Matter协议对智能家居无线互连价值巨大
在电子产品历史上,很少有像 Matter协议这样被积极普遍接受。超过200家公司已经在智能家居无缝连接上达成了协议。
20世纪末的决定性技术之一是物联网。物联网通过连接节点网络共享数据。如基于运动、温度和光传感的自动环境控制。物联网在运营工业环境和城市,用于协调机器、共享数据资源,并以一种有效的方式管理公用事业。在家庭,消费者开始接受在Matter协议下的互连。
当消费者对不同的通信协议、云服务和网关感到困惑时,智能家居的梦想会遇到阻碍.这需要连接各种制造商的产品。展望未来,Matter 将会简化这些联系。
2022年,连接标准协会(CSA)基于现有的无线连接技术,如线程、Wi-Fi、蓝牙LE和以太网有线协议,引入了互操作性协议Matter。Matter应用作为一个共同软件协议,无论是针对制造商、还是具体的功能或位置,都能兼容设备系统。在没有云连接的情况下,可在家里进行本地通信。这意味着任何智能家居产品都将与亚马逊的Alexa、苹果的HomeKit、谷歌的Nest和安卓生态系统兼容。
DigiKey的无线和物联网供应商开发经理Josh Mickolio将天线描述为“网络的命脉”。天线不仅从Matter设备无线传输数据,而且天线首先将设备添加到网络中,并促进软件的安全性或功能更新。
Josh Mickolio说:“Matter协议互联性通常是无线的,所以每个设备上都需要一个天线。 Matter 可以通过以太网传输,但尚未在设备上进行演示。”
如何使用Matter 来连接一个智能家居。(DigiKey)
天线类型及其物理尺寸和连接将取决于最终应用。Mickolio说:“天线的电气特性很简单,所以天线本身只需要支持无线使用频率。例如,如果一个工程师正在使用北欧NRF54系列设备,支持2.4 GHz的天线可以支持线程和蓝牙连接。”
他指出,当一个设备被测试进行认证时,天线选择失误可能会导致故障。为设计选择正确天线和相关连接器可以避免不必要损失。
作为一种无线协议,支持Matter协议的产品,比如IPEX、U. FL、UMC和其它小型同轴连接器可以与非车载天线一起使用,代替路径或芯片天线。
Hirose 的U.FL 连接器
I-PEX MHF 连接器
Cinch Connectivity的SMA、UMC插头
对于消费者来说,Matter认证要简单一些。像兼容苹果HomeKit的恒温器,或者Amazon Echo产品控制第三方锁等就要复杂一些。买家可以寻找Matter认证的产品,保证互操作性。Matter支持用于设备间通信的线程、Wi-fi和以太网协议,并使用智能手机蓝牙LE调试设备和配置到网络中。
Nordic半导体产品营销工程师Finn Boetius说:“线程(Thread)是一种安全的无线网状网络,用于智能家居开发,并针对可靠性和低延迟进行了调整。它对于传感器和门锁等低功耗应用来说,效果特别好。在一个典型的智能家居设置中,低功耗设备通常会通过线程网络运行,而需要更高功率和数据带宽的设备将使用Wi-Fi。”
对于制造商来说,Matter意味着产品开发过程通过单一标准进行简化,保证兼容性和互操作性。Boetius说:“Matter也是基于ip,为开发者提供了一个共同而完善的沟通基础。Matter提供了现有的智能家居连接协议、Wi-Fi、线程和以太网之间的互操作性。”
最初,Matter协议适用于简单的开关功能,如灯开关和传感器门锁。随着标准的发展,添加更复杂功能和设备,该行业需求增加,各公司已经提供开发工具包来支持创新。CAS网站上列出了1300台经过认证的Matter产品,它们来自Samsung, LG, Landis+Gyr, OSRAM, Panasonic, Toshiba, 以及 IKEA 、Home Depot等公司。
2022年出货量超过1亿台,分析公司ABI估计,到2027年,全球超过一半的智能家居设备将支持Matter。该公司还预测,从2022年到2030年,全球将出货超过55亿部符合Matter协议的智能家居产品。
早期的Matter 产品已经在市场上出现了。它们包括在预定时间变暗或打开或关闭的灯泡、百叶窗和遮阳板、恒温器、漏水传感器、电源插座和墙壁插头等。
在今年早些时候的消费电子展(CES)上,Aqara推出了门窗传感器P2。作为家庭安全系统的一部分。如果检测到潜在的入侵威胁,它可以提醒房主;如果被占用房屋的门或窗户被打开,它也可以通过关闭加热恒温器来提高能源效率。耶鲁大学还推出了带有Matter的安全锁SL,这是一种触摸屏门门栓,可以通过触摸屏键盘进入。随着该协议的更新,家庭安全系统、家用电器、运动和存在传感器、电视和流媒体视频播放器预计将进入下一波被采用的浪潮中。
为了支持设计和创新,许多芯片公司提供与Matter 兼容的芯片。例如,Nordic 半导体为其nRF5340 Matter认证的芯片系统(SoC)提供开发工具包,以及Matter认证的nRF52840蓝牙5.3SoC等。nRF52840开发套件有连接器与I/o连接,包括接口与集成PCB跟踪天线、用于射频测试测量的射频连接器等,它还有一个外部NFC天线的连接器。该公司还提供了nRF连接SDK(软件开发工具包)。
Nordic 半导体公司的nRF52840开发套件
Silicon Labs实验室的首席产品经理罗伯·亚历山大说他说:“对于制造商来说,该协议通过降低连接的复杂性来实现新的创新和差异化。此外,消费者仍然想要高质量的产品,有更长的电池寿命和可靠性,制造商有足够的机会来区分,同时仍然使用可互操作的标准。”
他说,Matter标准提供了经过验证的技术,包括开源软件和应用统一性,简化了开发,降低了开发和运营成本,减少产品上市时间。
Matter协议层和兼容的设备。(Silicon Labs)
连接设备太多的系统可能会造成安全问题,因为设备可能不会立即被识别和禁用。亚历山大说:“安全是问题的核心,包括对加入网络的设备进行身份验证,对目的地信息进行加密,使用经过验证和标准的加密算法,以及无线(OTA)更新。此外,它的安全性并不依赖于其所运行通信技术的安全性。Wi-Fi或线程等技术所采取的安全措施是一种额外的保护级别。所有Matter设备都有一个唯一的标识符,和网站一样,它只能使用验证设备类型和品牌的证书。”
CSA的产品安全工作组正在研究一个全球项目,支持消费者物联网产品的认证,确保它们在出现时按照标准和法规进行更新。
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