Producenci opracowują sprzęt, który musi przejść proces certyfikacji konsorcjum CSA, aby otrzymać certyfikat Matter i móc używać logo Matter.
Zgodnie z CSA specyfikacja Matter będzie miała zastosowanie do szerokiej gamy typów urządzeń, takich jak panele sterowania, zamki do drzwi, oświetlenie, gniazdka, przełączniki, czujniki, termostaty, wentylatory, regulatory klimatyczne, rolety i urządzenia multimedialne, obejmując niemal wszystkie scenariusze w inteligentnym domu.
Jeśli chodzi o branżę, w sektorze działa już wielu producentów, których produkty przeszły certyfikację Matter i stopniowo wchodzą na rynek. Wśród producentów chipów i modułów również istnieje stosunkowo duże poparcie dla Matter.
Wniosek
Najważniejszą rolą Matter jako protokołu warstwy wyższej jest przełamywanie barier między różnymi urządzeniami i ekosystemami. Różni ludzie mają różne spojrzenie na Matter – niektórzy postrzegają go jako wybawienie, a inni jako czystą kartę.
Protokół Matter jest na razie na wczesnym etapie wprowadzania go na rynek i wiąże się z pewnymi problemami i wyzwaniami, takimi jak wyższe koszty i dłuższy cykl odnawiania zapasów urządzeń.
W każdym razie, stanowi to szok dla nudnych lat systemów inteligentnego domu. Jeśli stary system ogranicza rozwój technologii i ogranicza doświadczenia użytkownika, potrzebujemy technologii takich jak Matter, aby stanąć na wysokości zadania i podjąć się tego wielkiego zadania.
Nie możemy powiedzieć na pewno, czy Matter odniesie sukces. Jednak wizją całej branży inteligentnego domu i odpowiedzialnością każdej firmy oraz praktyka w tej branży jest wprowadzenie technologii cyfrowej do życia domowego i ciągłe ulepszanie cyfrowych doświadczeń użytkowników.
Mamy nadzieję, że inteligentny dom wkrótce przełamie wszelkie ograniczenia techniczne i na dobre zagości w każdym domu.
Czas publikacji: 29-06-2023