Temat, o którym dzisiaj porozmawiamy, dotyczy inteligentnych domów.
Jeśli chodzi o inteligentne domy, nikt nie powinien być z nimi obcy. Już na początku tego stulecia, kiedy narodziła się koncepcja Internetu Rzeczy, najważniejszym obszarem zastosowań był inteligentny dom.
Z biegiem lat, wraz z ciągłym rozwojem technologii cyfrowej, wynaleziono coraz więcej inteligentnego sprzętu dla domu. Sprzęt ten zapewnił dużą wygodę życiu rodzinnemu i zwiększył przyjemność życia.
Z biegiem czasu będziesz mieć wiele aplikacji na swoim telefonie.
Tak, to jest problem bariery ekologicznej, który od dawna nęka branżę inteligentnych domów.
Tak naprawdę rozwój technologii IoT zawsze charakteryzował się fragmentacją. Różne scenariusze zastosowań odpowiadają różnym cechom technologii IoT. Niektórzy potrzebują dużej przepustowości, niektórzy potrzebują niskiego zużycia energii, niektórzy skupiają się na stabilności, a niektórzy bardzo przejmują się kosztami.
Doprowadziło to do połączenia technologii 2/3/4/5G, NB-IoT, eMTC, LoRa, SigFox, Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, Thread i innych podstawowych technologii komunikacyjnych.
Inteligentny dom z kolei to typowy scenariusz sieci LAN, z technologiami komunikacji krótkiego zasięgu, takimi jak Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, Thread itp., w szerokim zakresie kategorii i zastosowań krzyżowych.
Co więcej, ponieważ inteligentne domy są skierowane do użytkowników niespecjalistycznych, producenci mają tendencję do tworzenia własnych platform i interfejsów interfejsu użytkownika oraz przyjmowania zastrzeżonych protokołów warstwy aplikacji, aby zapewnić wygodę użytkownika. Doprowadziło to do obecnej „wojny ekosystemowej”.
Bariery pomiędzy ekosystemami przysporzyły nie tylko niekończących się kłopotów użytkownikom, ale także dostawcom i programistom – wypuszczenie tego samego produktu wymaga rozwoju dla różnych ekosystemów, co znacznie zwiększa nakład pracy i koszty.
Ponieważ problem barier ekologicznych stanowi poważne ograniczenie w długoterminowym rozwoju inteligentnych domów, branża rozpoczęła prace nad znalezieniem rozwiązania tego problemu.
Narodziny protokołu Materii
W grudniu 2019 roku firmy Google i Apple dołączyły do Zigbee Alliance, dołączając do Amazona oraz ponad 200 firm i tysięcy ekspertów na całym świecie, aby promować nowy protokół warstwy aplikacji, znany jako protokół Project CHIP (Connected Home over IP).
Jak widać z nazwy, CHIP polega na łączeniu domu w oparciu o protokoły IP. Protokół ten został wprowadzony w celu zwiększenia kompatybilności urządzeń, uproszczenia rozwoju produktów, poprawy komfortu użytkowania i napędzania branży.
Po narodzinach grupy roboczej CHIP pierwotny plan zakładał wydanie standardu w 2020 r. i wprowadzenie produktu na rynek w 2021 r. Jednak z różnych powodów plan ten nie został zrealizowany.
W maju 2021 roku Zigbee Alliance zmieniło nazwę na CSA (Connectivity Standards Alliance). W tym samym czasie nazwę projektu CHIP zmieniono na Matter (co po chińsku oznacza „sytuacja, wydarzenie, materia”).
Nazwę Sojuszu zmieniono, ponieważ wielu członków niechętnie przyłączało się do Zigbee, a CHIP zmieniono na Matter, prawdopodobnie dlatego, że słowo CHIP było zbyt dobrze znane (pierwotnie oznaczało „chip”) i bardzo łatwo ulegało awarii.
W październiku 2022 r. CSA ostatecznie opublikowało wersję 1.0 standardowego protokołu Matter. Krótko wcześniej, 18 maja 2023 roku, ukazała się także Matter w wersji 1.1.
Członkowie Konsorcjum CSA podzieleni są na trzy poziomy: Inicjator, Uczestnik i Adopter. Inicjatorzy reprezentują najwyższy szczebel, jako pierwsi uczestniczą w sporządzaniu projektu protokołu, są członkami Zarządu Sojuszu i w pewnym stopniu uczestniczą w kierowaniu i podejmowaniu decyzji Sojuszu.
Google i Apple, jako przedstawiciele inicjatorów, znacząco przyczyniły się do wczesnych specyfikacji Matter.
Firma Google wniosła własną istniejącą warstwę sieciową Smart Home i protokół aplikacji Weave (zestaw standardowych mechanizmów uwierzytelniania i poleceń do obsługi urządzenia), podczas gdy Apple wniosło HAP Security (do komunikacji typu end-to-end i manipulacji lokalną siecią LAN, zapewniając silną prywatność i bezpieczeństwo ).
Według najnowszych danych na oficjalnej stronie konsorcjum CSA zostało zainicjowane w sumie przez 29 firm, z 282 uczestnikami i 238 adoptującymi.
