Matter 和 Wi-Fi 6 :一个理想的组合

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因为 COVID-19 的出现,使更多人在家工作,这加速了新 Wi-Fi 标准 (Wi-Fi 6)的采用。消费者正在使用这种新的、速度更快的标准来升级家庭网络,他们已从其分布式架构的设计中受益匪浅。其易于设置、覆盖整个房屋的信号和高容量等特性,能够满足家庭成员在家办公的视频会议到、客厅看最喜欢的电视节目和玩几个小时在线游戏等各种各样的需求。
 
迄今为止,智能家居已采用了多种相互竞争的标准,当中包括 Wi-Fi、Zigbee、Bluetooth®Low Energ 和 Thread 等。这种分散的标准使智能家居以及物联网本身难以发挥其潜力。Matter 标准(前身为 Project CHIP)的出现,则希望将 Zigbee、Thread、蓝牙和 Wi-Fi 等协议合为一个总体标准。
 
本文阐述了为什么这将实现真正的智能家居。
 
01.Wi-Fi 6 分布式架构和 Pod
 
Wi-Fi 6 的分布式架构带来了一个路由器和一组可以战略性地放置在家中的“卫星”或“Pod”。这些 Pod 会通过一种名为 EasyMesh™ 的协议自动连接到主路由器,该路由器连接到室外互联网,这样就可以让整个房子都覆盖上高速 Wi-Fi。正是因为 Wi-Fi 6 的出现,让靠近路由器才能获得更好性能,或者需要中继器和/或电力线适配器来覆盖信号盲区的日子一去不复返了。
 
虽然“Pod”这个词听起来很简单,但它实际上是一个非常复杂的设备,可以同时做很多其他的事情。事实上,每个非移动 Wi-Fi 设备都可以充当 Pod。电视、无线扬声器或亚马逊的 Echo Dot 或 Google Home 等智能助手可以在实现自己功能之余,还充当其他 Wi-Fi 设备的 Pod。
 
02.Matter:物联网行业统一标准
 
Matter 是连接事物的新标准和基础。这一合作的既定目标是“简化制造商的开发并提高消费者的兼容性”。在 IP 之上,Matter 旨在通过定义一组特定的基于 IP 的网络技术来进行设备认证,从而实现智能家居设备、移动应用和云服务之间的通信。
 
Matter 更像是一种新的聚合标准,而不是一种新的网络标准。从本质上讲,它汇集了现有物联网标准的不同元素。当前的物联网由 Wi-Fi、Zigbee、Bluetooth 和 Bluetooth Low Energy 等多个竞争标准提供服务,如 Apple HomeKit 中使用的 Thread、三星 Smart Things、谷歌 Nest 和亚马逊 Alexa 等也各自代表着不同的生态系统。这种在多个独立生态系统中以不同方式混合的技术标准的碎片化,使得物联网无法发挥其潜力。为此,消费者也正在等待一个大一统的标准。因为如果没有,智能家居只是一组不连贯的、独立的、特殊用途的应用,它们各自无法使用彼此的数据或可用性。
 
运动传感器就是一个典型的例子,因为许多不同的应用都在使用它们。在当今碎片化的应用世界中,警报系统中的运动传感器无法与打开灯的传感器或触发加热/冷却系统的传感器通信。
 
Matter 的出现是一个好消息。它由连接标准联盟(Connectivity Standard Alliance:前 Zigbee联盟)、Thread 联盟与亚马逊、苹果、谷歌和三星等合作而建立的,目的是将 Zigbee、Thread、蓝牙和 Wi-Fi 等不同组件整合到一个总体标准中。
 
Matter:物联网行业统一标准
 
03.Matter 如何将所有智能家居设备连接到 Wi-Fi 网络
 
 
Matter 如何将所有智能家居设备连接到 Wi-Fi 网络
 
 
 
Matter 标准将使终端设备(物联网中的“物”)能够与 Wi-Fi 6 网络的“Pods”对话,并通过这些Pods与互联网对话。传感器端节点的数据也可以去到需要的地方。这一概念也使 Wi-Fi 6 和 Matter 成为完全室内连接的理想组合。
 
每个 Wi-Fi 6 Pod 都将配备一个 Zigbee 无线电(radio),或者更好的是,在 Wi-Fi 无线电旁边配备一个标准的 IEEE 802.15.4 (IoT) 无线电。这允许所有智能家居设备(运动传感器、温度传感器、开/关传感器)连接到 Wi-Fi 网络和互联网。随着 Wi-Fi 连接的普及,许多家庭中的 Pod 数量已经显著增长。使用物联网无线电扩展这些 Pod 很有意义,而 Wi-Fi 6 EasyMesh 连接会自动处理其余部分——整个家庭和云的连接。一些 Wi-Fi 路由器公司已经在他们的产品中加入了 Matter 无线电 (IEEE 802.15.4),这使得它们在 Matter 标准发布后就可以通过软件升级。
 
