Nel campo della casa intelligente, lo sviluppo del settore è stato a lungo limitato non dalla “connettività”, ma dal dilemma della “frammentazione ecologica”.
Da BLE, Wi-Fi a Thread, la tecnologia di comunicazione wireless è diventata relativamente matura e può sostanzialmente soddisfare le diversificate esigenze dei consumatori in termini di velocità di trasmissione, distanza di trasmissione, privacy, sicurezza e stabilità. In sostanza ha risolto in modo efficace il problema di “come i dispositivi sono collegati a Internet”.
Tuttavia, con l’aumento del numero di dispositivi collegati alla rete e il passaggio delle case intelligenti dall’intelligenza di un singolo prodotto all’intelligenza dell’intera casa, sorgono nuovi problemi.
Esistono differenze nei metodi di espressione dei dati, nella logica di controllo, nelle politiche di sicurezza e persino nelle architetture di rete dei diversi produttori di marchi, rendendo difficile la formazione di semantica interattiva e meccanismi di collaborazione unificati.
Ciò porta ad un aumento lineare della complessità dell’interoperabilità tra i dispositivi, e alla fine si evolve in un sistema di casa intelligente che è seriamente “ecologicamente frammentato” e difficile da mantenere.
In questo contesto, viene evidenziato il valore del protocollo Matter.
Non si tratta di un “nuovo protocollo” semplicemente sovrapposto al sistema tecnologico esistente, ma di uno standard unificato per le case intelligenti costruito a livello applicativo.
Il protocollo Matter implementa la comunicazione basata sul livello di trasporto TCP/UDP e sul livello di rete IPv6 e può adattarsi a varie tecnologie di rete sottostanti come Wi-Fi, Thread ed Ethernet.
Matter utilizzerà un’architettura a più livelli per separare diverse responsabilità e fornire un buon incapsulamento tra diversi stack di protocolli, in modo che la logica dell’applicazione, la definizione dei dati, il comportamento interattivo, la codifica dei messaggi, l’elaborazione della sicurezza e la trasmissione di rete siano disaccoppiati l’uno dall’altro e lavorino insieme.
Nell’architettura a strati, il livello Applicazione corrisponde alla logica aziendale di alto livello del dispositivo, come la funzione di accendere/spegnere le lampadine e controllare i colori nelle applicazioni di illuminazione; il livello del modello dati definisce il modello dati e le azioni dell’applicazione e l’applicazione utilizzerà questi dati per interagire con il dispositivo; il livello del modello di interazione definisce una serie di interazioni tra dispositivi client e dispositivi server e queste interazioni agiscono sugli elementi definiti dal livello del modello di dati.
Consentono a vari tipi di dispositivi di avere una rappresentazione coerente nel sistema.
Ciò significa che lampade, interruttori o sensori di produttori diversi non sono più isolati gli uni dagli altri nel sistema, ma interagiscono secondo lo stesso modello semantico, eliminando sostanzialmente il problema della “frammentazione ecologica” che affligge da tempo il settore.
Una volta che l’utente costruisce un’azione (azione) utilizzando il modello di interazione, l’azione (azione) verrà serializzata nel formato binario compresso specificato per essere codificata per la trasmissione in rete. Questo processo viene gestito nel livello Action Framing.
Il frame dell’azione codificato viene quindi elaborato dal Security Layer: il messaggio viene crittografato e viene allegato un codice di autenticazione del messaggio. Questi processi garantiscono la riservatezza e l’autenticità dei dati tra il mittente e il destinatario del messaggio.
Quando l’interazione è serializzata, crittografata e firmata, il livello del messaggio costruisce il formato del payload utilizzando campi di intestazione obbligatori e facoltativi, dove i campi di intestazione specificano gli attributi del messaggio e le informazioni di instradamento logico; quando il payload è costruito dal livello Message Layer, viene utilizzato un protocollo di trasmissione dati basato su IP (protocollo TCP o protocollo MRP di Matter).
Dopo che l’altro dispositivo ha ricevuto i dati, il flusso di dati si sposta verso l’alto nello stack del protocollo, con ciascun livello che inverte le operazioni eseguite sui dati dal mittente per consegnare infine il messaggio all’applicazione.
Inoltre, a livello di sicurezza, il protocollo Matter ha elevato la progettazione della sicurezza a requisito obbligatorio. La comunicazione degli argomenti richiede un meccanismo di crittografia end-to-end basato su DTLS/TLS e implementa l’autenticazione del dispositivo e la comunicazione sicura attraverso il processo di creazione della sessione PASE/CASE.
Anche in termini di struttura della rete Matter mostra un elevato grado di flessibilità.
I dispositivi Matter possono funzionare in reti Wi-Fi e possono anche realizzare un’intercomunicazione diretta tra dispositivi Thread e Wi-Fi a livello di rete IPv6 tramite router di confine Thread, costruendo così una rete ibrida unificata di dispositivi a bassa potenza e ad alta larghezza di banda.
Tuttavia, non importa quanto avanzato sia lo standard del protocollo, sarà difficile cambiare veramente la struttura del settore se manca un percorso di implementazione ingegneristica. La chiave per la vera applicazione su larga scala del protocollo Matter è se può essere rapidamente integrato nei prodotti reali. In questo processo, le soluzioni modulari sono diventate un ponte fondamentale tra “standard” e “prodotti”.
Ad esempio, l’HM-MT2401 lanciato da Huapu Micro è un modulo di comunicazione wireless Matter over Thread basato sulla banda di frequenza di 2,4 GHz. Il suo design si concentra sull’equilibrio tra basso consumo energetico e stabilità della rete.
Integrando le funzionalità Thread e fornendo antenne PCB e basi per antenne esterne, HM-MT2401 può ottimizzare le prestazioni di consumo energetico garantendo al tempo stesso la distanza di comunicazione ed è adatto per terminali tipici della casa intelligente come lampade, interruttori, serrature e vari sensori.
HM-MT7201 è un’altra questione del modulo di comunicazione wireless Wi-Fi. È adatto per dispositivi con elevati requisiti di velocità di trasmissione dati. Può aiutare i dispositivi a connettersi direttamente all’ecosistema Matter mantenendo le prestazioni di trasmissione dei dati.
Questo tipo di modulo incapsula complessi stack di protocolli, meccanismi di sicurezza e capacità di gestione della rete al livello inferiore, eliminando la necessità per i produttori di apparecchiature di implementare il protocollo Matter da zero.
Può ridurre significativamente la soglia di sviluppo e accelerare il lancio del prodotto.
Nelle applicazioni pratiche, basandosi sul meccanismo multi-Fabric del protocollo Matter stesso, i dispositivi domestici intelligenti che integrano i moduli Matter possono essere collegati contemporaneamente a piattaforme tradizionali come Apple Home e Amazon Alexa senza la necessità di sviluppare diverse versioni di sistemi software. Questa capacità ha cambiato radicalmente la strategia di prodotto del passato di “vincolare un’unica ecologia”, rendendo i dispositivi domestici intelligenti veramente capaci di interoperabilità multipiattaforma.
