Тема, про яку ми сьогодні поговоримо, пов'язана з розумними будинками.
Коли йдеться про розумні будинки, ніхто не повинен бути з ними незнайомим. Ще на початку цього століття, коли вперше зародилася концепція Інтернету речей, найважливішою сферою застосування був розумний дім.
Протягом багатьох років, з постійним розвитком цифрових технологій, було винайдено все більше і більше розумного обладнання для дому. Це обладнання принесло велику зручність у сімейне життя та додало задоволення від життя.
З часом у вашому телефоні з’явиться багато програм.
Так, це проблема екологічного бар'єру, яка давно переслідує індустрію розумних будинків.
Фактично, розвиток технології Інтернету речей завжди характеризувався фрагментацією. Різні сценарії застосування відповідають різним характеристикам технологій Інтернету речей. Деяким потрібна велика пропускна здатність, деяким низьке енергоспоживання, деяким потрібна стабільність, а деяким дуже потрібна вартість.
Це призвело до поєднання 2/3/4/5G, NB-IoT, eMTC, LoRa, SigFox, Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, Thread та інших базових комунікаційних технологій.
Розумний дім, у свою чергу, є типовим сценарієм локальної мережі з технологіями зв'язку малого радіусу дії, такими як Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, Thread тощо, у широкому діапазоні категорій та перехресного використання.
Більше того, оскільки розумні будинки орієнтовані на користувачів-неспеціалістів, виробники схильні створювати власні платформи та інтерфейси користувача, а також застосовувати власні протоколи прикладного рівня для забезпечення зручності користувача. Це призвело до нинішньої «війни екосистем».
Бар'єри між екосистемами спричинили нескінченні проблеми не лише для користувачів, а й для постачальників та розробників – запуск одного й того ж продукту вимагає розробки для різних екосистем, що значно збільшує робоче навантаження та витрати.
Оскільки проблема екологічних бар'єрів є серйозним обмеженням для довгострокового розвитку розумних будинків, галузь почала працювати над пошуком рішення цієї проблеми.
Народження протоколу Matter
У грудні 2019 року Google та Apple приєдналися до альянсу Zigbee, об'єднавши Amazon, понад 200 компаній та тисячі експертів з усього світу для просування нового протоколу прикладного рівня, відомого як протокол Project CHIP (Connected Home over IP).
Як видно з назви, CHIP — це підключення дому на основі IP-протоколів. Цей протокол був запущений з метою підвищення сумісності пристроїв, спрощення розробки продуктів, покращення взаємодії з користувачем та розвитку галузі.
Після створення робочої групи CHIP початковий план полягав у випуску стандарту у 2020 році та запуску продукту у 2021 році. Однак з різних причин цей план не був реалізований.
У травні 2021 року альянс Zigbee змінив свою назву на CSA (Альянс стандартів зв'язку). Водночас проєкт CHIP було перейменовано на Matter (що китайською означає «ситуація, подія, матерія»).
Альянс було перейменовано, оскільки багато членів неохоче приєднувалися до Zigbee, а CHIP було змінено на Matter, ймовірно, тому, що слово CHIP було надто відомим (спочатку воно означало «чіп») і його дуже легко було збити.
У жовтні 2022 року CSA нарешті випустила версію 1.0 стандартного протоколу Matter. Незадовго до цього, 18 травня 2023 року, також була випущена версія 1.1 Matter.
Члени Консорціуму CSA поділяються на три рівні: Ініціатор, Учасник та Усиновитель. Ініціатори знаходяться на найвищому рівні, першими беруть участь у розробці протоколу, є членами Ради директорів Альянсу та певною мірою беруть участь у керівництві та прийнятті рішень Альянсу.
Google та Apple, як представники ініціаторів, зробили значний внесок у ранні специфікації Matter.
Google надала власний мережевий рівень та протокол додатків Weave для власної системи «Розумний дім» (набір стандартних механізмів автентифікації та команд для роботи пристроїв), тоді як Apple надала HAP Security (для наскрізного зв’язку та маніпуляцій локальною мережею, що забезпечує високу конфіденційність та безпеку).
Згідно з останніми даними на офіційному вебсайті, консорціум CSA був ініційований загалом 29 компаніями, з 282 учасниками та 238 усиновлювачами.
Очолювані гігантами, гравці галузі активно експортують свою інтелектуальну власність для Matter та прагнуть побудувати грандіозну об'єднану безшовно пов'язану екосистему.
Архітектура протоколу Matter
Після всіх цих розмов, як саме ми розуміємо протокол Matter? Який його зв'язок з Wi-Fi, Bluetooth, Thread та Zigbee?
