Matter 和 Thread 对你的智能家居有何意义?

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Matter 1.0 的规范于终于在本月初正式发布——总共899 页。更重要的是,智能家居制造商和软件制造商现在可以申请这个交叉兼容标准,让他们的产品获得认证,然后发布相关兼容Matter标准的智能设备。

不过,这对真正购买和处理这些东西的人来说,意味着什么呢?

简而言之,目前,不多。

如果你目前已经在使用了很多智能家居设备,那么其中一些设备可能很快就会开始使用 Matter,例如可以通过固件升级获得支持。如果你现在决定是否购买某样东西,你可能想等着看它是否可以与 Matter相互兼容。

如果某些厂商动作快的话,包装盒上带有 Matter logo的第一批设备可能会在短短一个月内出现。亚马逊、谷歌、苹果和三星的 SmartThings 部门都表示,他们已准备好在可能的情况下更新其核心产品与 Matter 的兼容性。

但是,对于Matter标准的后续工作还有很多很多,而且这是一个庞大的标准工作组,试图在全球最大的跨国公司和深奥的微型电路板制造商之间推动事情的发展,其中需要协调和平衡的事项及难度不言而喻。

Matter

什么是 Matter?它是如何诞生的?

Matter由以前称为ZigBee联盟的连接标准联盟(CSA)维护。ZigBee 是一种 IEEE 802.15.4 规范,适用于低功耗、低数据速率的网状网络。例如,行业大家熟悉的Phillips 的 Hue 灯泡和集线器、亚马逊的 Echo 和 Eero 设备、三星的 SmartThings、耶鲁智能锁和许多小型设备都在使用该协议。ZigBee得到了许多制造商的好评,这也证明了网状网络的价值。

从这个基础开始,CSA以某种方式积累了推动人们想要的东西的动力,而不仅仅是一个迭代的网络标准。也就是说,如果我们购买或开发智能家居设备,就不必考虑该设备可以与哪些公司的产品相互兼容的问题,做好自己擅长的就行了。ZigBee联盟曾表示,其使命是“简化制造商的开发,并改善消费者的兼容性”,最初新标准被称为 CHIP或“基于 IP 的互联家庭”。

没过多久,该标准被重命名为 Matter,然后不止一次地被推出发布。然后,就是我们现在所看到的情况,随着550名 CSA 成员参与了Matter标准开发和“2022 年秋季”发布目标的到来,Matter 小组感到有压力要发布一些东西,即使它从最初的承诺中缩减了某些功能。

正如大家可能预想的那样,当超过 250家以前孤立的公司开始合作做某件事时,就会出现很多错误和问题,这些都需要去协调和解决。但是,总不能一直拖着是吧,于是Matter 1.0版本总有点“赶鸭子上架”的味道,肯定不会那么完美。

 

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Matter 1.0版本

可能有的人觉得 Matter 只是一个新的 ZigBee,但请并非如此!

Matter 是一种互操作性标准,为设备提供了许多连接选项。在 Matter 下,设备可以通过标准 Wi-Fi、以太网、低功耗蓝牙或 Thread(另一个 IEEE 802.15.4 标准)相互通信,等下会对Thread做介绍。

如果用户已经使用 ZigBee 或 Z-Wave 建立了一个广泛的家庭网状网络,其可能仍然适合 Matter 网络。集线器制造商正在逐步宣布固件更新以实现 Matter 兼容性,从而使它们能够充当其网络与 Matter-ready 控制器和设备之间的桥梁。在更名为 CSA 之前,ZigBee 联盟宣布将与 Thread Group合作创建兼容的应用层。

 

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谷歌计划更新其大部分智能家居产品组合以支持 Matter

Matter 实际上为智能家居带来了什么?

现在,对于许多用户而言,可能什么都没有,因为市场上没有多少设备经过官方认证。

理想的情况是,无论你的网络是如何设置的,无论你的设备使用什么连接,以及你喜欢哪个“控制器”——亚马逊的 Alexa、谷歌助手、苹果的 Home、三星 SmartThings,或者如果你是发烧友,还可以使用 Home Assistant、HomeSeer 、Habitat 或其他非大型企业选项,前提是你的智能家居设备至少可以互相看到并提供一些基本功能。

如果用户购买了带有 Matter 标志的新智能锁,则无需通过类似Google Home 为其使用 Android系统的家人完成繁重的设置过程,然后再通过 HomeKit 为自己的 iPhone 完成设置过程。即使该用户稍后将整个家庭切换到 Alexa 控制,他的 Echo 扬声器和 Alexa 应用程序仍然应该能够查看、设置和(理想情况下)操作这款新购买的支持Matter的智能锁。

听起来是不是很完美呀~

此外,Matter 还允许多个智能家居控制器,而不仅仅是更容易切换。每个经过Matter认证的设备必须支持至少5个“fabric”或Matter配置。所以在前面的例子中,iPhone/ android的分离组合可以各自访问多个设备,即使其中一些设备为一个控制器或另一个控制器提供更多功能。

所以有了 Matter,一切都可以在所有平台上自由运行,没有任何问题吗?

