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    Matter 和 Thread 對你的智能家居有何意義?

    2022-10-21 13:53 千家網

    導讀:你了解Matter 和 Thread 如何工作以及它們對你的智能家居真正帶來什么幫助嗎?

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    Matter 1.0 的規范于終于在本月初正式發布——總共899 頁。更重要的是,智能家居制造商和軟件制造商現在可以申請這個交叉兼容標準,讓他們的產品獲得認證,然后發布相關兼容Matter標準的智能設備。

    不過,這對真正購買和處理這些東西的人來說,意味著什么呢?

    簡而言之,目前,不多。

    如果你目前已經在使用了很多智能家居設備,那么其中一些設備可能很快就會開始使用 Matter,例如可以通過固件升級獲得支持。如果你現在決定是否購買某樣東西,你可能想等著看它是否可以與 Matter相互兼容。

    如果某些廠商動作快的話,包裝盒上帶有 Matter logo的第一批設備可能會在短短一個月內出現。亞馬遜、谷歌、蘋果和三星的 SmartThings 部門都表示,他們已準備好在可能的情況下更新其核心產品與 Matter 的兼容性。

    但是,對于Matter標準的后續工作還有很多很多,而且這是一個龐大的標準工作組,試圖在全球最大的跨國公司和深奧的微型電路板制造商之間推動事情的發展,其中需要協調和平衡的事項及難度不言而喻。

    Matter

    什么是 Matter?它是如何誕生的?

    Matter由以前稱為ZigBee聯盟的連接標準聯盟(CSA)維護。ZigBee 是一種 IEEE 802.15.4 規范,適用于低功耗、低數據速率的網狀網絡。例如,行業大家熟悉的Phillips 的 Hue 燈泡和集線器、亞馬遜的 Echo 和 Eero 設備、三星的 SmartThings、耶魯智能鎖和許多小型設備都在使用該協議。ZigBee得到了許多制造商的好評,這也證明了網狀網絡的價值。

    從這個基礎開始,CSA以某種方式積累了推動人們想要的東西的動力,而不僅僅是一個迭代的網絡標準。也就是說,如果我們購買或開發智能家居設備,就不必考慮該設備可以與哪些公司的產品相互兼容的問題,做好自己擅長的就行了。ZigBee聯盟曾表示,其使命是“簡化制造商的開發,并改善消費者的兼容性”,最初新標準被稱為 CHIP或“基于 IP 的互聯家庭”。

    沒過多久,該標準被重命名為 Matter,然后不止一次地被推出發布。然后,就是我們現在所看到的情況,隨著550名 CSA 成員參與了Matter標準開發和“2022 年秋季”發布目標的到來,Matter 小組感到有壓力要發布一些東西,即使它從最初的承諾中縮減了某些功能。

    正如大家可能預想的那樣,當超過 250家以前孤立的公司開始合作做某件事時,就會出現很多錯誤和問題,這些都需要去協調和解決。但是,總不能一直拖著是吧,于是Matter 1.0版本總有點“趕鴨子上架”的味道,肯定不會那么完美。

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    Matter 1.0版本

    可能有的人覺得 Matter 只是一個新的 ZigBee,但請并非如此!

    Matter 是一種互操作性標準,為設備提供了許多連接選項。在 Matter 下,設備可以通過標準 Wi-Fi、以太網、低功耗藍牙或 Thread(另一個 IEEE 802.15.4 標準)相互通信,等下會對Thread做介紹。

    如果用戶已經使用 ZigBee 或 Z-Wave 建立了一個廣泛的家庭網狀網絡,其可能仍然適合 Matter 網絡。集線器制造商正在逐步宣布固件更新以實現 Matter 兼容性,從而使它們能夠充當其網絡與 Matter-ready 控制器和設備之間的橋梁。在更名為 CSA 之前,ZigBee 聯盟宣布將與 Thread Group合作創建兼容的應用層。

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    谷歌計劃更新其大部分智能家居產品組合以支持 Matter

    Matter 實際上為智能家居帶來了什么?

    現在,對于許多用戶而言,可能什么都沒有,因為市場上沒有多少設備經過官方認證。

    理想的情況是,無論你的網絡是如何設置的,無論你的設備使用什么連接,以及你喜歡哪個“控制器”——亞馬遜的 Alexa、谷歌助手、蘋果的 Home、三星 SmartThings,或者如果你是發燒友,還可以使用 Home Assistant、HomeSeer 、Habitat 或其他非大型企業選項,前提是你的智能家居設備至少可以互相看到并提供一些基本功能。

    如果用戶購買了帶有 Matter 標志的新智能鎖,則無需通過類似Google Home 為其使用 Android系統的家人完成繁重的設置過程,然后再通過 HomeKit 為自己的 iPhone 完成設置過程。即使該用戶稍后將整個家庭切換到 Alexa 控制,他的 Echo 揚聲器和 Alexa 應用程序仍然應該能夠查看、設置和(理想情況下)操作這款新購買的支持Matter的智能鎖。

    聽起來是不是很完美呀~

    此外,Matter 還允許多個智能家居控制器,而不僅僅是更容易切換。每個經過Matter認證的設備必須支持至少5個“fabric”或Matter配置。所以在前面的例子中,iPhone/ android的分離組合可以各自訪問多個設備,即使其中一些設備為一個控制器或另一個控制器提供更多功能。

    所以有了 Matter,一切都可以在所有平臺上自由運行,沒有任何問題嗎?

