【導讀】智能家居市場正在快速增長，越來越多的家庭采用聯網設備來實現家庭自動化。然而，由于這些聯網設備通常運行在不同的通信協議上，極大地阻礙了智能家居系統內的互聯互通，市場上幾乎沒有一家公司的產品能滿足所有智能家居市場的需求。
新興的Matter智能家居協議就是為了解決這一挑戰而創建的。它為智能家居設備提供了一個通用的開源解決方案，即使是不同的制造商，他們的產品也能夠相互通信。有了Matter，任何智能家居制造商都可以創造出一款完美融入終端用戶智能家居生態系統的產品。
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智能家居市場正在快速增長，越來越多的家庭采用聯網設備來實現家庭自動化。然而，由于這些聯網設備通常運行在不同的通信協議上，極大地阻礙了智能家居系統內的互聯互通，市場上幾乎沒有一家公司的產品能滿足所有智能家居市場的需求。
新興的Matter智能家居協議就是為了解決這一挑戰而創建的。它為智能家居設備提供了一個通用的開源解決方案，即使是不同的制造商，他們的產品也能夠相互通信。有了Matter，任何智能家居制造商都可以創造出一款完美融入終端用戶智能家居生態系統的產品。
本文通過10個問題，對Matter標準進行一次全景式的介紹，幫助大家全面了解這一將深刻影響智能家居行業未來的標準。
1.什么是Matter？
Matter由連接標準聯盟（CSA）于2022年11月開發并推出的一種新的智能家居互操作性標準，它為連接的設備提供了一種通用語言，可以在家中進行本地通信，而無需依賴云連接。CSA聯盟的成員包括Amazon、Apple、Google、Samsung、LG、Nanoleaf等企業。Matter的關鍵功能之一是使智能設備能夠跨平臺和生態系統運行，極大地增加了物聯網軟件解決方案之間的兼容性。
Matter使用Wi-Fi和Thread無線協議，目前支持智能傳感器、智能照明、智能插頭和開關、智能恒溫器、智能鎖和媒體設備。這也意味著，如果你購買的智能家居設備上有Matter標志，你就可以設置它并將其與任何Matter兼容設備、Matter平臺和控制器一起使用。
Matter是一個應用層，它將統一在各種IP協議下運行的設備，允許它們跨平臺通信。通過連接標準聯盟的Matter認證，該產品將與亞馬遜的Alexa、蘋果的HomeKit和谷歌的智能家居生態系統兼容，首批Matter設備預計將于今年晚些時候上市。除了更容易與常見的智能家居產品和語音助手集成外，它們還將基于“安全優先”設計理念的架構，來抵御各種新出現的網絡威脅。簡化制造商的智能家居設備開發，讓消費者更容易引入新設備——這就是Matter標準化的主要驅動因素。
2. Matter將帶來哪些好處？
Matter智能家居標準是一種功能強大的通信協議，它的主要目標是互操作性，無論是哪個品牌所生產，所有符合Matter標準的設備都將協同工作。因此，Matter為消費者帶來三大好處，包括：在使用的產品和生態系統中有更多的選擇；在設置和安全等方面簡化用戶體驗；在工程和制造等方面更高效，成本更低。
事實上，Matter的好處還不止于此，它在改善智能家居體驗方面還有如下優勢：
易用性
Matter的設計易于使用和配置，具有用戶友好的界面，可以輕松設置和管理智能家居設備。此外，Matter用戶不需要大量的應用程序來管理家庭中的智能設備，僅使用一個應用程序即可控制所有設備，非常有助于簡化智能家居系統的安裝和操作，尤其利好那些剛剛接觸智能家居技術的用戶。
多管理員功能
Matter還側重于為家庭提供方便的家庭自動化系統。無論家庭規模如何，每個成員都可以通過安裝在智能手機上的應用程序訪問Matter認證的設備。這意味著Matter產品可以通過多個應用程序進行控制。此外，每個用戶都可以配置他們需要保持連接的設備。
本地控制
