具備互通性 Matter標準讓智慧家庭順暢運轉

作者 : Ron Martino,恩智浦半導體(NXP)執行副總裁暨邊緣處理事業部總經理

如今,與智慧家庭產業的任何人交談,都會聽到很多令人興奮的消息,不過,再深入了解,就會聽到一些沮喪的聲音…

如今,與智慧家庭產業的任何人(無論是技術供應商、原始裝置製造商、生態系統合作夥伴,還是獨立的設計公司)交談,都會聽到很多令人興奮的消息。市場上討論非常熱烈,必要的基礎設施隨處可見,包括網際網路接入、無線連接,甚至是日常家庭中常見的邊緣處理。不過,再深入了解,就會聽到一些沮喪的聲音。

儘管目前一切都很不錯,但人們仍然期待更好的體驗,很快大家就會談起障礙和壁壘了,因為我們仍然在處理技術複雜性、普遍缺乏標準化,以及互通性和安全性等問題。

碎片化正在拖慢腳步

這種挫敗感主要源於一點:碎片化,在家用網路和整個市場都看到了這一點。

當今的網路設置通常涉及多種完全不同的無線協議,其中許多協議是在智慧型手機和雲端出現之前所定義,每種協議最初都是為特定目的而制定,並逐漸擴展到不斷發展的智慧家庭。這意味著,當今智慧家庭裝置各自使用不同的協議,因此導致消費者產生了困惑。讓傳統的低資料速率協議(如Thread和低功耗藍牙)與較新的高資料速率協議(如Wi-Fi 6和Thread)配合使用,即使是精通技術的消費者(或無線工程師)也會非常頭疼。

與此同時,消費市場的幾大巨頭,如亞馬遜(Amazon)、蘋果(Apple)、Google和三星(Samsung)等,都有自己的平台,但彼此不相容。所有的碎片化都阻礙了成長,限制了創新。從消費者的角度來看,碎片化使安裝複雜,難以控制、難以擴展,而且沒有足夠的保護措施抵禦駭客攻擊。從開發者和製造商的角度來看,碎片化迫使他們打造出許多相似但不相容的產品,每一種產品都是為特定的生態體系設計。此外,還必須驗證每個生態體系的合規性,並在每個操作環境的孤島內提供技術支援,這些都是額外的負擔。

 

Matter標準為解決智慧家庭市場碎片化問題而生。

(來源:Connectivity Standards Alliance)

 

市場迫切需要統一標準

對於在技術領域工作了一段時間的人來說,智慧家庭中的碎片化問題讓我們想起了運算領域的類似情況。過去,想要連接到個人電腦上的任何東西,無論是滑鼠、印表機還是硬碟,都需要各自的電纜、插頭和連接埠。個人電腦和筆記型電腦都配備了各種序列埠和平行埠,每個介面都需要專用軟體支援。安裝新裝置意味著要安裝驅動程式、多次重啟,可能還要更換或升級硬體。

通用序列匯流排(USB)標準應運而生。電腦只需一個統一埠,就能連接大多數周邊和自動配置的新裝置。購買印表機或外接硬碟時,無需擔心物理配置或資源衝突。終於,電腦周邊順暢運作了。現在世界上有幾十億的USB裝置,連接電腦周邊的痛苦似乎已經成為古老的歷史了。

智慧家庭所需要的正是這種統一的標準,能為產業帶來便利性和啟發性。新標準Matter獲得了產業巨頭們支持,專門為解決智慧家庭市場的碎片化問題而設計,這是我們期待已久的互通性標準。

Matter標準滿足需求

Matter (成立於2019年,名稱為Connected Home over IP或CHIP項目)是一個產業統一的免授權金連接標準,該標準「以安全性為基本設計原則,提高智慧家庭產品之間的相容性」。

該標準由Amazon、Apple、Google、SmartThings(三星)和連接標準聯盟(Connectivity Standards Alliance,前身為Zigbee聯盟)的董事會成員發起。依字母順序排列,上述董事會成員包括Comcast、IKEA、恩智浦(NXP)、Resideo、施耐德電機(Schneider Electric)、Signify、Silicon Labs、Somfy和Wulian。現在有更多公司參與其中。

Matter的重要性源自這些公司的參與。它彙集了智慧家庭中的知名生態體系,包括當今使用的個人助理技術,以及整個產業的重要利益相關者,包括半導體、系統、軟體和消費電子產品領域的領航成員。

