Het onderwerp waar we het vandaag over gaan hebben, is slimme huizen.
Als het om slimme huizen gaat, mag niemand er onbekend mee zijn. Begin deze eeuw, toen het concept van het Internet of Things voor het eerst ontstond, was het belangrijkste toepassingsgebied het slimme huis.
Door de jaren heen, met de voortdurende ontwikkeling van digitale technologie, is er steeds meer slimme hardware voor thuis uitgevonden. Deze hardware heeft het gezinsleven veel gemak gebracht en het woonplezier vergroot.
Na verloop van tijd zul je veel apps op je telefoon hebben.
Ja, dit is het ecologische barrièreprobleem waar de smart home-industrie al lang mee kampt.
De ontwikkeling van IoT-technologie is in feite altijd gekenmerkt door fragmentatie. Verschillende toepassingsscenario's sluiten aan bij verschillende kenmerken van IoT-technologieën. Sommige vereisen een grote bandbreedte, andere een laag stroomverbruik, weer andere richten zich op stabiliteit en weer andere maken zich grote zorgen over de kosten.
Hierdoor is een mix ontstaan van 2/3/4/5G, 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 met een kort bereik, zoals Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, Thread, etc. in een breed scala aan categorieën en kruisgebruik.
Bovendien, aangezien slimme huizen gericht zijn op niet-specialistische gebruikers, hebben fabrikanten de neiging om hun eigen platforms en gebruikersinterfaces te bouwen en eigen protocollen voor de applicatielaag te gebruiken om de gebruikerservaring te garanderen. Dit heeft geleid tot de huidige "ecosysteemoorlog".
De barrières tussen ecosystemen veroorzaken niet alleen eindeloze problemen voor gebruikers, maar ook voor leveranciers en ontwikkelaars. Het lanceren van hetzelfde product vereist namelijk ontwikkeling voor verschillende ecosystemen, wat de werklast en kosten aanzienlijk verhoogt.
Omdat ecologische barrières een ernstige belemmering vormen voor de ontwikkeling van slimme huizen op de lange termijn, is de sector op zoek gegaan 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, ruim 200 bedrijven en duizenden experts wereldwijd promoten ze een nieuw protocol op de applicatielaag, het Project CHIP-protocol (Connected Home over IP).
Zoals de naam al doet vermoeden, draait CHIP om het verbinden van het huis met behulp van IP-protocollen. Dit protocol is gelanceerd met als doel de compatibiliteit van apparaten te vergroten, productontwikkeling te vereenvoudigen, de gebruikerservaring te verbeteren en de sector vooruit te helpen.
Nadat de CHIP-werkgroep was opgericht, was het oorspronkelijke plan om de standaard in 2020 vrij te geven en het product in 2021 te lanceren. Om verschillende 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 omgedoopt tot Matter (wat in het Chinees "situatie, gebeurtenis, materie" betekent).
De Alliantie kreeg een nieuwe naam omdat veel leden terughoudend waren om zich bij Zigbee aan te sluiten. Ook werd CHIP veranderd in Matter, waarschijnlijk omdat het woord CHIP te bekend was (oorspronkelijk betekende het "chip") en heel makkelijk kon crashen.
In oktober 2022 bracht de CSA eindelijk versie 1.0 van het Matter-standaardprotocol uit. Kort daarvoor, op 18 mei 2023, verscheen ook Matter-versie 1.1.
Leden van het CSA-consortium zijn verdeeld in drie niveaus: Initiatiefnemer, Deelnemer en Adoptant. Initiatiefnemers bevinden zich op het hoogste niveau en zijn de eersten die deelnemen aan het opstellen van het protocol. Ze 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 heeft zijn eigen Smart Home-netwerklaag en applicatieprotocol Weave (een set standaard authenticatiemechanismen en opdrachten voor de bediening van het apparaat) bijgedragen, terwijl Apple HAP Security heeft bijgedragen (voor end-to-end communicatie en manipulatie van het lokale LAN, waarmee sterke privacy en beveiliging worden gegarandeerd).
Volgens de laatste gegevens op de officiële website werd het CSA-consortium geïnitieerd door in totaal 29 bedrijven, met 282 deelnemers en 238 adoptanten.