    但先不要高興的太早。在1.0階段有很多需要注意的地方。

    首先,1.0 規范僅涵蓋相對簡單的智能設備,如燈泡和開關;智能插座和鎖;基本傳感器;百葉窗、窗簾和車庫門的控制器;暖通空調控制器;最重要的是,網關和集線器。但與安全攝像頭、門鈴、揚聲器以及更先進的傳感器和設備等項目的兼容性將在以后的規范中出現。

    最重要的是,Matter 并不意味著完全兼容所有系統。也就是說,用戶幾乎可以肯定無法通過 Google Home 訪問 Amazon Echo 揚聲器的所有功能,盡管可以調整其音量,并且它可以作為一個“邊界路由器”,從谷歌設備在Thread網絡中傳遞消息。同樣,谷歌Nest恒溫器無法通過Alexa或蘋果Home應用程序提供同樣的體驗,但這些應用程序可能能夠將恒溫器連接到網絡上,并可能調高或調低溫度。

    Matter 會將我所有的設備放到更廣泛的互聯網上嗎?它可以離線工作嗎?

    Matter設備不是必須與云連接才能工作。Matter 的核心目標剛好相反。它為用戶家中的每臺設備分配自己的 IPv6 地址,但這些地址僅適用于本地網絡。設備之間的通信發生在本地網絡上并且是加密的。如果用戶的 互聯網連接中斷,本地 Matter 網絡應該仍然具有一些基本功能。

    這也適用于企業已經倒閉或云服務停止支持的設備。如果這些設備通過了 Matter 認證,那么無論其制造商的服務器是否啟動并運行,它們都應該可以在某種程度上進行訪問。這對于智能家居行業尤為關鍵,咋們已經目睹了太多智能家居企業倒閉的案例,然后其之前的產品就變成了磚塊。

    除此之外,還取決于用戶所使用的控制器。在許多新聞報道中,以及在整個 Matter 的新聞稿和文檔中,都非常關注四大智能家居平臺:Amazon Alexa、Google Home/Assistant、Apple Home/HomeKit 和 Samsung/SmartThings。這些公司的手機、揚聲器、集線器和其他設備在 Matter 術語中都屬于“控制器”。這些控制器中的大多數幾乎都需要連接到更廣泛的互聯網,從而使用戶設備可以遠程使用。

    因此,盡管 Matter 的通信都發生在本地網絡上——包括設備、集線器、線程邊界路由器和控制器——但控制器仍然可以調用云服務器并將數據存儲在云服務器上。

    Thread

    好了,接下來我們在再來聊聊Thread。

    Thread是由三星、Nest、ARM、Big Ass Fans、飛思卡爾和Silicon Labs公司聯合推出, 是一種基于IP的無線網絡協議,主要用來連接家里的智能產品。

    我們比較常用的網絡協議有 WiFi、藍牙、ZigBee、Z-Wave,不過都有些不足:

    WiFi的功耗比較大,適合傳輸大量的數據;

    藍牙功耗比較低,但還存在多版本并存的混亂局面,且不支持IPv6;

    ZigBee技術比較復雜,研發成本高;

    Z-Wave則由所屬企業主導,影響力較Zigbee小

    因此,Thread 作為新的網絡協議,它似乎是對 ZigBee 和 Z-Wave 等網格技術的有用升級,盡管到目前為止只有制造商獲得了一些實踐經驗。

    但這不重要。用戶可以使用僅通過 Wi-Fi、以太網、藍牙和具有 Matter 兼容集線器的現有網狀網絡連接的設備來運行家庭,并且我們會看到 Matter 的所有交叉兼容性優勢。

    Thread 不是 Google 在十年前收購該公司后推出的某種 Nest 產品嗎?

    好問題!谷歌在 2014 年與三星、芯片技術公司 ARM 和其他公司合作推動 Thread,這是 Nest 為自己的互連設備開發的技術。谷歌在 2015 年向 Nest 設備推送了更新,為它們提供了“Nest Weave”,這是一種基于Thread的第三方設備與 Nest 設備交互的方式。即使在那時,Thread 也被吹捧為一種明確設計為讓更多設備協同工作的網狀網絡。

    不過需要注意的是,Google 自己的基于 Thread 的“Works with Nest”生態系統最終并沒有如此開放。

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    上圖顯示了Thread 如何在 Matter 驅動的智能家居中工作

    那么為什么 Thread 對 Matter 如此重要?