連接一切

2021年春天,Matter的初始版本作為標準正式推出,為智慧家庭中廣泛使用的三種無線協議(即Thread、Wi-Fi和低功耗藍牙)創建了互通性或稱互操作性。符合Matter新標準的裝置將具有互通性。也就是說,它們將提供與USB使用電腦周邊相同的「隨插即用」體驗:讓一切順暢運轉。

使用Matter標準無須版稅或授權金,它將與開放原始碼軟體和強大的認證計畫一起推出,可確保互通性和相容性。快速瀏覽細節,就會發現Matter與眾不同的四個關鍵要素:基於IP運作、清晰的裝置定義、重視安全性、關注簡單性和可靠性。

  • 基於IP的運作

Matter使用IP作為連接的基礎。當今的網際網路離不開IP,它也是連網家庭的合理選擇。透過IP標準化,Matter可以利用現有基於IP的網路、乙太網路、Wi-Fi和Thread將裝置連接在一起,無需專用的轉換器。使用IPv6,Matter能夠在網路層支援多個網路介面,而不需要更高層的軟體。它還可以更輕鬆地打造與智慧家庭和語音服務相容的裝置,並支援智慧家庭裝置、行動應用和雲端服務之間的通訊。

  • 標準裝置定義

Matter為開發人員定義了一個通用的框架和模型,明確定義了什麼是裝置,以及控制裝置所需的所有參數。我們可將Matter視為一種通用語言,所有的裝置都使用它來相互「交談」,如此一來,不同品牌的產品即具備一致性,可以相互交流。

  • 增強安全性

借助IP標準化,Matter提供了堅實的安全基礎,為路由器、交換器和防火牆提供經過市場驗證的演算法和基礎設施,並在裝置與其他裝置、應用和服務通訊時提供端到端安全和隱私保護。Matter使用分層的安全方法和裝置認證,確保真正將裝置加入到Matter網路,保護網路上的所有消息,並提供安全的無線韌體更新。

  • 簡單可靠

Matter致力於消除選擇智慧家庭產品的複雜性,並提供靈活而簡單的設置過程,為消費者提供無縫體驗。Matter還提供了一致且回應迅速的本地連接(Local Connection),即使網際網路出現故障,該連接仍能正常工作。此外,通訊速度更快,因為資訊永遠不需要離開網路,這也意味著它更安全,因為本地流量永遠不會透過網際網路發送。

 

無縫、交互操作的智慧家庭。

 

惠及各方

Matter是智慧家庭向前邁出的重要一步。廣泛的產業支持使Matter成為轉變我們開發、行銷推廣和使用智慧家庭解決方案的關鍵。

裝置製造商能夠專注於創新,因為與Amazon、Apple、Google和其他生態體系的整合將更加輕鬆。開發人員還可以為其高頻寬或低功耗應用選擇適合的網路通訊協議,並專注於自己的裝置創新。產品製造商只需要處理一個應用層,而不是六個,他們可以創建統一平台,部署各種主要的生態體系。此外,標準化技術可以迅速從智慧家庭市場擴展到商業建築和工業領域。

消費者在選擇、安裝和使用智慧家庭產品時將獲得更好的體驗,他們不再需要投資將萬物連接在一起的專用集線器、閘道器、轉換器或代理等裝置。現有家用網路更樂意接受新裝置,也更容易利用可用的新功能。

致力推動Matter標準

恩智浦持續堅定支持標準化、認證和開源計畫。該公司是少數幾家與Matter合作的半導體公司之一,擁有廣泛的物聯網技術組合,並能提供啟用Matter裝置所需的所有必要連接、安全、處理和軟體元件。Matter的重點與恩智浦相同——透過相容性、連線性和安全性連接更智慧的世界,該公司智慧家庭產品組合支援廣泛使用的連線協議,如Wi-Fi、Thread、低功耗藍牙和NFC。此外,多層安全解決方案(安全元件、安全區域、網路管理),以及高性能可擴展處理平台支援圖形、影音、網路管理等具有吸引力的功能。恩智浦用軟體和服務完善了硬體產品組合,提供量產級的連接堆疊,以及嵌入式軟體解決方案和搭配服務,確保物聯網安全。

本文同步刊登於《電子工程專輯》雜誌20224月號

 

 

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