Onder leiding van de giganten exporteren spelers uit de industrie actief hun intellectuele eigendom voor Matter en zetten ze zich in om een groot, uniform en naadloos verbonden ecosysteem te bouwen.
De protocolarchitectuur van Matter
Hoe begrijpen we na al dit gepraat het Matter-protocol precies? Wat is de relatie met wifi, Bluetooth, Thread en Zigbee?
Laten we niet zo snel beginnen. Laten we eens naar het diagram kijken:
Hier ziet u een diagram van de protocolarchitectuur: Wi-Fi, Thread, Bluetooth (BLE) en Ethernet zijn de onderliggende protocollen (fysieke en datalinklagen). Daarboven bevindt zich de netwerklaag met onder andere IP-protocollen. Daarboven bevindt zich de transportlaag met onder andere TCP- en UDP-protocollen. Het Matter-protocol is, zoals we al hebben vermeld, een protocol op de toepassingslaag.
Naast de onderliggende protocollen hebben Bluetooth en Zigbee ook eigen netwerk-, transport- en applicatielagen.
Matter is daarom een wederzijds exclusief protocol met Zigbee en Bluetooth. Momenteel zijn wifi, Thread en Ethernet (Ethernet) de enige onderliggende protocollen die Matter ondersteunt.
Naast de protocolarchitectuur moeten we weten dat het Matter-protocol is ontworpen met een open filosofie.
Het is een open sourceprotocol dat door iedereen kan worden bekeken, gebruikt en aangepast, zodat het geschikt is voor verschillende toepassingsscenario's en behoeften. Dit biedt technische voordelen op het gebied van transparantie en betrouwbaarheid.
De veiligheid van het Matter-protocol is ook een belangrijk verkoopargument. Het maakt gebruik van de nieuwste encryptietechnologie en ondersteunt end-to-end encryptie om te voorkomen dat gebruikerscommunicatie wordt gestolen of gemanipuleerd.
Het netwerkmodel van Matter
Vervolgens kijken we naar de feitelijke netwerkvorming 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 de TCP/IP-groep waarin het is gegroepeerd.
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 Border Routers worden verbonden met IP-gebaseerde netwerken zoals wifi.
Apparaten die het Matter-protocol niet ondersteunen, zoals Zigbee- of Bluetooth-apparaten, kunnen worden aangesloten op een bridge-type 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 smart home-technologie en heeft sinds de introductie brede aandacht en enthousiaste steun gekregen.
De industrie 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 smart home-apparaten worden verkocht, en een groot deel van deze apparaten zal voldoen aan de Matter-specificatie.
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 groot aantal apparaattypen, zoals bedieningspanelen, deursloten, verlichting, stopcontacten, schakelaars, sensoren, thermostaten, ventilatoren, klimaatregelaars, jaloezieën en media-apparaten. Daarmee worden vrijwel alle scenario's in het slimme huis gedekt.
Binnen de sector zijn er al een aantal fabrikanten waarvan de producten de Matter-certificering hebben behaald en geleidelijk op de markt komen. Ook chip- en modulefabrikanten zijn relatief sterk voorstander van Matter.
Conclusie
De belangrijkste rol van Matter als protocol op de bovenlaag is het doorbreken van de barrières tussen verschillende apparaten en ecosystemen. Verschillende mensen hebben verschillende perspectieven op Matter, waarbij sommigen het zien als een redder en anderen als een schone lei.
Momenteel bevindt het Matter-protocol zich nog in de beginfase van marktintroductie en kent het nog enkele problemen en uitdagingen, zoals hogere kosten en een langere vernieuwingscyclus voor de voorraad apparaten.
Hoe dan ook, het brengt een schok teweeg in de saaie jaren van smart home-technologiesystemen. Als het oude systeem de ontwikkeling van technologie en de gebruikerservaring beperkt, dan hebben we technologieën zoals Matter nodig om de grote taak op zich te nemen.
Of Matter een succes zal worden, kunnen we niet met zekerheid zeggen. Het is echter de visie van de hele smart home-industrie en de verantwoordelijkheid van elk bedrijf en elke professional in de branche om digitale technologie in het thuisleven te integreren en de digitale levenservaring van gebruikers continu te verbeteren.
Laten we hopen dat het slimme huis binnenkort alle technische beperkingen doorbreekt en daadwerkelijk in elk huis te vinden is.
Plaatsingstijd: 29 juni 2023