1引言
近年來,智能家居產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,,推動(dòng)了原有家居產(chǎn)業(yè)園區(qū)的轉(zhuǎn)型升級(jí),,同時(shí),,不斷擴(kuò)大的智能家居市場(chǎng)需求,,以及傳統(tǒng)家居產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)移,,為很多地方布局新的智能家居產(chǎn)業(yè)園建設(shè)帶來了機(jī)會(huì),。在2019年底中國已成為全球最大的物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng),,全球15億臺(tái)蜂窩網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備中9.6億臺(tái)來自中國,占比64%,。中國將成為全球最大的智能家居市場(chǎng)消費(fèi)國,,占據(jù)全球50%-60%的智能家居市場(chǎng)消費(fèi)份額,利潤占據(jù)全球20%-30%的市場(chǎng)份額,。根據(jù)預(yù)測(cè),,到2025年,中國智能家居市場(chǎng)的規(guī)模將達(dá)到數(shù)千億人民幣,。智能家居產(chǎn)品和解決方案的普及程度不斷提高,,消費(fèi)者對(duì)智能家居設(shè)備的需求也不斷增加。
但是多種IoT技術(shù)和眾多生態(tài)系統(tǒng)并存,,互相競(jìng)爭(zhēng),,彼此之間不能互聯(lián)互通也成為智能家居行業(yè)最大的弊病。對(duì)于消費(fèi)者來說,,在購買智能家居設(shè)備時(shí),很難確定這個(gè)設(shè)備是否跟自己選定的生態(tài)系統(tǒng)兼容,,并且生態(tài)系統(tǒng)一旦選定就很難換成其他的廠家,;對(duì)于開發(fā)者來說,開發(fā)人員需要針對(duì)要支持的生態(tài)系統(tǒng)開發(fā)相應(yīng)的產(chǎn)品,,費(fèi)時(shí)費(fèi)力,。Matter的出現(xiàn)就是解決各個(gè)生態(tài)系統(tǒng)之間的互通性,讓您的設(shè)備可以通過單一協(xié)議與任何Matter認(rèn)證的生態(tài)系統(tǒng)兼容,。Matter由CSA聯(lián)盟引入,,這是一個(gè)由數(shù)百家為智能家居和物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)建產(chǎn)品的公司組成的組織。Matter的目標(biāo)是成為一個(gè)促進(jìn)技術(shù)采用和創(chuàng)新的互操作標(biāo)準(zhǔn),,逐步取代智能家居生態(tài)系統(tǒng)中的專有協(xié)議,,簡化配置和操作的復(fù)雜性,提高用戶的體驗(yàn)。
2 Matter介紹
2.1 Matter標(biāo)準(zhǔn)介紹
Matter是一套基于IPV6的應(yīng)用層協(xié)議,,Matter采用了開源軟件開發(fā)工具包(SDK)來實(shí)現(xiàn),,該工具包不僅包含規(guī)范的實(shí)現(xiàn),還包括豐富的示例和可互操作的代碼,。在OSI模型的上三層中,,核心Matter協(xié)議適用于任何類型的IPv6傳輸和網(wǎng)絡(luò)??刂坪推渌僮魍ㄐ攀峭ㄟ^IPv6進(jìn)行的,,而藍(lán)牙低功耗(Bluetooth? Low Energy)和NFC可以用于設(shè)備的配置。Matter具有靈活性和互操作性,。它建立在多年來低功耗802.15.4網(wǎng)絡(luò)和Wi-Fi智能家居設(shè)備的挑戰(zhàn)和成功的基礎(chǔ)上,。與Thread類似,Matter構(gòu)建在IPv6之上,,它包括強(qiáng)大的加密功能,,對(duì)設(shè)備類型及其數(shù)據(jù)進(jìn)行了明確定義,并支持多個(gè)生態(tài)系統(tǒng),。
Matter還支持橋接其它智能家居技術(shù),,如Zigbee、藍(lán)牙Mesh和Z-Wave,,這意味著基于這些協(xié)議的設(shè)備可以通過橋接器作為Matter設(shè)備運(yùn)行,。
2.2 Matter標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵點(diǎn)
l Matter比云對(duì)云連接具有更低的延遲和更高的可靠性,因?yàn)樗腔贗P的本地連接協(xié)議,。
l 較低的開發(fā)成本:只需構(gòu)建一次,,就可以在所有Matter認(rèn)證的生態(tài)系統(tǒng)中使用。
