В сфере умного дома развитие отрасли уже давно ограничено не «сетевостью», а дилеммой «экологической фрагментации».
От BLE, Wi-Fi до Thread, технология беспроводной связи стала относительно зрелой и может в основном удовлетворить разнообразные потребности потребителей с точки зрения скорости передачи, расстояния передачи, конфиденциальности, безопасности и стабильности.
Он по существу эффективно решил проблему «как устройства подключаются к Интернету».
Однако по мере того, как количество устройств, подключенных к сети, увеличивается, а умные дома переходят от интеллекта одного продукта к интеллекту всего дома, возникают новые проблемы.
Существуют различия в методах выражения данных, логике управления, политиках безопасности и даже сетевых архитектурах разных производителей брендов, что затрудняет формирование единой интерактивной семантики и механизмов совместной работы.
Это приводит к линейному увеличению сложности взаимодействия между устройствами и в конечном итоге превращается в систему умного дома, которая серьезно «экологически фрагментирована» и сложна в обслуживании.
В этом контексте подчеркивается ценность протокола Материи.
Это не «новый протокол», просто наложенный на существующую технологическую систему, а единый стандарт для умных домов, построенный на прикладном уровне.
Протокол Matter реализует связь на основе транспортного уровня TCP/UDP и сетевого уровня IPv6 и может адаптироваться к различным базовым сетевым технологиям, таким как Wi-Fi, Thread и Ethernet.
Matter будет использовать многоуровневую архитектуру для разделения различных обязанностей и обеспечения хорошей инкапсуляции между различными стеками протоколов, чтобы логика приложения, определение данных, интерактивное поведение, кодирование сообщений, обработка безопасности и передача по сети были отделены друг от друга и работали вместе.
В многоуровневой архитектуре уровень приложений соответствует бизнес-логике высокого уровня устройства, такой как функция включения/выключения лампочек и управления цветами в приложениях освещения; уровень модели данных определяет модель данных и действия приложения, и приложение будет использовать эти данные для взаимодействия с устройством; Уровень модели взаимодействия определяет серию взаимодействий между клиентскими устройствами и серверными устройствами, и эти взаимодействия действуют на элементы, определенные уровнем модели данных.
Они позволяют различным типам устройств иметь единообразное представление в системе.
Это означает, что лампы, выключатели или датчики разных производителей больше не изолированы друг от друга в системе, а взаимодействуют по одной и той же семантической модели, в корне устраняя проблему «экологической фрагментации», которая давно беспокоит отрасль.
Как только пользователь создает действие (действие) с использованием модели взаимодействия, действие (действие) будет сериализовано в указанный сжатый двоичный формат для кодирования для передачи по сети. Этот процесс обрабатывается на уровне Action Framing.
Закодированный кадр действия затем обрабатывается уровнем безопасности: сообщение шифруется, и к нему прикрепляется код аутентификации сообщения. Эти процессы обеспечивают конфиденциальность и подлинность данных между отправителем и получателем сообщения.
Когда взаимодействие сериализуется, шифруется и подписывается, уровень сообщений создает формат полезной нагрузки, используя обязательные и необязательные поля заголовка, где поля заголовка определяют атрибуты сообщения и информацию о логической маршрутизации; когда полезная нагрузка создается на уровне уровня сообщений, используется протокол передачи данных на основе IP (протокол TCP или протокол MRP Matter).
После того как другое устройство получает данные, поток данных перемещается вверх по стеку протоколов, при этом каждый уровень меняет местами операции, выполняемые отправителем с данными, чтобы в конечном итоге доставить сообщение приложению.
Кроме того, на уровне безопасности протокол Matter повысил безопасность до обязательного требования. Связь Matter требует механизма сквозного шифрования на основе DTLS/TLS и реализует аутентификацию устройства и безопасную связь посредством процесса установления сеанса PASE/CASE.
Что касается сетевой структуры, Matter также демонстрирует высокую степень гибкости.
Устройства Matter могут работать в сетях Wi-Fi, а также могут осуществлять прямую связь между устройствами Thread и Wi-Fi на сетевом уровне IPv6 через пограничные маршрутизаторы Thread, тем самым создавая единую гибридную сеть из устройств с низким энергопотреблением и высокой пропускной способностью.
Однако, каким бы продвинутым ни был стандарт протокола, будет сложно по-настоящему изменить структуру отрасли, если ему не хватает пути инженерной реализации. Ключ к истинному крупномасштабному применению протокола Matter заключается в том, можно ли его быстро интегрировать в реальные продукты. В этом процессе модульные решения стали ключевым мостом между «стандартами» и «продуктами».
Например, HM-MT2401, выпущенный Huapu Micro, представляет собой модуль беспроводной связи Matter over Thread, работающий в диапазоне частот 2,4 ГГц.
Его конструкция ориентирована на баланс между низким энергопотреблением и стабильностью сети.
Интегрируя возможности Thread и предоставляя антенны на печатной плате и основания для внешних антенн, HM-MT2401 может оптимизировать энергопотребление, обеспечивая при этом расстояние связи, и подходит для типичных терминалов умного дома, таких как лампы, выключатели, дверные замки и различные датчики.
HM-MT7201 — еще один модуль беспроводной связи Matter over Wi-Fi. Подходит для устройств с высокими требованиями к пропускной способности данных. Это может помочь устройствам напрямую подключаться к экосистеме Matter, сохраняя при этом производительность передачи данных.
Этот тип модуля инкапсулирует сложные стеки протоколов, механизмы безопасности и возможности управления сетью на нижнем уровне, что устраняет необходимость для производителей оборудования внедрять протокол Matter с нуля.
Это может значительно снизить порог разработки и ускорить запуск продукта.
В практических приложениях, опираясь на многофакторный механизм самого протокола Matter, устройства умного дома, интегрирующие модули Matter, могут быть подключены к основным платформам, таким как Apple Home и Amazon Alexa, одновременно без необходимости разработки различных версий программных систем. Эта способность фундаментально изменила прошлую стратегию продуктов «связывания единой экологии», сделав устройства умного дома действительно способными к межплатформенному взаимодействию.
