终结智能家居“碎片化”时代的，为什么是 Matter？
发布时间：2023-4-13 17:50
发布者：eechina
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作者：Qorvo 作为一种应用层规范，Matter 源于 2019 年底发布的 IP 互联家庭项目（Project Connected Home over IP，简称 CHIP），是为智能家居市场引入互操作性的最新尝试，目标是让用户购买两台 Matter 认证设备时这两台设备能相互联通配合。实现这一目标后，消费者便能放心地购买不同生产厂商的智能家居设备，而厂家则无需为每个大型甚至小型市场客户单独的增加所需功能。 简单来说，消费者无需确定不同品牌之间的智能家居产品是否兼容，也无需关心核心网关设备采用的是嵌入式 Wi-Fi、Thread 还是低功耗无线电协议，只需在设备上寻找 Matter 认证标志，即可确保互操作性。对于智能家居产品制造商而言，可以通过统一标准来构建产品，从而简化开发过程。同时， Matter 规范是基于 IP 的标准，也为开发人员提供了通用且已构建的沟通交流基础。 “智能家居行业在其背后达成了前所未有的重大共识”，这是 Matter 的最大亮点。 Matter 1.0 的诞生 简单回顾一下 Matter 规范的诞生历程。 在亚马逊、苹果和谷歌发起 CHIP 项目后，包括宜家、恩智浦半导体、三星 Smart Things、Silicon Labs 在内的其他 10 个 Zigbee 联盟董事会成员随即加入，他们希望 CHIP 项目能将 Zigbee、Thread、蓝牙和 Wi-Fi 等不同组件整合到一个总体标准中，以简化智能家居设备商开发成本，提高产品之间兼容性。 但如前文所述，Matter 的重点在应用层，是在系统集成和控制的关键点——也就是智能家居管理平台上提出的标准，依赖于以太网、Wi-Fi、Thread 等底层协议。然而 Zigbee 和蓝牙都是不适配 IPv6 的底层协议，例如 ZigBee，它规定了要求的底层协议、专用的网络层/传输层和专用的应用层。所以 Matter 与 Zigbee、蓝牙是互斥的协议，无法共同存在；而与 Wi-Fi 则是依赖关系。 2021 年 5 月，基于 IP 的统一连接协议 Matter 取代了原先的 CHIP 成为该标准的正式名称，ZigBee 联盟也更名为连接标准联盟（Connectivity Standards Alliance，简称 CSA）。2022 年 10 月，CSA 连接标准联盟宣布Matter 1.0 技术规范正式发布，认证计划同时开放。智能家居品牌可以对其产品进行相关测试和认证，一旦获得认证，公司就可以开始销售带有 Matter 标志的设备。 在 1.0 规范中，Matter 选择了照明供电、门禁控制、电视、安全和安保、百叶窗/窗帘、接入点/网桥、HVAC 控制、控制器这八大类设备。之所以选择这些设备类型，原因是这些设备具有最大的市场需求和广泛的普及率，以及设备能够集成到初始系统中的潜力，例如带智能锁的门禁控制、车库门控制以及安全传感器、触控板和报警器等。相关方面有计划在之后的版本或 Matter 迭代规范中添加包括视频、台面厨电、保健与健康、环境测量等应用。 根据 ABI Research 的预测，从 2022 年至 2030 年，将有超过 200 亿部无线互联智能家居设备在全球出售，其中很大一部分设备类型将满足 Matter 规范。在未来几年内，这些产品中的绝大部分，还有其他的产品，诸如消费型机器人和智能电器，也将会支持 Matter 规范。 