    Thread 是 Matter 中的一流協議,原因如下:

    Thread 接收在其網狀網絡上傳輸的消息,并盡早通過本地網絡傳遞它們。Thread 網絡不必對可能用來發送或接收消息的每個設備都有強信號。這減少了網狀流量,使網狀網絡更可靠,并可能降低網狀網絡硬件的成本。Thread 網絡上的每臺設備都會獲得一個 IP 地址,這使得設備可以更輕松地將數據廣播到本地網絡或(可選)云,而無需內置 Wi-Fi。TCP 是 Thread 連接的必需元素,允許更輕松地更新設備的安全性和功能。設備不能隨意加入Thread網絡,除非它們已獲得網絡上的設備(如手機或控制器)的授權,必須使用 AES-128 加密進行通信,并且不傳遞或持有網絡密鑰。Thread還提供了無單點故障的自我修復功能和解決干擾的擴頻能力,例如競爭 Wi-Fi 信道。

    Thread 與 ZigBee 或其他網狀網絡并不完全不同:它也是低功耗的網狀網絡,也適用于 802.11 標準,并且覆蓋范圍大致相同(200-300 米)。而 Thread 支持的最大設備數量為 250,連ZigBee 理論值 65000 的零頭都不到。

    但 Thread 更符合 Matter 的智能家居愿景,智能家居可以由幾個不同的人控制。Apple 甚至發布了首批不兼容 Google Thread 的設備之一HomePod Mini,它充當“邊界路由器”,將消息推送到本地網絡上,用于小型、低能耗的 Thread 設備,并擴展了網絡的覆蓋范圍。

    設備和標準

    Matter 是開源的嗎? Thread呢?

    Matter是,看在 GitHub 上獲取相關信息。作為具有深厚 Google 根基的產品,Thread 有一個"open source implementation"表親OpenThread。

    我的設備可以升級到與Matter一起工作嗎?

    視情況而定。

    如果開發者同意許可協議,那么Matter的SDK和許可是免費的,所以如果設備能夠實現某種程度的安全網絡,那么實現Matter的成本通常是以人小時和代碼為單位的。例如,Belkin在8月份發布了一款Wemo智能交換機,它與Thread網絡合作,以擴展藍牙以外的范圍。但它只適用于Wemo自己的應用程序和蘋果的HomeKit,不會更新以支持Matter。

    已經包含ZigBee內部組件的設備更有可能也能在Thread上工作,那些已經致力于Matter兼容的大公司的設備也一樣,包括亞馬遜、谷歌、三星、 Phillips Hue (Signify) 、Eve、GE Lighting、LG、Schlage、Arlo和Aqara等等。

    如果我的設備和 Matter不兼容會怎么樣?

    如果用戶用的是亞馬遜Alexa、谷歌Home/Assistant、蘋果Home/HomeKit或三星SmartThings等常見控制器,而這些設備與它們兼容,用戶不需要做任何事情。當將Matter部署到用戶的控制器、集線器和其他設備時,他的設備仍然可以工作。

    Matter的目標更多地是簡化未來設備的設置和互連,而不是賦予現有設備新的功能。但它可以讓你的一些設備更容易設置和訪問一個新的控制器。

    不過,Matter也做了一些加密機制。分布式合規分類賬(DCL)是Matter如何確保加入你的網絡的設備真的是他們認證的授權設備。但除了智能家居設備制造商或軟件開發人員,用戶無需關注這一點。

    難道就沒有“一個通用標準”了嗎?

    這當然不是不可能。

    這個新標準真的帶來更開放、更少碎片化嗎?

    這是一個很好的問題,也是一個很好的結束點。如果ZigBee、Wi-Fi 和低功耗藍牙已成為智能家居連接的實際標準,并且大型科技智能家居控制器公司已決定尊重彼此的網絡和控制,那么 Matter 可能不會那么重要。對于希望全面重啟連接的愛好者來說,其縮減的、時間緊迫的 1.0 版本可能不會令人失望。

    這是一個很好的問題,也是一個很好的結尾。如果ZigBee、Wi-Fi和低能耗藍牙已經成為智能家居連接的實際標準,并且大型科技智能家居控制器公司決心尊重彼此的網絡和控制,Matter可能就不會那么吸引人了——甚至沒有必要。而且它的縮減版、時間緊迫的1.0版本可能不會讓那些希望全面重啟連通性的熱衷者失望。

    但隨著這些公司推進自己的智能家居計劃,讓大型智能家居品牌加上550多家其他公司就一個基本的通用連接標準達成一致,只會變得更加必要。

    亞馬遜正在積極推動其現有和未來產品的Matter和Thread連接,但它也在努力為用戶家里的每一件產品創建自己的“環境智能”。谷歌基本上把它的Thread工作捐贈給了Matter聯盟,但它正在其生態系統內創建“智能集群”。蘋果和三星還沒有推出他們自己的學習系統,但大家都認為它們正在開發中。


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