l 數(shù)據(jù)模型是基于Zigbee的ZCL協(xié)議上擴(kuò)展得到,。
l 在所有支持Matter的設(shè)備上具有一致的設(shè)置體驗(yàn),。
l 通過其他支持Matter的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備共享和控制。
l 支持多種不同硬件平臺(tái)(Wi-Fi-Thread-Ethernet)的設(shè)備之間的互操作性廣泛,。
l 目前支持的通信協(xié)議:Ethernet/Wi-Fi/Wi-Fi + BLE/Thread + BLE(BLE只用于配網(wǎng))
l 綁定配網(wǎng):需要帶外信息(配對(duì)碼,、二維碼、NFC等)建立安全通路,,單項(xiàng)認(rèn)證設(shè)備,,非對(duì)稱證書鏈
l 通過DCL來存放公共信息,部署在基于區(qū)塊鏈技術(shù)的平臺(tái)上防止篡改
2.3 Matter智能家居生態(tài)介紹
l 在Matter智能家居生態(tài)中,,各種設(shè)備可以通過使用相同的Matter協(xié)議進(jìn)行通信和互動(dòng),。這些設(shè)備可以包括智能燈具、智能插座,、溫度控制器,、門鎖,、攝像頭、揚(yáng)聲器等,。通過遵循Matter標(biāo)準(zhǔn),,這些設(shè)備能夠無縫協(xié)作,實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的用戶體驗(yàn)和功能,。
l 不同品牌和設(shè)備之間的互操作性是Matter生態(tài)的核心,。無論來自不同廠商的設(shè)備還是不同類型的智能家居設(shè)備,只要它們都符合Matter標(biāo)準(zhǔn),,就能夠在同一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中相互連接和通信,。
l Matter生態(tài)系統(tǒng)不僅限于單個(gè)設(shè)備,還可以擴(kuò)展到多個(gè)設(shè)備,、服務(wù)和平臺(tái)的集合,,這樣用戶可以通過添加更多的Matter設(shè)備來構(gòu)建更為復(fù)雜和全面的智能家居系統(tǒng)。
l Matter智能家居生態(tài)系統(tǒng)的目標(biāo)是為用戶提供更便捷,、靈活和綜合的智能家居體驗(yàn),,通過建立一個(gè)統(tǒng)一的生態(tài)系統(tǒng),Matter使用戶能夠選擇和使用各種Matter認(rèn)證的設(shè)備,,實(shí)現(xiàn)智能家居的集成和控制,。
3 基于PSoC?的Matter 方案介紹
3.1 PSoC?介紹
PSoC?6系列采用超低功耗架構(gòu)構(gòu)建,微控制器采用低功耗設(shè)計(jì)技術(shù),,非常適用于電池供電應(yīng)用,。雙核Arm?Cortex?-M4和Cortex-M0+架構(gòu)使設(shè)計(jì)人員能夠同時(shí)優(yōu)化功耗和性能。借助雙核結(jié)構(gòu)和可配置的內(nèi)存和外設(shè)保護(hù)單元,,PSoC? 6微控制器提供了由Arm的平臺(tái)安全架構(gòu)(PSA)定義的最高級(jí)別的保護(hù),。
設(shè)計(jì)人員可以利用該微控制器豐富的模擬和數(shù)字外設(shè),為創(chuàng)新的系統(tǒng)組件(如MEMS傳感器,、電子墨水顯示器)創(chuàng)建自定義模擬前端(AFE)或數(shù)字接口,。PSoC? 6微控制器采用最新一代行業(yè)領(lǐng)先的CAPSENSE?電容感應(yīng)技術(shù),實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)健可靠的現(xiàn)代觸摸和手勢(shì)界面,。搭配Infineon的AIROC? Wi-Fi,、AIROC? Bluetooth?或AIROC?組合無線模塊,PSoC? 6微控制器是安全,、低功耗、功能豐富的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的完美解決方案,。
3.2 方案介紹
l 該方案為Matter生態(tài)系統(tǒng)展示了一個(gè)家庭的自動(dòng)化演示,,展示了智能門鎖、人體感應(yīng)傳感器和智能照明節(jié)點(diǎn)如何無縫協(xié)同工作,,實(shí)現(xiàn)家庭自動(dòng)化例程,。
l Matter生態(tài)系統(tǒng)解決方案可以通過Ethernet,、WIFI和Thread 15.4三種協(xié)議進(jìn)行通信。該解決方案展示了Matter over WiFi和Matter over Thread,。使用Matter over Wi-Fi進(jìn)行通信的智能門鎖使用了PSoC?6作為應(yīng)用處理器,。演示中的安全元件采用了OPTIGA?Trust M,配備了一個(gè)NFC讀卡器,,并且使用AIROC?系列超低功耗藍(lán)牙? Wi-Fi組合模塊