在家庭網絡上而不是通過互聯網進行家居設備的控制，意味著與智能家居設備之間的交互，如開燈或關燈等行為會更順暢、更快地發生。即便制造商倒閉或突然決定關閉其服務器，Matter設備也能繼續工作，免去消費者的后顧之憂。
增強的安全性
Matter具有內置的安全功能，有助于保護用戶數據并維護智能家居生態系統的隱私。當然，符合Matter協議的設備必須遵守安全指南，以確保設備之間的安全通信，并保護用戶信息免受未經授權的訪問。
經濟高效的產品開發
Matter是一個開源標準，智能家居產品開發人員無需支付任何版稅即可使用。因此，Matter常常被看作是一項革命性的技術，它不僅改善了用戶體驗，更為智能家居市場提供了新的發展可能性。
Matter標準得到了世界上很強大的科技公司的支持，同時也為亞馬遜、蘋果、谷歌和三星等四大智能家居系統帶來更多的競爭。正是因為Matter解決了智能家居設備的兼容問題，那些支持Matter的小企業的產品今后可以輕松實現與亞馬遜和蘋果等智能家居科技巨頭的產品相融合的應用。
3. 哪些智能家居設備將率先進入Matter發展計劃？
目前，Matter將支持照明產品（如插頭、燈泡、開關等）、門鎖、恒溫器和暖通空調控制器、窗簾、家庭安全傳感器（如門窗傳感器、運動傳感器等）、電視和流媒體視頻播放器等產品。
CSA計劃在今年晚些時候將Matter納入到智能洗衣機、吸塵器以及攝像頭、煙霧探測器和空氣質量監測設備中。Matter在未來的迭代中，預計將增加對安全攝像頭、智能音箱、家用電器、掃地機器人、煙霧和一氧化碳探測器、車庫門控制器、無線接入點、環境傳感器和能源管理產品（如太陽能電池板、電動汽車充電器和家用電池組）的支持。
4. 為什么說Matter對智能家居市場很重要？
如果用戶想建立一個由Zigbee和Z-Wave設備組成的智能家居系統，那么，他們可能會購買一個Zigbee智能煙霧探測器、數個智能燈泡和一個Z-Wave智能門鎖，并計劃將它們連接并配置在一起工作。因支持的協議不同，設備之間的通信只能借助網關。這種組網方式不僅繁瑣而且成本也會高出很多。
Matter協議主要面向無線通信協議設備的應用層，通過Wi-Fi、Thread通信協議和以太網工作。該協議建立在IPv6之上，并使用UDP和TCP進行數據傳輸。在智能家居系統中，Matter可以成為所有設備統一的集中點，使用不同通信協議的設備由此變得可以互聯互通。
不過，Z-Wave設備仍屬例外，目前還沒有提供這樣的選項。用戶如果想要將Z-Wave設備集成到家庭自動化系統中，還需使用特定的網關。好在CSA已經分享了未來為Z-Wave設備提供Matter支持的計劃。
5. Matter對Zigbee、Z-Wave和Thread有什么影響？
Matter是智能家居通信協議的統一標準，包括Wi-Fi、藍牙、ZigBee、Thread和Z-Wave，Matter使它們能夠彼此合作，并確保智能家居設備作為一個單一系統工作。那么，有了Matter，Zigbee、Z-Wave和Thread的發展會受到影響嗎？
現有的智能家居設備都是通過當前的主導力量Zigbee和Z-Wave連接的，包括藍牙以及許多其他較小的無線協議不會因為Matter的出現而突然停止連接現有的智能設備。考慮到Zigbee聯盟在Matter創建過程中發揮的作用，以及Zigbee無線標準的代理功能，有觀點認為它很可能會繼續與Matter一起發展，甚至在某個階段與Matter合并。
不過，Z-Wave的未來還需要進一步的觀察，盡管它可能看起來不是Matter的積極參與者，但在某種程度上仍然與Matter進行積極的溝通與合作。Z-Wave和ZigBee是許多智能家居設備正在使用的兩種無線協議，如智能鎖、傳感器、照明產品等，所有設備均需要Z-Wave或ZigBee集線器來控制它們。
目前，雖然Z-Wave和ZigBee設備不能直接與Matter互操作，但它們可以通過橋接連接到Matter系統。例如，飛利浦Hue智能燈和宜家智能家居設備都使用ZigBee，這兩個ZigBee集線器都在更新，以便它們都能連接到Matter中。
