No campo da casa inteligente, o desenvolvimento da indústria tem sido limitado não pela “conectividade”, mas pelo dilema da “fragmentação ecológica”. Do BLE, Wi-Fi ao Thread, a tecnologia de comunicação sem fio tornou-se relativamente madura e pode basicamente atender às necessidades diversificadas dos consumidores em termos de taxa de transmissão, distância de transmissão, privacidade, segurança e estabilidade. Essencialmente, resolveu de forma eficaz o problema de “como os dispositivos estão conectados à Internet”. No entanto, à medida que o número de dispositivos ligados à rede aumenta e as casas inteligentes passam da inteligência de um único produto para a inteligência de toda a casa, surgem novos problemas.
Existem diferenças nos métodos de expressão de dados, lógica de controle, políticas de segurança e até mesmo arquiteturas de rede de diferentes fabricantes de marcas, dificultando a formação de semânticas interativas unificadas e mecanismos de colaboração. Isto leva a um aumento linear na complexidade da interoperabilidade entre dispositivos e, eventualmente, evolui para um sistema doméstico inteligente que é seriamente “ecologicamente fragmentado” e difícil de manter.
Neste contexto, o valor do protocolo Matter é destacado. Não se trata de um “novo protocolo” simplesmente sobreposto ao sistema tecnológico existente, mas de um padrão unificado para casas inteligentes construído na camada de aplicação. O protocolo Matter implementa comunicação baseada na camada de transporte TCP/UDP e na camada de rede IPv6 e pode se adaptar a várias tecnologias de rede subjacentes, como Wi-Fi, Thread e Ethernet. A Matter usará uma arquitetura em camadas para separar diferentes responsabilidades e fornecer um bom encapsulamento entre diferentes pilhas de protocolos, de modo que a lógica do aplicativo, a definição de dados, o comportamento interativo, a codificação de mensagens, o processamento de segurança e a transmissão de rede sejam dissociados e trabalhem juntos.
Na arquitetura em camadas, a camada de Aplicação corresponde à lógica de negócios de alto nível do dispositivo, como a função de ligar/desligar lâmpadas e controlar cores em aplicações de iluminação; a camada Modelo de Dados define o modelo de dados e as ações do aplicativo, e o aplicativo usará esses dados para interoperar com o dispositivo; a camada Modelo de Interação define uma série de interações entre dispositivos clientes e dispositivos servidores, e essas interações atuam em elementos definidos pela camada Modelo de Dados. Eles permitem que vários tipos de dispositivos tenham uma representação consistente no sistema. Isto significa que lâmpadas, interruptores ou sensores de diferentes fabricantes não estão mais isolados uns dos outros no sistema, mas interagem de acordo com o mesmo modelo semântico, eliminando fundamentalmente o problema da “fragmentação ecológica” que há muito assola a indústria.
Depois que o usuário constrói uma ação (ação) usando o Modelo de Interação, a ação (ação) será serializada no formato binário compactado especificado para ser codificada para transmissão pela rede. Este processo é tratado na camada Action Framing. O quadro de ação codificado é então processado pela Camada de Segurança: a mensagem é criptografada e um código de autenticação de mensagem é anexado. Esses processos garantem a confidencialidade e autenticidade dos dados entre o remetente e o destinatário da mensagem. Quando a interação é serializada, criptografada e assinada, a camada de mensagem constrói o formato de carga útil usando campos de cabeçalho obrigatórios e opcionais, onde os campos de cabeçalho especificam os atributos da mensagem e as informações de roteamento lógico; quando a carga útil é construída pela camada Message Layer, um protocolo de transmissão de dados baseado em IP (protocolo TCP ou protocolo MRP da Matter) é usado. Depois que o outro dispositivo recebe os dados, o fluxo de dados sobe na pilha de protocolos, com cada camada revertendo as operações realizadas nos dados pelo remetente para, finalmente, entregar a mensagem ao aplicativo.
Além disso, no nível de segurança, o protocolo Matter elevou o design de segurança a um requisito obrigatório. A comunicação importante requer um mecanismo de criptografia ponta a ponta baseado em DTLS/TLS e implementa autenticação de dispositivo e comunicação segura por meio do processo de estabelecimento de sessão PASE/CASE. Em termos de estrutura de rede, Matter também apresenta um alto grau de flexibilidade. Os dispositivos Matter podem ser executados em redes Wi-Fi e também podem realizar intercomunicação direta entre dispositivos Thread e Wi-Fi na camada de rede IPv6 por meio de roteadores de borda Thread, construindo assim uma rede híbrida unificada de dispositivos de baixo consumo de energia e alta largura de banda.
No entanto, não importa quão avançado seja o padrão de protocolo, será difícil mudar verdadeiramente a estrutura da indústria se ela não tiver um caminho de implementação de engenharia. A chave para a verdadeira aplicação em larga escala do protocolo Matter é se ele pode ser rapidamente integrado em produtos reais. Neste processo, as soluções modulares tornaram-se uma ponte fundamental entre “padrões” e “produtos”.
Por exemplo, o HM-MT2401 lançado pela Huapu Micro é um módulo de comunicação sem fio Matter over Thread baseado na banda de frequência de 2,4 GHz. Seu design foca no equilíbrio entre baixo consumo de energia e estabilidade da rede. Ao integrar recursos Thread e fornecer antenas PCB e bases de antenas externas, o HM-MT2401 pode otimizar o desempenho do consumo de energia enquanto garante a distância de comunicação e é adequado para terminais domésticos inteligentes típicos, como lâmpadas, interruptores, fechaduras de portas e vários sensores. HM-MT7201 é outro módulo de comunicação sem fio Matter over Wi-Fi. É adequado para dispositivos com altos requisitos de transferência de dados. Ele pode ajudar os dispositivos a se conectarem diretamente ao ecossistema Matter, mantendo o desempenho da transmissão de dados. Este tipo de módulo encapsula pilhas de protocolos complexos, mecanismos de segurança e recursos de gerenciamento de rede na camada inferior, eliminando a necessidade dos fabricantes de equipamentos implementarem o protocolo Matter do zero. Pode reduzir significativamente o limite de desenvolvimento e acelerar o lançamento do produto.
Em aplicações práticas, contando com o mecanismo multi-Fabric do próprio protocolo Matter, dispositivos domésticos inteligentes que integram módulos Matter podem ser conectados a plataformas convencionais, como Apple Home e Amazon Alexa, ao mesmo tempo, sem a necessidade de desenvolver diferentes versões de sistemas de software. Esta capacidade mudou fundamentalmente a estratégia de produto anterior de “ligar uma única ecologia”, tornando os dispositivos domésticos inteligentes verdadeiramente capazes de interoperabilidade entre plataformas.
