En el campo de los hogares inteligentes, el desarrollo de la industria ha estado limitado durante mucho tiempo no por la «conectividad», sino por el dilema de la «fragmentación ecológica».
Desde BLE, Wi-Fi hasta Thread, la tecnología de comunicación inalámbrica se ha vuelto relativamente madura y básicamente puede satisfacer las necesidades diversificadas de los consumidores en términos de velocidad de transmisión, distancia de transmisión, privacidad, seguridad y estabilidad.
Básicamente, ha resuelto de forma eficaz el problema de «cómo se conectan los dispositivos a Internet».
Sin embargo, a medida que aumenta el número de dispositivos conectados a la red y los hogares inteligentes pasan de la inteligencia de un solo producto a la inteligencia para toda la casa, surgen nuevos problemas.
Existen diferencias en los métodos de expresión de datos, lógica de control, políticas de seguridad e incluso arquitecturas de red de diferentes fabricantes de marcas, lo que dificulta la formación de mecanismos de colaboración y semántica interactiva unificada.
Esto conduce a un aumento lineal en la complejidad de la interoperabilidad entre dispositivos y, eventualmente, evoluciona hacia un sistema doméstico inteligente que está seriamente «ecológicamente fragmentado» y es difícil de mantener.
En este contexto, se resalta el valor del protocolo Matter.
No es un «nuevo protocolo» simplemente superpuesto al sistema tecnológico existente, sino un estándar unificado para hogares inteligentes construido en la capa de aplicación.
El protocolo Matter implementa la comunicación basada en la capa de transporte TCP/UDP y la capa de red IPv6, y puede adaptarse a diversas tecnologías de red subyacentes, como Wi-Fi, Thread y Ethernet.
Matter utilizará una arquitectura en capas para separar diferentes responsabilidades y proporcionar una buena encapsulación entre diferentes pilas de protocolos, de modo que la lógica de la aplicación, la definición de datos, el comportamiento interactivo, la codificación de mensajes, el procesamiento de seguridad y la transmisión de red estén desacoplados entre sí y funcionen juntos.
En la arquitectura en capas, la capa de Aplicación corresponde a la lógica empresarial de alto nivel del dispositivo, como la función de encender/apagar bombillas y controlar los colores en las aplicaciones de iluminación; la capa de modelo de datos define el modelo de datos y las acciones de la aplicación, y la aplicación utilizará estos datos para interoperar con el dispositivo; la capa Modelo de interacción define una serie de interacciones entre dispositivos cliente y dispositivos servidor, y estas interacciones actúan sobre elementos definidos por la capa Modelo de datos. Permiten que varios tipos de dispositivos tengan una representación consistente en el sistema.
Esto significa que las lámparas, interruptores o sensores de diferentes fabricantes ya no están aislados entre sí en el sistema, sino que interactúan según el mismo modelo semántico, eliminando fundamentalmente el problema de la «fragmentación ecológica» que aqueja a la industria desde hace mucho tiempo.
Una vez que el usuario construye una acción (acción) utilizando el modelo de interacción, la acción (acción) se serializará en el formato binario comprimido especificado para codificarla para la transmisión de red. Este proceso se maneja en la capa Action Framing.
Luego, la capa de seguridad procesa el marco de acción codificado: el mensaje se cifra y se adjunta un código de autenticación del mensaje. Estos procesos aseguran la confidencialidad y autenticidad de los datos entre el remitente y el receptor del mensaje.
Cuando la interacción se serializa, cifra y firma, la capa de mensaje construye el formato de carga útil utilizando campos de encabezado obligatorios y opcionales, donde los campos de encabezado especifican los atributos del mensaje y la información de enrutamiento lógico; cuando la carga útil es construida por la capa de capa de mensaje, se utiliza un protocolo de transmisión de datos basado en IP (protocolo TCP o protocolo MRP de Matter).
Después de que el otro dispositivo recibe los datos, el flujo de datos asciende en la pila de protocolos, y cada capa invierte las operaciones realizadas en los datos por el remitente para finalmente entregar el mensaje a la aplicación.
Además, a nivel de seguridad, el protocolo Matter ha elevado el diseño de seguridad a requisito obligatorio. La comunicación de la materia requiere un mecanismo de cifrado de extremo a extremo basado en DTLS/TLS e implementa la autenticación del dispositivo y la comunicación segura a través del proceso de establecimiento de sesión PASE/CASE.
En términos de estructura de red, Matter también muestra un alto grado de flexibilidad.
Los dispositivos Matter pueden ejecutarse en redes Wi-Fi y también pueden realizar una intercomunicación directa entre Thread y dispositivos Wi-Fi en la capa de red IPv6 a través de enrutadores de borde Thread, construyendo así una red híbrida unificada de dispositivos de bajo consumo y alto ancho de banda.
Sin embargo, no importa cuán avanzado sea el estándar de protocolo, será difícil cambiar realmente la estructura de la industria si carece de una ruta de implementación de ingeniería. La clave para la verdadera aplicación a gran escala del protocolo Matter es si se puede integrar rápidamente en productos reales. En este proceso, las soluciones modulares se han convertido en un puente clave entre «estándares» y «productos».
Por ejemplo, el HM-MT2401 lanzado por Huapu Micro es un módulo de comunicación inalámbrica Matter over Thread basado en la banda de frecuencia de 2,4 GHz. Su diseño se centra en el equilibrio entre el bajo consumo de energía y la estabilidad de la red.
Al integrar las capacidades de Thread y proporcionar antenas de PCB y bases de antena externas, el HM-MT2401 puede optimizar el rendimiento del consumo de energía al mismo tiempo que garantiza la distancia de comunicación, y es adecuado para terminales domésticos inteligentes típicos, como lámparas, interruptores, cerraduras de puertas y varios sensores.
HM-MT7201 es otro módulo de comunicación inalámbrica Matter over Wi-Fi. Es adecuado para dispositivos con altos requisitos de rendimiento de datos. Puede ayudar a que los dispositivos se conecten directamente al ecosistema Matter mientras se mantiene el rendimiento de la transmisión de datos.
Este tipo de módulo encapsula pilas de protocolos complejas, mecanismos de seguridad y capacidades de gestión de red en la capa inferior, eliminando la necesidad de que los fabricantes de equipos implementen el protocolo Matter desde cero.
Puede reducir significativamente el umbral de desarrollo y acelerar el lanzamiento del producto.
En aplicaciones prácticas, basándose en el mecanismo multi-Fabric del propio protocolo Matter, los dispositivos domésticos inteligentes que integran módulos Matter se pueden conectar a plataformas convencionales como Apple Home y Amazon Alexa al mismo tiempo sin la necesidad de desarrollar diferentes versiones de sistemas de software. Esta capacidad ha cambiado fundamentalmente la estrategia de producto anterior de «unir una sola ecología», haciendo que los dispositivos domésticos inteligentes sean realmente capaces de interoperabilidad multiplataforma.