Thread是一種網狀網絡協議，專門為低功耗、低帶寬的智能家居設備設計，正在成為電池供電的智能家居設備（如傳感器、智能燈和門鎖）通用的連接協議。隨著Matter的進一步發展，Thread在智能家居系統中將發揮越來越重要的作用。
蘋果公司在其旗艦智能手機中增加了對Thread智能家居協議的支持，新發布的iPhone 15 Pro和Pro Max就是第一款使用Thread的智能手機。Thread在iPhone中的一個潛在用途是，它可以用作Thread邊緣路由器，該路由器將連接到互聯網和其他基于IP的網絡，使您能夠在家外控制它們并連接到非Thread設備。甚至，它還可以在Apple HomeKit中啟用設備到設備的連接。
圖1：顯示了Wi-Fi和Thread設備如何在Matter網絡中連接，以及Z-Wave設備如何橋接到Matter網絡。（圖源：Z-Wave Alliance）
6. Matter標準發布為什么被多次推遲？
Matter于2019年12月被宣布為“CHIP項目”，是一種基于IP的統一連接，旨在為開發人員構建物聯網（IoT）設備提供標準通用協議。CSA聯盟此前曾試圖在2020年底發布該標準，但在2021年8月時宣布將推遲到2022年的年中。而在2022年3月，Matter再次被推遲，直到2022年秋季才推出。
是什么原因讓Matter標準被多次延遲推出？除了新冠疫情的原因，更多的還是聯盟自身工作量的問題。Matter的第一個版本被推遲了幾次，其中的主要原因是Matter軟件開發工具包（SDK）的工作量太大，所有公司均需使用該工具包以使其產品符合Matter標準。
CSA表示，它現在有190種兼容產品正在接受認證或者已經獲得Matter認證。在過去的一年里，包括Arlo、Comcast、Belkin/Wemo、Eve、GE Lighting、宜家和Yale在內的許多公司都宣布了支持Matter標準的計劃。
第二次延遲的原因是必須保證Matter的軟件代碼盡可能穩定，并容納更多的開發平臺，這些平臺是由各供應商提供的軟件和硬件集成的，需要大量的溝通和準備工作，以便讓更多與Matter兼容的設備更快地進入市場。CSA于2022年秋季發布了Matter 1.0規范，并啟動了Matter認證計劃。
Matter 1.0規范為設備制造商提供了一個統一的標準，可用于許多智能家居應用，包括智能鎖、照明、恒溫器、安全系統、傳感器和媒體設備，從而有助于緩解不同設備生態系統、產品和協議通信的挑戰。Matter 1.0標準還為聯盟成員推出了測試用例和全面的測試工具，并推出了一個全球認證計劃，其中包括八個授權測試實驗室，他們不僅準備測試Matter，還準備測試Matter底層網絡技術Wi-Fi和Thread。
7. 哪些公司在支持Matter？
Matter工作組目前有大約280家公司，除了Amazon、Apple、Google、Samsung外，該聯盟還包括英飛凌、NXP、Silicon Labs、ADT、Assa Abloy（August Home和Yale智能鎖的制造商）、Ecobee、Facebook、海爾、海信、宜家、松下、iRobot、特斯拉和惠而浦等企業。
英飛凌是早期加入CSA的280家公司之一，其Matter解決方案包括新的PSoC 62S2 Wi-Fi BT Pioneer Kit，該套件可幫助開發人員和工程師實現可靠的超低功耗Matter over Wi-Fi解決方案。PSoC 6x ULP MCU和PSoC 62S2 Wi-Fi BT Pioneer Kit（CY8CKIT-062S2-43012）支持通過Wi-Fi低功耗地實現Matter over Wi-Fi，同時通過藍牙/藍牙低功耗（BLE）進行配置。
