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[原创] 终结智能家居 “碎片化” 时代的,为什么是 Matter?

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发表于 2023-4-24 10:17:25 | 显示全部楼层 |阅读模式
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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

关于 Qorvo

Qorvo(纳斯达克代码:QRVO)提供各种创新半导体解决方案,致力于让我们的世界更美好。我们结合产品和领先的技术优势、以系统级专业知识和全球性的制造规模,快速解决客户最复杂的技术难题。Qorvo 面向全球多个快速增长的细分市场提供解决方案,包括消费电子、智能家居/物联网、汽车、电动汽车、电池供电设备、网络基础设施、医疗保健和航空航天/国防。访问 www.qorvo.com ,了解我们多元化的创新团队如何连接地球万物,提供无微不至的保护和源源不断的动力。

Qorvo 是 Qorvo, Inc. 在美国和其他国家/地区的注册商标。
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