还有更多好消息—— Matter 终端设备本身不需要支持 meshing 功能。凭借 Wi-Fi 6 提供的全覆盖,终端设备始终处于 Wi-Fi Pod 的覆盖范围内。由于 meshing 功能会导致显著的功耗,因此使用 Wi-Fi 6 meshing 功能的非 meshing Matter 终端设备将耗费更少的功率,让启用更小、寿命更长的电池成为可能。这也意味着这些物联网终端设备的成本和设计复杂性将显著降低,从而实现更小、更不显眼的终端设备。
 
04.蓝牙和 BLE Mesh 何去何从?
 
那么,蓝牙和 BLE Mesh 又何去何从呢?这还有待观察。有人可能会争辩说,Wi-Fi Pod 可以很容易地配备 BLE 无线电,而不是 802.15.4 无线电。虽然这在技术上是正确的,但它并不是最实用的解决方案,因为蓝牙本身本质上是一种连接技术,并不适合联网。
 
事实上,当今市场上许多更复杂的终端设备可以同时通过 802.15.4 和 BLE“通话”,但这类应用通常的实现方式是将 802.15.4 无线电指定为网络连接, 低功耗蓝牙用于连接智能手机进行调试。在这个应用中,拥有BLE的智能手机将充当外围设备,连接到传感器,因为传感器通常很小并且没有屏幕或键盘。将智能手机连接到 Wi-Fi 网络并将带有低功耗蓝牙的传感器连接到手机后,可以使用设置和配置信息(如网络安全密钥)更新传感器。在 802.15.4 连接到 Wi- Fi 网络 Pod 以后,可以断开传感器与手机的蓝牙低功耗连接。
 
05.又一个标准?
 
过去十年出现了许多物联网标准和计划,但没有一个能主导物联网市场。其中一个原因是物联网标准(而不是 Wi-Fi)需要定义应用协议。价值创造通常是通过应用来体现的——例如,为什么中央门锁在汽车中很常见,但在房屋中却没有?此外,有大公司押注于一个发展速度且足以进入完整生态系统的市场,但这并没有奏效。看看健康监测设备——不同的设备有不同的优势,但一个品牌的体重秤如何与另一个品牌的睡眠监测器、计步器或心率监测器配合使用?这又成为了一个问题。
 
供应商逐渐意识到,共享通信标准和应用协议将允许消费者选择最喜欢的产品,而不是被限定在专有的非通信生态系统中,这是一个真正的即插即用场景。据我们所知,智能世界也正在等待一个能使每个人都受益,真正的即插即用智能生态系统的出现。
 
这个新的智能世界会向后兼容现有世界吗?很大程度上会是这样。Wi-Fi 6 已经完全向后兼容 Wi-Fi-5 等。但 Matter 会向后兼容现有的蓝牙和 Zigbee 设备吗?至少在无线电或网络协议是不能的,这意味着我们新的基于 Matter 的灯。因为我们无法在旧的 Zigbee 网络中工作。但是,两者都可以与 Wi-Fi 6 网络协同工作,并且将从那里进行应用集成。
 
总结
 
应用在 Wi-Fi 6 上的 Matter 设备将迎来爆炸式增长。在消费者的认知中,家中的一切都会“Wi-Fi connected.”。这将通过 Wi-Fi 6 EasyMesh 发生,终端设备将直接通过 Wi-Fi 无线电(那些带有键盘和屏幕的终端设备)或借助智能手机设置与 IEEE 802.15.4 无线电与 Wi-Fi 6 网络通信。
 
Matter 和 Wi-Fi 6 将是一个理想的组合,借助 Wi-Fi meshing 可以显著简化室内/智能家居网络和传感器的连接,还将在降低功耗和尺寸、获得更长的寿命电池、打破碎片化等多个方面受益匪浅。
 
关于作者
 
 
Cees Links
Cees Links
 
Cees Links is a Wi-Fi pioneer. Under his responsibility, the first wireless LANs were  developed, ultimately becoming household technology integrated into PCs and notebooks.  He also pioneered the development of access points, home networking routers, and hotspot  base stations. He was involved in the establishment of the IEEE 802.11 standardization  committee and the Wi-Fi Alliance. He was also instrumental in establishing the IEEE 802.15  standardization committee to become the basis for the Zigbee sense and control networking.  Cees Links was the founder and CEO of GreenPeak Technologies, which is now part of  Qorvo, and has become the General Manager of the Wireless Connectivity Business  Unit. For more information, please visit www.qorvo.com.
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