AIROC無線SoC、與Matter兼容的OPTIGA安全解決方案和用于物聯網設計的ModusToolBox開發平臺也可用于Matter系統。其中，高性能、低功耗的AIROC CYW30739多協議SoC（BLE5.3、IEEE802.15.4）已完成Thread1.3認證，這是第一款支持Matter over Thread的芯片。兼容Matter的OPTIGA安全解決方案可輕松集成到嵌入式系統中，以保護信息和設備的機密性、完整性和真實性。
圖2：已完成Thread1.3認證的AIROC CYW30739 SoC（圖源：英飛凌）
NXP為各種Matter應用（從終端節點到網關）提供了可擴展、靈活的安全平臺，讓設備制造商可以專注于產品創新并加快產品上市速度。
NXP支持終端節點Matter標準的Thread開發平臺包括使用K32W0x MCU和i.MX RT1060 MCU創建邊緣節點所需的硬件、軟件和開發工具。
利用IOTZTB-DK06和MIMXRT1060-EVK開發板（以及可選板OM-SE051ARD或OM-A5000ARD），研發人員可以使用位于GitHub的beta Matter軟件進行產品的快速開發。
圖3：NXP MIMXRT1060-EVK開發板（圖源：NXP）
Silicon Labs也宣布了一系列硬件和軟件解決方案，為所有生態系統和無線協議提供完整的端到端Matter開發套件。
其平臺的核心組件是Silicon Labs 2.4 GHz無線MG24 SoC，其中的EFR32MG24系列2多協議無線SoC是使用Matter、OpenThread 和Zigbee協議實現網狀物聯網無線連接的理想選擇，適用于智能家居、照明和樓宇自動化產品。
圖4：EFR32MG24系列2多協議無線SoC（圖源：Mouser）
Nordic半導體是BLE和Thread的供應商，這些技術也將用于Matter規范。該公司推薦的是nRF52840或nRF5340片上系統（SoC）以及這兩款芯片的開發套件，包括在線免費提供的nRFConnect SDK。該SDK包括Matter的開源實現，可通過GitHub獲得。
nRF52840 SoC是一款具有全協議并發能力的多協議藍牙5.2 SoC，可同時支持BLE、藍牙Mesh、NFC、Thread和Zigbee、802.15.4、ANT和2.4GHz專有協議棧。nRF5340 SoC是雙核藍牙5.2 SoC，可支持BLE、藍牙Mesh、NFC、Thread和Zigbee。
此外，Nordic還與谷歌、Assa Abloy、Eve和Leedarson合作，創建了一個智能家居演示，展示基于Matter的語音控制、智能門鎖、恒溫器和智能燈泡等示例。
圖5：nRF52840的動態多協議特性支持并發Bluetooth 5和Thread無線連接（圖源：貿澤電子）
8. 現有哪些設備符合Matter標準？
所有經Matter認證的設備均符合Matter標準。在2022年CES上，Amazon、Apple、Google、Samsung以及NXP和Tuya等關鍵零部件和服務提供商均發布了Matter的關鍵產品。目前，Amazon Alexa、Google Nest、Apple HomeKit和Samsung SmartThings都有符合Matter的設備。
Google Nest：谷歌是早首先詳細概述其Matter計劃的公司之一。據其透露，所有Nest智能音箱都將進行更新，使其能夠控制Matter設備。這意味著谷歌助手將能夠控制任何帶有Matter標簽的設備。在谷歌I/O 2022上，該公司再次宣布，包括谷歌家庭智能音箱、谷歌Mini、NestMini、Nest Hub Max、Nest Audio以及Nest Wi-Fi等都將支持Matter。
Amazon Alexa：亞馬遜正在升級他的Echo和其他連接設備以與Matter合作。該公司智能家居總監Marja Koopmans在一篇博客文章中寫道：“從一開始，我們的目標就是讓Alexa與盡可能多的智能家居設備兼容，無論它們是基于什么協議構建的。”