l 演示中的人體感應(yīng)傳感器節(jié)點(diǎn)使用了XENSIV?傳感器系列中的60 GHz雷達(dá)傳感器,,通過Matter over Wi-Fi與PSoC? 6和AIROC? WIFI進(jìn)行連接,以傳輸人體存在狀態(tài),。
l 系統(tǒng)中的第三個(gè)節(jié)點(diǎn)是一個(gè)使用Matter over Thread進(jìn)行通信的照明節(jié)點(diǎn),。
l 當(dāng)居住者靠近門時(shí),正在運(yùn)行Matter over Wi-Fi的60 GHz傳感器會(huì)檢測(cè)到存在,,并使用Matter over Thread觸發(fā)門廊燈的開啟,。在此演示中,蘋果電視充當(dāng)Matter中樞,,完成所有的轉(zhuǎn)換工作,,但也可以使用來自其他廠商的Matter中樞替代蘋果電視。
l 解鎖門的方法有三種:可以使用來自CIPURSE?系列的NFC卡,,可以在由PSoC?6上運(yùn)行的CAPSENSE技術(shù)驅(qū)動(dòng)的鍵盤上輸入PIN碼,,或者可以使用像Apple Home應(yīng)用程序這樣的移動(dòng)應(yīng)用程序打開門鎖。
l 在Apple Home應(yīng)用程序中,,當(dāng)我們點(diǎn)擊解鎖時(shí),,可以看到門被解鎖。作為家庭自動(dòng)化序列的一部分,,當(dāng)門解鎖時(shí),,客廳的燈光也會(huì)打開。這種類型的家庭自動(dòng)化還可以觸發(fā)其他下游事件,,比如關(guān)閉家庭安全系統(tǒng)或與恒溫器進(jìn)行互動(dòng),。
l 當(dāng)用戶關(guān)閉門時(shí),客廳中的人體感應(yīng)傳感器不再檢測(cè)到存在,,門鎖將自動(dòng)鎖上,。然后,當(dāng)居住者離開門口一段距離時(shí),,存在檢測(cè)會(huì)起作用,,門廊燈將關(guān)閉。這個(gè)演示展示了Matter的重要性以及我們?nèi)绾螣o縫連接不同的智能家居設(shè)備,。
l 該演示支持Matter的多管理員功能,,允許智能家居設(shè)備在蘋果和三星等智能家居系統(tǒng)供應(yīng)商中同時(shí)運(yùn)行。多管理員功能為您提供了配置智能家居的靈活性,,無需強(qiáng)制選擇單一的控制器,、平臺(tái)或應(yīng)用程序,。
l 該方案允許您將照明、人體感應(yīng)傳感器或智能門鎖節(jié)點(diǎn)添加到蘋果或三星智能家居系統(tǒng)中的任一系統(tǒng)中,。您可以無縫切換使用蘋果Home應(yīng)用程序和三星SmartThings應(yīng)用程序,,以向Matter智能家居網(wǎng)絡(luò)添加設(shè)備、控制設(shè)備并查看每個(gè)設(shè)備的狀態(tài),。您可以使用蘋果Home應(yīng)用程序解鎖智能門鎖,,門的狀態(tài)將在三星SmartThings應(yīng)用程序中更新。如果您所在的家庭成員使用iOS和Android設(shè)備的混合組合,,這個(gè)功能會(huì)非常有用,。
l 方案中的PSoC?6智能門鎖代碼和移動(dòng)應(yīng)用程序使用來自公共存儲(chǔ)庫的標(biāo)準(zhǔn)Matter SDK進(jìn)行構(gòu)建,展示了Matter如何簡化開發(fā)并提高智能家居設(shè)備之間的互操作性,。
4 結(jié)語
Matter作為一個(gè)開放的智能家居標(biāo)準(zhǔn),,具有廣泛的支持、真正的互操作性,、簡化的設(shè)備配置和控制,,以及安全性和隱私保護(hù)等優(yōu)勢(shì),因此具備良好的前景和發(fā)展?jié)摿?。CSA聯(lián)盟在中國成立了CMGC聯(lián)盟,,通過組織和積極參與線下活動(dòng),將聯(lián)盟成員聯(lián)合起來并推廣Matter聯(lián)盟技術(shù),。隨著越來越多的公司和設(shè)備制造商采用Matter標(biāo)準(zhǔn),,將形成一個(gè)龐大的生態(tài)系統(tǒng),越來越多的設(shè)備類型和功能納入標(biāo)準(zhǔn)中,。除了傳統(tǒng)的智能家居設(shè)備,,如燈光、開關(guān),、鎖,、家電、安防設(shè)備,、健康監(jiān)測(cè)設(shè)備等設(shè)備類型均已加入到標(biāo)準(zhǔn)中,,并且Matter的發(fā)展還會(huì)帶動(dòng)云服務(wù)和智能化能力的提升,為大家?guī)砀憬莸闹悄芗揖芋w驗(yàn),。