但先不要高兴的太早。在1.0阶段有很多需要注意的地方。

首先,1.0 规范仅涵盖相对简单的智能设备,如灯泡和开关;智能插座和锁;基本传感器;百叶窗、窗帘和车库门的控制器;暖通空调控制器;最重要的是,网关和集线器。但与安全摄像头、门铃、扬声器以及更先进的传感器和设备等项目的兼容性将在以后的规范中出现。

最重要的是,Matter 并不意味着完全兼容所有系统。也就是说,用户几乎可以肯定无法通过 Google Home 访问 Amazon Echo 扬声器的所有功能,尽管可以调整其音量,并且它可以作为一个“边界路由器”,从谷歌设备在Thread网络中传递消息。同样,谷歌Nest恒温器无法通过Alexa或苹果Home应用程序提供同样的体验,但这些应用程序可能能够将恒温器连接到网络上,并可能调高或调低温度。

Matter 会将我所有的设备放到更广泛的互联网上吗?它可以离线工作吗?

Matter设备不是必须与云连接才能工作。Matter 的核心目标刚好相反。它为用户家中的每台设备分配自己的 IPv6 地址,但这些地址仅适用于本地网络。设备之间的通信发生在本地网络上并且是加密的。如果用户的 互联网连接中断,本地 Matter 网络应该仍然具有一些基本功能。

这也适用于企业已经倒闭或云服务停止支持的设备。如果这些设备通过了 Matter 认证,那么无论其制造商的服务器是否启动并运行,它们都应该可以在某种程度上进行访问。这对于智能家居行业尤为关键,咋们已经目睹了太多智能家居企业倒闭的案例,然后其之前的产品就变成了砖块。

除此之外,还取决于用户所使用的控制器。在许多新闻报道中,以及在整个 Matter 的新闻稿和文档中,都非常关注四大智能家居平台:Amazon Alexa、Google Home/Assistant、Apple Home/HomeKit 和 Samsung/SmartThings。这些公司的手机、扬声器、集线器和其他设备在 Matter 术语中都属于“控制器”。这些控制器中的大多数几乎都需要连接到更广泛的互联网,从而使用户设备可以远程使用。

因此,尽管 Matter 的通信都发生在本地网络上——包括设备、集线器、线程边界路由器和控制器——但控制器仍然可以调用云服务器并将数据存储在云服务器上。

Thread

好了,接下来我们在再来聊聊Thread

Thread是由三星、Nest、ARM、Big Ass Fans、飞思卡尔和Silicon Labs公司联合推出, 是一种基于IP的无线网络协议,主要用来连接家里的智能产品。

我们比较常用的网络协议有 WiFi、蓝牙、ZigBee、Z-Wave,不过都有些不足:

WiFi的功耗比较大,适合传输大量的数据;

蓝牙功耗比较低,但还存在多版本并存的混乱局面,且不支持IPv6;

ZigBee技术比较复杂,研发成本高;

Z-Wave则由所属企业主导,影响力较Zigbee小

因此,Thread 作为新的网络协议,它似乎是对 ZigBee 和 Z-Wave 等网格技术的有用升级,尽管到目前为止只有制造商获得了一些实践经验。

但这不重要。用户可以使用仅通过 Wi-Fi、以太网、蓝牙和具有 Matter 兼容集线器的现有网状网络连接的设备来运行家庭,并且我们会看到 Matter 的所有交叉兼容性优势。

Thread 不是 Google 在十年前收购该公司后推出的某种 Nest 产品吗?

好问题!谷歌在 2014 年与三星、芯片技术公司 ARM 和其他公司合作推动 Thread,这是 Nest 为自己的互连设备开发的技术。谷歌在 2015 年向 Nest 设备推送了更新,为它们提供了“Nest Weave”,这是一种基于Thread的第三方设备与 Nest 设备交互的方式。即使在那时,Thread 也被吹捧为一种明确设计为让更多设备协同工作的网状网络。

不过需要注意的是,Google 自己的基于 Thread 的“Works with Nest”生态系统最终并没有如此开放。

 

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上图显示了Thread 如何在 Matter 驱动的智能家居中工作

那么为什么 Thread 对 Matter 如此重要?

