技術文章

首頁>技術文章
2022/09/07

以Matter協定 統合智慧家庭設備開發

Matter 前身為 Project Connected Home over IP (CHIP),是一種家庭自動化連接標準,旨在促進不同物聯網設備供應商之間產品的相容性,實現不同供應商智慧家庭平台之間的互操作性。為實現這一目標,Matter 使用互聯網協定 (IPv6) 作為連接基礎,推出了一個通用應用層。無論設備來自於任何物聯網設備供應商,Matter 應用層都能夠保證設備間的互操作性。

新的 Matter 設備可以受到控制並同時成為多個生態系統的一部分。Matter 使設備製造商能夠建構與智慧家庭和語音服務相互兼容的設備(如 Amazon Alexa、Apple Siri、Google Assistant等)。例如,可以將燈泡連接到 Amazon Alexa、Google Home 和 Apple Homekit。這意味著消費者可以在他們的智慧家庭系統中添加新的產品和品牌,無需付出額外的精力來研究他們是否能夠協同運作。有了 Matter,相關作業的問題即可迎刃而解。

該計劃由智慧家庭生態系統中某些最有影響力的公司發起,包括亞馬遜、蘋果、谷歌、康卡斯特(Comcast)和 Zigbee 聯盟。 該組織與 Silicon Labs 和其他組織一起組成了連接標準聯盟 (Connectivity Standards Alliance, CSA)。Silicon Labs 是 CSA 的成員,在 Matter 物聯網的底層無線協定(包括藍牙、Thread 和 Wi-Fi)方面擁有深厚的專業知識。 Silicon Labs 同 Amazon Alexa、Apple HomeKit 和 Google 一樣,都是 CSA 中最大的代碼貢獻者之一。


 

Matter標準與Thread協定的重要意涵

現有的無線協定提供了不同的優勢,例如 Thread、Zigbee 和 Z-Wave 的低功耗運行,覆蓋更長距離的 Z-Wave Long Range 和 Wi-SUN,或高頻寬的 Wi-Fi 等。 Matter 允許這些不同的技術共享相同的應用層並創建與雲端的無縫通訊。

Matter 使用低功耗藍牙(Bluetooth LE)進行調試入網,並通過 Wi-Fi、乙太網和 Thread 協定運行。在進入 Matter 標準之前,了解 Thread 是很重要的,它是 Matter 支持的協定之一。Thread 是一種無線聯網技術,是基於廣泛使用的互聯網協定 (IPv6) 和久經考驗的 IEEE 802.15.4 無線電技術開發而來,旨在確保安全通訊和兼容未來技術。 Thread 通過提供一個適配層,解決了 IPv6 和 802.15.4 技術之間的統一問題,這個適配層可以靈活向上支持 IPv6 網路層的要求和向下支持 802.15.4 資料連結層的功能。此適配層就是 6LoWPAN。

下圖為 Thread 協定棧(Matter 作為統一應用層)結構概覽。

matter-is-coming-to-unify-smart-home-device-development-diagram
Thread 邊界路由器可將 Thread 網路連接到其他基於 IP 的網路,例如 Wi-Fi 或乙太網。邊界路由器為 Thread 網路內的設備提供各種服務,包括為離線操作提供路由服務、提供基於 IPv6 基礎設施鏈路的雙向連接,以及提供服務註冊以便啟用基於 DNS 的服務發現。Silicon Labs 提供構建開放式 Thread 邊界路由器 (OTBR) 的解決方案,解決方案中包含 Raspberry Pi 設備和構建邊界路由器軟件所需的示例無線電協處理器 (RCP) 應用程序。

以安全為核心原則,Matter標準的架構採取最佳化作業以確保物聯網更加安全。每台加入網路的設備在獲取網路憑證之前都須經過身份驗證,而且每條訊息也需經過加密和身份驗證。使用經驗證的標準加密演算法和安全的無線(over-the-air, OTA) 更新,可以提供最高層級的安全性。



甚麼是橋接,為何需要將非Matter設備橋接到Matter網路?

隨著非 IP 型 Zigbee、Z-Wave 和其他無線物聯網協定的大量設置,橋接器成為 Matter 連接這些設備進行整合的關鍵技術。雖然一些終端設備可滿足現場升級的要求(如足夠的快閃記憶體和RAM),然而,如果能橋接現有的感測器網路到 Matter 網路上,其整體的互操作性將會更簡單、更穩定且具有更好的用戶體驗。Silicon Labs 在內的許多物聯網製造商不僅支持橋接較新的 Matter 產品,還將推出支持現有和已部署 Zigbee/Z-Wave 產品的橋接產品。

什麼是Unify™ SDK?

Silicon Labs 的 Unify SDK 簡化了物聯網基礎設施的開發,包括網關、接入點、集線器、橋接器和基於應用處理器的終端產品。每個 Unify SDK 組件都實施統一語言(基於 Dotdot)的 MQTT 介面。採用模組化設計,可擴展、輕量化,還具備明確定義的介面,可用於系統整合。 Unify SDK 在 Linux 上本地運行,但其架構也可以用於行動應用。 Unify-Matter Bridge 應用程式是 Unify SDK 的一部分,基於 CSA 的 Matter Bridge 應用程式軟體建構。應用程式接收 Matter 協定介面上的 ZCL 命令,並將其轉化為 Unify 控制器語言數據模型,然後發佈到 MQTT 介面。


Matter 橋接設備的工作原理是什麼?

Matter 橋接設備可為 Matter 結構中的非 Matter 物聯網設備提供連接。消費者可以在使用新 Matter 設備的同時,繼續使用現有的非 Matter 設備,例如 Zigbee 和 Z-Wave 設備。這些非 Matter 設備在 Matter 結構顯示為被橋接的設備。 Matter 橋接設備使用 Unify SDK 在 Matter 和 Zigbee/Z-Wave 網路設備之間進行協定轉換。下圖顯示了 Thread 網路和 Matter 結構之間的連接,以及 Matter 與使用橋接設備的 Z-Wave/Zigbee 等非 Matter 網路之間的連接。

matter-bridging (1)
Silicon Labs 的持續支持

Silicon Labs 為具有 Wi-Fi 或 Thread 連接功能的終端產品提供完整的 Matter 協定解決方案,以及包含無線 SoC 和軟體組合的 OTBR 解決方案。 Silicon Labs 同時還提供 Matter 到 Zigbee 和 Matter 到 Z-Wave 的橋接解決方案,其中包括功能齊全的 Unify SDK 軟體。

Matter軟體可與Silicon Labs開發工具、軟體開發套件和無線設備無縫協作(例如 BG24 和 MG24 系列、WF200、WFM200 以及 RS9116 模組和 SoC)。 Silicon Labs在無線解決方案有關Matter方面的專業知識使開發人員能夠專注於創新,強化消費者的體驗過程,進而能將產品導入市場。Silicon Labs 可提供一系列與 Matter兼容的晶片以及所需的開發工具,能將高性能的Matter產品快速導入市場。


資料來源: 
訂閱電子報,掌握最新科技與產業趨勢 我要訂閱
訂閱電子報
© 2018 EDOM Technology. All Rights Reserved.
本網站使用Cookie為您提供最佳的使用體驗。繼續使用本網站,即表示您同意我們的Cookie Policy
接受