Het onderwerp waar we het vandaag over gaan hebben, gaat over slimme huizen.
Als het over slimme huizen gaat, zou niemand er onbekend mee moeten zijn. Aan het begin van deze eeuw, toen het concept van het Internet der Dingen ontstond, was het slimme huis het belangrijkste toepassingsgebied.
Door de voortdurende ontwikkeling van digitale technologie zijn er in de loop der jaren steeds meer slimme apparaten voor thuisgebruik uitgevonden. Deze apparaten hebben het gezinsleven aanzienlijk vergemakkelijkt en het woongenot vergroot.
Na verloop van tijd zul je veel apps op je telefoon hebben.
Ja, dit is het ecologische barrièreprobleem dat de smart home-industrie al lange tijd parten speelt.
De ontwikkeling van IoT-technologie is in feite altijd gekenmerkt door fragmentatie. Verschillende toepassingsscenario's vereisen verschillende eigenschappen van IoT-technologieën. Sommige vereisen een grote bandbreedte, andere een laag energieverbruik, weer andere leggen de nadruk op stabiliteit en bij sommige is de kosten een belangrijk aandachtspunt.
Dit heeft geleid tot een mix van 2G/3G/4G/5G, NB-IoT, eMTC, LoRa, SigFox, Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, Thread en andere onderliggende communicatietechnologieën.
Het slimme huis is op zijn beurt een typisch LAN-scenario, met communicatietechnologieën voor korte afstanden zoals Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, Thread, enz., in een breed scala aan categorieën en voor uiteenlopende toepassingen.
Bovendien, omdat slimme huizen gericht zijn op niet-gespecialiseerde gebruikers, ontwikkelen fabrikanten vaak hun eigen platforms en gebruikersinterfaces en gebruiken ze eigen applicatielaagprotocollen om de gebruikerservaring te garanderen. Dit heeft geleid tot de huidige "ecosysteemoorlog".
De barrières tussen ecosystemen hebben niet alleen talloze problemen voor gebruikers veroorzaakt, maar ook voor leveranciers en ontwikkelaars. Het lanceren van hetzelfde product vereist ontwikkeling voor verschillende ecosystemen, wat de werkdruk en kosten aanzienlijk verhoogt.
Omdat ecologische belemmeringen een serieuze hindernis vormen voor de ontwikkeling van slimme woningen op de lange termijn, is de industrie begonnen met het zoeken naar een oplossing voor dit probleem.
De geboorte van het Matter-protocol
In december 2019 sloten Google en Apple zich aan bij de Zigbee Alliance, samen met Amazon en meer dan 200 bedrijven en duizenden experts wereldwijd, om een nieuw applicatielaagprotocol te promoten, bekend als Project CHIP (Connected Home over IP).
Zoals de naam al doet vermoeden, draait CHIP volledig om het verbinden van huizen via IP-protocollen. Dit protocol is ontwikkeld met als doel de compatibiliteit van apparaten te vergroten, productontwikkeling te vereenvoudigen, de gebruikerservaring te verbeteren en de industrie vooruit te helpen.
Na de oprichting van de CHIP-werkgroep was het oorspronkelijke plan om de standaard in 2020 te publiceren en het product in 2021 te lanceren. Om diverse redenen is dit plan echter niet gerealiseerd.
In mei 2021 veranderde de Zigbee Alliance haar naam in CSA (Connectivity Standards Alliance). Tegelijkertijd werd het CHIP-project hernoemd naar Matter (wat in het Chinees "situatie, gebeurtenis, materie" betekent).
De naam van de Alliantie werd veranderd omdat veel leden aarzelden om zich bij Zigbee aan te sluiten, en CHIP werd gewijzigd in Matter, waarschijnlijk omdat het woord CHIP te bekend was (het betekende oorspronkelijk "chip") en erg makkelijk te crashen was.
In oktober 2022 bracht de CSA eindelijk versie 1.0 van het Matter-standaardprotocol uit. Kort daarvoor, op 18 mei 2023, was ook Matter versie 1.1 al verschenen.
De leden van het CSA Consortium zijn onderverdeeld in drie niveaus: Initiator, Deelnemer en Adopter. Initiators bevinden zich op het hoogste niveau; zij zijn de eersten die deelnemen aan het opstellen van het protocol, zijn lid van de Raad van Bestuur van de Alliantie en nemen in zekere mate deel aan het leiderschap en de besluitvorming van de Alliantie.
Google en Apple hebben als vertegenwoordigers van de initiatiefnemers een belangrijke bijdrage geleverd aan de eerste specificaties van Matter.
Google droeg bij met de bestaande netwerklaag en het applicatieprotocol Weave (een set standaard authenticatiemechanismen en commando's voor apparaatbediening) van Smart Home, terwijl Apple HAP Security bijdroeg (voor end-to-end communicatie en lokale LAN-manipulatie, wat zorgt voor sterke privacy en beveiliging).
Volgens de meest recente gegevens op de officiële website is het CSA-consortium opgericht door in totaal 29 bedrijven, met 282 deelnemers en 238 gebruikers.
Onder leiding van de grote spelers in de sector exporteren zij actief hun intellectuele eigendom voor Matter en zetten zij zich in voor de opbouw van een grootschalig, uniform en naadloos verbonden ecosysteem.