Thread 是 Matter 中的一流协议,原因如下:

Thread 接收在其网状网络上传输的消息,并尽早通过本地网络传递它们。Thread 网络不必对可能用来发送或接收消息的每个设备都有强信号。这减少了网状流量,使网状网络更可靠,并可能降低网状网络硬件的成本。Thread 网络上的每台设备都会获得一个 IP 地址,这使得设备可以更轻松地将数据广播到本地网络或(可选)云,而无需内置 Wi-Fi。TCP 是 Thread 连接的必需元素,允许更轻松地更新设备的安全性和功能。设备不能随意加入Thread网络,除非它们已获得网络上的设备(如手机或控制器)的授权,必须使用 AES-128 加密进行通信,并且不传递或持有网络密钥。Thread还提供了无单点故障的自我修复功能和解决干扰的扩频能力,例如竞争 Wi-Fi 信道。

Thread 与 ZigBee 或其他网状网络并不完全不同:它也是低功耗的网状网络,也适用于 802.11 标准,并且覆盖范围大致相同(200-300 米)。而 Thread 支持的最大设备数量为 250,连ZigBee 理论值 65000 的零头都不到。

但 Thread 更符合 Matter 的智能家居愿景,智能家居可以由几个不同的人控制。Apple 甚至发布了首批不兼容 Google Thread 的设备之一HomePod Mini,它充当“边界路由器”,将消息推送到本地网络上,用于小型、低能耗的 Thread 设备,并扩展了网络的覆盖范围。

设备和标准

Matter 是开源的吗? Thread呢?

Matter是,看在 GitHub 上获取相关信息。作为具有深厚 Google 根基的产品,Thread 有一个"open source implementation"表亲OpenThread。

我的设备可以升级到与Matter一起工作吗?

视情况而定。

如果开发者同意许可协议,那么Matter的SDK和许可是免费的,所以如果设备能够实现某种程度的安全网络,那么实现Matter的成本通常是以人小时和代码为单位的。例如,Belkin在8月份发布了一款Wemo智能交换机,它与Thread网络合作,以扩展蓝牙以外的范围。但它只适用于Wemo自己的应用程序和苹果的HomeKit,不会更新以支持Matter。

已经包含ZigBee内部组件的设备更有可能也能在Thread上工作,那些已经致力于Matter兼容的大公司的设备也一样,包括亚马逊、谷歌、三星、 Phillips Hue (Signify) 、Eve、GE Lighting、LG、Schlage、Arlo和Aqara等等。

如果我的设备和 Matter不兼容会怎么样?

如果用户用的是亚马逊Alexa、谷歌Home/Assistant、苹果Home/HomeKit或三星SmartThings等常见控制器,而这些设备与它们兼容,用户不需要做任何事情。当将Matter部署到用户的控制器、集线器和其他设备时,他的设备仍然可以工作。

Matter的目标更多地是简化未来设备的设置和互连,而不是赋予现有设备新的功能。但它可以让你的一些设备更容易设置和访问一个新的控制器。

不过,Matter也做了一些加密机制。分布式合规分类账(DCL)是Matter如何确保加入你的网络的设备真的是他们认证的授权设备。但除了智能家居设备制造商或软件开发人员,用户无需关注这一点。

难道就没有“一个通用标准”了吗?

这当然不是不可能。

这个新标准真的带来更开放、更少碎片化吗?

这是一个很好的问题,也是一个很好的结束点。如果ZigBee、Wi-Fi 和低功耗蓝牙已成为智能家居连接的实际标准,并且大型科技智能家居控制器公司已决定尊重彼此的网络和控制,那么 Matter 可能不会那么重要。对于希望全面重启连接的爱好者来说,其缩减的、时间紧迫的 1.0 版本可能不会令人失望。

这是一个很好的问题,也是一个很好的结尾。如果ZigBee、Wi-Fi和低能耗蓝牙已经成为智能家居连接的实际标准,并且大型科技智能家居控制器公司决心尊重彼此的网络和控制,Matter可能就不会那么吸引人了——甚至没有必要。而且它的缩减版、时间紧迫的1.0版本可能不会让那些希望全面重启连通性的热衷者失望。

但随着这些公司推进自己的智能家居计划,让大型智能家居品牌加上550多家其他公司就一个基本的通用连接标准达成一致,只会变得更加必要。

亚马逊正在积极推动其现有和未来产品的Matter和Thread连接,但它也在努力为用户家里的每一件产品创建自己的“环境智能”。谷歌基本上把它的Thread工作捐赠给了Matter联盟,但它正在其生态系统内创建“智能集群”。苹果和三星还没有推出他们自己的学习系统,但大家都认为它们正在开发中。

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随着Matter标准的采用,智能家居的前提正处于快速扩张的风口浪尖,该标准确保了运行各种操作系统的不同制造商的连接设备的互操作性和向后兼容性。

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