Apple HomeKit：蘋果公司是Matter的積極參與者，并計劃從iOS 15開始支持Matter，意味著接下來我們將能夠使用HomeKit來管理Matter設備。目前，蘋果已在其旗艦智能手機iPhone 15 Pro和Pro Max中增加了對Thread智能家居協議的支持。
Samsung SmartThings：三星一直是Matter的有力支持者，其SmartThings平臺中的集線器正在升級以支持Matter，并將作為智能手機、電視和智能家電的控制器。
9. 有了Matter，現有的智能家居設備怎么辦？
前面我們一直在討論Matter的發展以及如何簡化生態系統的話題，到這里你可能要問，有了Matter，我現有的智能家居設備怎么辦？它們還能繼續使用嗎？
雖然許多公司相繼宣布他們的部分產品進行了的Matter認證（目前產品數量超過190種），那些未經認證的產品能否繼續使用實際上主要取決于他們的硬件。通過Wi-Fi或Thread運行的新設備，無論是通過軟件更新還是通過橋接，都應該比較容易升級到Matter。較舊的設備似乎不太可能單獨升級，它們只能寄望于通過集線器才有可能升級或橋接到Matter。例如，飛利浦Hue和Signify公司正在以軟件更新的形式進行Hue設備的更新，以便通過Hue Bridge與Matter打通。
10. Matter的未來如何？
CSA對Matter有著宏偉的計劃，但其中的不確定性也很大。首先，宣布的Matter功能都沒有嚴格的截止日期或發布日期，難免會出現延遲。慶幸的是，大多數大牌公司都表示仍然支持Matter。就在人們對Matter寄予厚望時，CSA曾經的積極參與者Belkin宣布退出聯盟，一石激起千層浪，即使是一家公司的退出，多少都會讓人對Matter的前景有一絲擔憂。
綜合來看，目前關于Matter的消息喜憂參半。喜的是，對HomePod和HomePod mini的支持是Matter平臺的一大勝利；憂的是，Matter的發展并沒有人們預期的那樣快，產品類型比較單一。由于大多數公司仍在繼續支持Matter，對于尋求互聯家庭的人們來說，Matter仍然是一個美好的期盼。
結語：Matter的機遇與挑戰
盡管Matter比Zigbee、Z-Wave和Wi-Fi有很多優勢，但Matter存在兩個主要缺點，這也是目前它正在努力克服和解決的問題。
一是采用率。雖然Matter協議得到了許多主要科技公司和行業團體的支持，但設備制造商實施該標準和消費者采用與Matter協議兼容的設備仍需要較長的時間。
二是來自既有協議的競爭。Matter面臨著來自Zigbee和Z-Wave等既定無線協議的競爭，這些協議已在智能家居設備中廣泛使用多年，且已經安裝了大量設備，Matter很難完全取代它們。
根據市場研究公司ABI research的數據，到2030年，每年將有超過15億臺經過Matter認證的設備發貨。此外，在此期間，預計將有大量的消費機器人、智能家電和其他新興的智能家居設備類型被引入到智能家居系統。許多主要參與者、技術供應商和合作伙伴已經承諾提供符合Matter標準的產品，預計該規范將在五年內主導智能家居市場，今年將有超過一億臺設備支持該規范，五年內，全球約一半以上的關鍵智能家居設備將支持Matter。
Matter規范將為整個智能家居價值鏈的參與者提供新的激勵措施，它還將帶來更多的競爭和重新調整的競爭環境。此外，Matter具有很高的數據安全性，它使用端到端加密來保護設備之間的通信。除了對智能家居設備和消費者的直接影響外，該規范還將使消費者和許多行業能夠更多地參與到智能家居生態系統中。
Matter，這種新型無線互操作標準，未來有可能顛覆整個智能家居行業。
本文轉載自：貿澤電子微信公眾號
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