De protocolarchitectuur van Matter
Na al dit gepraat, hoe moeten we het Matter-protocol nu precies begrijpen? Wat is de relatie ervan met Wi-Fi, Bluetooth, Thread en Zigbee?
Niet zo snel, laten we eerst eens naar een diagram kijken:
Dit is een diagram van de protocolarchitectuur: Wi-Fi, Thread, Bluetooth (BLE) en Ethernet zijn de onderliggende protocollen (fysieke en datalinklaag); daarboven bevindt zich de netwerklaag, inclusief IP-protocollen; daarboven bevindt zich de transportlaag, inclusief TCP- en UDP-protocollen; en het Matter-protocol, zoals we al eerder hebben vermeld, is een protocol van de applicatielaag.
Bluetooth en Zigbee hebben, naast de onderliggende protocollen, ook eigen netwerk-, transport- en applicatielagen.
Matter is daarom een protocol dat elkaar uitsluit, net als Zigbee en Bluetooth. Momenteel ondersteunt Matter alleen de onderliggende protocollen Wi-Fi, Thread en Ethernet (Ethernet).
Naast de protocolarchitectuur moeten we weten dat het Matter-protocol is ontworpen vanuit een open filosofie.
Het is een open source-protocol dat door iedereen kan worden bekeken, gebruikt en aangepast aan verschillende toepassingsscenario's en behoeften, wat de technische voordelen van transparantie en betrouwbaarheid mogelijk maakt.
De beveiliging van het Matter-protocol is ook een belangrijk verkoopargument. Het maakt gebruik van de nieuwste encryptietechnologie en ondersteunt end-to-end-encryptie om ervoor te zorgen dat de communicatie van gebruikers niet wordt gestolen of gemanipuleerd.
Het netwerkmodel van Matter
Vervolgens bekijken we de feitelijke netwerkstructuur van materie. Ook dit wordt geïllustreerd met een diagram:
Zoals het diagram laat zien, is Matter een op TCP/IP gebaseerd protocol, dus Matter is alles waar TCP/IP onder valt.
Wi-Fi- en Ethernet-apparaten die het Matter-protocol ondersteunen, kunnen rechtstreeks op een draadloze router worden aangesloten. Thread-apparaten die het Matter-protocol ondersteunen, kunnen ook via grensrouters worden verbonden met IP-gebaseerde netwerken zoals Wi-Fi.
Apparaten die het Matter-protocol niet ondersteunen, zoals Zigbee- of Bluetooth-apparaten, kunnen worden aangesloten op een bridge-achtig apparaat (Matter Bridge/Gateway) om het protocol om te zetten en vervolgens verbinding te maken met een draadloze router.
Industriële vooruitgang in materie
Matter vertegenwoordigt een trend in slimme huistechnologie. Het heeft dan ook sinds de introductie veel aandacht en enthousiaste steun gekregen.
De sector is zeer optimistisch over de ontwikkelingsvooruitzichten van Matter. Volgens een recent rapport van marktonderzoeksbureau ABI Research zullen er tussen 2022 en 2030 wereldwijd meer dan 20 miljard draadloos verbonden slimme apparaten voor thuisgebruik worden verkocht, en een groot deel van deze apparaten zal voldoen aan de Matter-specificaties.
Matter maakt momenteel gebruik van een certificeringsmechanisme. Fabrikanten ontwikkelen hardware die het certificeringsproces van het CSA-consortium moet doorlopen om het Matter-certificaat te ontvangen en het Matter-logo te mogen gebruiken.
Volgens de CSA is de Matter-specificatie van toepassing op een breed scala aan apparaattypen, zoals bedieningspanelen, deursloten, verlichting, stopcontacten, schakelaars, sensoren, thermostaten, ventilatoren, klimaatregelaars, jaloezieën en media-apparaten, waarmee vrijwel alle scenario's in een slim huis worden gedekt.
Industrieel gezien zijn er al diverse fabrikanten waarvan de producten de Matter-certificering hebben behaald en geleidelijk aan de markt betreden. Ook vanuit de chip- en modulefabrikanten is er relatief veel steun voor Matter.
Conclusie
De belangrijkste rol van Matter als protocol op hoger niveau is het wegnemen van de barrières tussen verschillende apparaten en ecosystemen. Verschillende mensen hebben verschillende perspectieven op Matter; sommigen zien het als een redder in nood, anderen als een schone lei.
Het Matter-protocol bevindt zich momenteel nog in een vroeg stadium van marktintroductie en kampt met een aantal problemen en uitdagingen, zoals hogere kosten en een langere vernieuwingscyclus voor de voorraad apparaten.
Het is in ieder geval een schokgolf na jaren van stagnatie in de wereld van slimme huisautomatisering. Als het oude systeem de technologische ontwikkeling en de gebruikerservaring beperkt, dan hebben we technologieën zoals Matter nodig om de grote uitdaging aan te gaan.
Of Matter een succes wordt, kunnen we niet met zekerheid zeggen. Het is echter wel de visie van de hele smart home-industrie en de verantwoordelijkheid van elk bedrijf en elke professional in de sector om digitale technologie in het dagelijks leven te integreren en de digitale woonervaring van gebruikers voortdurend te verbeteren.
Hopelijk zal het slimme huis snel alle technische beperkingen overwinnen en daadwerkelijk in elk huis te vinden zijn.
Geplaatst op: 29 juni 2023