Не так швидко, давайте подивимося на схему:
Це схема архітектури протоколу: Wi-Fi, Thread, Bluetooth (BLE) та Ethernet – це базові протоколи (фізичний та канальний рівні); вгору йде мережевий рівень, що включає IP-протоколи; вгору йде транспортний рівень, що включає протоколи TCP та UDP; а протокол Matter, як ми вже згадували, є протоколом прикладного рівня.
Bluetooth та Zigbee також мають виділені мережевий, транспортний та прикладний рівні, окрім базових протоколів.
Таким чином, Matter є взаємовиключним протоколом із Zigbee та Bluetooth. Наразі єдиними базовими протоколами, які підтримує Matter, є Wi-Fi, Thread та Ethernet (Ethernet).
Окрім архітектури протоколу, нам потрібно знати, що протокол Matter розроблений з відкритою філософією.
Це протокол з відкритим вихідним кодом, який може переглядати, використовувати та змінювати будь-хто відповідно до різних сценаріїв та потреб застосування, що дозволить скористатися технічними перевагами прозорості та надійності.
Безпека протоколу Matter також є важливою перевагою. Він використовує найновішу технологію шифрування та підтримує наскрізне шифрування, щоб гарантувати, що комунікації користувачів не будуть викрадені або підроблені.
Мережева модель Matter
Далі ми розглянемо фактичну мережу Матерії. Знову ж таки, це ілюструється діаграмою:
Як показано на діаграмі, Matter — це протокол на основі TCP/IP, тому Matter — це те, до чого входить група TCP/IP.
Пристрої Wi-Fi та Ethernet, що підтримують протокол Matter, можна підключити безпосередньо до бездротового маршрутизатора. Пристрої Thread, що підтримують протокол Matter, також можна підключити до мереж на основі IP, таких як Wi-Fi, через граничні маршрутизатори.
Пристрої, що не підтримують протокол Matter, такі як пристрої Zigbee або Bluetooth, можна підключити до пристрою мостового типу (Matter Bridge/Gateway) для перетворення протоколу, а потім підключитися до бездротового маршрутизатора.
Промисловий прогрес у матерії
Matter являє собою тренд у технологіях розумного дому. Як такий, він отримав широку увагу та ентузіастичну підтримку з моменту свого створення.
Галузь дуже оптимістично налаштована щодо перспектив розвитку Matter. Згідно з нещодавнім звітом дослідницької компанії ABI Research, з 2022 по 2030 рік у світі буде продано понад 20 мільярдів бездротово підключених пристроїв для розумного дому, і значна частина цих типів пристроїв відповідатиме специфікації Matter.
Наразі Matter використовує механізм сертифікації. Виробники розробляють обладнання, яке має пройти процес сертифікації консорціуму CSA, щоб отримати сертифікат Matter та мати дозвіл використовувати логотип Matter.
Згідно з CSA, специфікація Matter застосовуватиметься до широкого спектру типів пристроїв, таких як панелі керування, дверні замки, освітлення, розетки, вимикачі, датчики, термостати, вентилятори, клімат-контролери, жалюзі та медіа-пристрої, охоплюючи майже всі сценарії в розумному будинку.
Що стосується галузі, то в ній вже є низка виробників, чия продукція пройшла сертифікацію Matter і поступово виходить на ринок. З боку виробників мікросхем і модулів також спостерігається відносно сильна підтримка Matter.
Висновок
Найважливіша роль Matter як протоколу верхнього рівня полягає в руйнуванні бар'єрів між різними пристроями та екосистемами. Різні люди мають різні погляди на Matter, одні бачать у ньому рятівника, а інші — чистий аркуш.
На даний момент протокол Matter все ще перебуває на ранніх стадіях виходу на ринок і більш-менш стикається з деякими проблемами та викликами, такими як вищі витрати та довший цикл оновлення запасів пристроїв.
У будь-якому разі, це шокує нудні роки систем розумного дому. Якщо стара система обмежує розвиток технологій та обмежує користувацький досвід, то нам потрібні такі технології, як Matter, щоб виступити та взяти на себе велике завдання.
Чи буде Matter успішним, ми не можемо сказати напевно. Однак, метою всієї індустрії розумного дому та відповідальністю кожної компанії та спеціаліста в галузі є впровадження цифрових технологій у домашнє життя та постійне покращення цифрового досвіду життя користувачів.
Сподіваємося, що розумний дім незабаром зруйнує всі технічні кайдани та справді прийде в кожен дім.
Час публікації: 29 червня 2023 р.