Matter 兼容智能家居设备出货量（图源：ABI Research） 差异化竞争优势何处寻？ 可以预见的是，对于已经参与智能家居市场的 OEM 厂商而言，Matter 将会减少技术限制，让他们可以通过单个版本的互连产品，找到进入智能家居的机会。对于现有的厂商和新进入者，Matter 将会极大地简化每种产品的技术选择，以及这些设备和电器的生命周期管理。 但 Qorvo 市场经理 Dash Kong 却在一次媒体见面会上指出，与我们所熟知的 Zigbee、蓝牙标准不同，Matter 是完全开源的标准。也就是说，无论是设备厂商还是芯片厂商，每个人都可以查看和下载源代码，每个部门都可以使用相同的数据库和软件，他们都是在开源软件的基础上去运行自己的应用程序，导致原有 Zigbee、蓝牙协议栈上的差异化特性被打破，大家在软件层面的差异化变得越来越小。 之所以要这样做，是 Matter 规范要保证每一台设备接入之后都可以实现互联互通，因此必须要有对应的开源代码。这样一来，软件层面的差异化就很难在市场中形成真正的竞争优势，相比之下，像 Qorvo 这样具备更多硬件性能优势的厂商将因此获益。 
Qorvo 市场经理 Dash Kong ConcurrentConnect™ 技术即为 Qorvo 征战 Matter 战场的利器之一。这是一项独特的功能，可在单个家庭网络中同步运行单协议和多协议智能设备。它让网关可以在家居网络中的所有标准和协议之间无缝切换，使更多基于不同标准的终端设备得以连接和控制。基于此，Qorvo 也为客户提供了同时支持 Zigbee，Thread 以及 BLE 协议的单芯片解决方案，大幅度降低开发投入，PCB 板上面积以及外围器件数量。 “很多厂商也宣称自己拥有同样类似的技术，但实际上他们的方案更多依靠软件的高速切换实现，信号丢包、延迟等现象时常发生。”Dash Kong 说，Qorvo 通过硬件技术去解决上述问题，实现了真正意义上的实时同步信号处理。 
天线方面具备的优势则是利器之二。作为一家以射频解决方案见长的公司，Qorvo 在提升网络链路稳定性方面既不靠提高产品的发射功率，也不靠提高产品接收灵敏度，而是通过提供两个平行的射频信号输出口，为客户提供片上 Antenna Diversity 技术，客户无线额外的 RF 设计便可活动更加稳定的无线信号链路，提升用户使用体验。 
在两种技术的加持下，Qorvo 正在生产多款与 Matter 兼容的设备，其中包括 QPG7015M 和 QPG6105，前者是全球首款具有实时并发功能的收发器，后者则是一个智能家居通信控制器，通过单一无线电提供出色的多标准性能。这些产品支持跨多个标准协议的无缝和同步网络管理。值得一提的是，Qorvo QPG6105 开发板还是全球首批通过 Matter 认证的 Thread RGB 智能灯控应用。此外，Qorvo 针对 Matter 的软件解决方案现也在该公司的 Github 网站上推出。 
针对行业比较关心的，“之前买的物联网设备能否加入 Matter 大家庭？”、“如果无法加入，那么整个智能家居还是碎片化的。”等问题，Dash Kong 回应称，Matter 协议在创立之初就考虑了这个问题，因为现有设备中普遍采用 Zigbee 和其他物联网无线协议，虽然无法直接连接到 Matter ，但有无线协议连接的基础，“桥接”是 Matter 连接到这些现有设备的关键，只需要在新设备中以集成这样的桥接网关，就可以让现有传感器网络与 Matter 网络互操作。 换句话说，在 Matter 生态系统中，非 Matter 设备可以作为“被桥接设备”节点，通过桥接设备完成其他协议（如 Zigbee）和 Matter 协议之间的映射，从而与系统中的 Matter 设备进行通信。 
目前，许多物联网终端制造商已经计划更新现有网关产品来达成 Matter 桥接需求，并将推出可同时支持已部署的 Zigbee、Thread 设备以及更新的 Matter 产品。一些非 Matter 设备也可以通过 OTA 升级以支持 Matter，其余的智能家居产品则可能被排除在 Matter 阵营之外。 结语 过去的几十年里，尽管智能家居技术已经从一个小众市场发展成为一个更主流的市场，但市场碎片化成为了制约智能家居系统发展的根本原因。随着 Matter 标准的到来，智能家居产业链上各环节的企业，都将能够为市场提供跨品牌和跨生态互联互通的新一代产品，让消费者体验更好的隐私保护、安全和便捷。 |
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