Pod przewodnictwem gigantów gracze z branży aktywnie eksportują swoją własność intelektualną do Matter i angażują się w budowanie wielkiego, zunifikowanego, płynnie połączonego ekosystemu.
Architektura protokołu materii
Jak po całej tej rozmowie rozumiemy protokół Materii? Jaki jest jego związek z Wi-Fi, Bluetooth, Thread i Zigbee?
Nie tak szybko, spójrzmy na diagram:
To jest schemat architektury protokołów: Wi-Fi, Thread, Bluetooth (BLE) i Ethernet to protokoły podstawowe (warstwy fizyczne i łącza danych); wyżej jest warstwa sieciowa, w tym protokoły IP; wyżej jest warstwa transportowa, obejmująca protokoły TCP i UDP; a protokół Matter, jak już wspomnieliśmy, jest protokołem warstwy aplikacji.
Oprócz podstawowych protokołów Bluetooth i Zigbee mają również dedykowane warstwy sieciowe, transportowe i aplikacyjne.
Dlatego Matter jest protokołem wzajemnie wykluczającym się z Zigbee i Bluetooth. Obecnie jedynymi protokołami podstawowymi 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 typu open source, który każdy może przeglądać, używać i modyfikować w celu dostosowania do różnych scenariuszy i potrzeb aplikacji, co zapewni korzyści techniczne w postaci przejrzystości i niezawodności.
Bezpieczeństwo protokołu Matter jest również głównym punktem sprzedaży. Wykorzystuje najnowszą technologię szyfrowania i obsługuje szyfrowanie typu end-to-end, aby zapewnić, że komunikacja użytkowników nie zostanie skradziona ani zmodyfikowana.
Model sieciowy materii
Następnie przyjrzymy się faktycznemu powiązaniu Materii. Ponownie ilustruje to diagram:
Jak pokazuje diagram, Matter jest protokołem opartym na protokole TCP/IP, zatem Matter jest tym, w co zgrupowany jest protokół TCP/IP.
Urządzenia Wi-Fi i Ethernet obsługujące protokół Matter można podłączyć bezpośrednio do routera bezprzewodowego. Urządzenia wątku obsługujące protokół Matter można również łączyć 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 mostkowego (Matter Bridge/Gateway) w celu konwersji protokołu, a następnie połączyć się z routerem bezprzewodowym.
Postęp przemysłowy w materii
Matter reprezentuje trend w technologii inteligentnego domu. Dlatego od samego początku cieszy się dużym zainteresowaniem i entuzjastycznym poparciem.
Branża bardzo optymistycznie ocenia perspektywy rozwoju Matter. Według najnowszego raportu firmy ABI Research zajmującej się badaniem rynku, w latach 2022–2030 na całym świecie sprzedanych zostanie ponad 20 miliardów podłączonych bezprzewodowo inteligentnych urządzeń domowych, a duża część tych typów urządzeń będzie spełniać specyfikację Matter.
Matter obecnie korzysta z mechanizmu certyfikacji. Producenci opracowują sprzęt, który musi przejść proces certyfikacji konsorcjum CSA, aby otrzymać certyfikat Matter i móc używać logo Matter.
Według CSA specyfikacja Matter będzie miała zastosowanie do szerokiej gamy typów urządzeń, takich jak panele sterowania, zamki do drzwi, oświetlenie, gniazdka, przełączniki, czujniki, termostaty, wentylatory, sterowniki klimatyczne, rolety i urządzenia multimedialne, obejmując prawie wszystkie scenariusze w inteligentny dom.
Jeśli chodzi o branżę, w branży działa już wielu producentów, których produkty przeszły certyfikację Matter i stopniowo wchodzą na rynek. Ze strony producentów chipów i modułów istnieje również stosunkowo silne poparcie dla Matter.
Wniosek
Największą rolą materii jako protokołu wyższej warstwy jest przełamanie barier między różnymi urządzeniami i ekosystemami. Różni ludzie mają różne perspektywy na Materię, niektórzy postrzegają ją jako zbawiciela, a inni postrzegają ją jako czystą kartę.
W tej chwili protokół Matter jest wciąż na wczesnym etapie wejścia na rynek i mniej więcej boryka się z pewnymi problemami i wyzwaniami, takimi jak wyższe koszty i dłuższy cykl odnawiania zapasów urządzeń.
W każdym razie jest to szok dla nudnych lat systemów technologii inteligentnego domu. Jeśli stary system ogranicza rozwój technologii i doświadczenia użytkownika, potrzebujemy technologii takich jak Matter, aby przyspieszyć i podjąć się tego wielkiego zadania.
Nie możemy być pewni, czy Matter odniesie sukces, czy nie. Jednakże wizją całej branży inteligentnych domów i obowiązkiem każdej firmy i praktyka w branży jest wprowadzanie technologii cyfrowej do życia domowego i ciągłe ulepszanie cyfrowych doświadczeń użytkowników.
Mamy nadzieję, że inteligentny dom już wkrótce przełamie wszelkie techniczne kajdany i naprawdę zagości w każdym domu.
Czas publikacji: 29 czerwca 2023 r