Matter标准是什么?Matter智能家居有哪些?

2021年5月,以亚马逊、苹果、Google谷歌和Zigbee联盟为主的公司和机构,正式发布了第一版Matter标准。Matter是一种智能家居互联的标准,并不限于某种连接技术(如Wi-Fi或蓝牙、Zigbee等,Matter支持多种网络协议),它更像“小米米家”和“华为HiLink”,是一种智能家居的兼容标准。它的初衷是让各个品牌的智能家居产品都能够互相连通,真正实现全屋智能方案,而不必限于使用单一品牌或单一生态的智能家居产品。

Matter标准的愿景

Matter标准是一个开源的智能家居和物联网设备的连接标准,它的目标是让不同品牌和厂商生产的智能设备能够无缝地相互兼容和协作,为消费者提供更简单、更可靠、更安全的智能家居体验。Matter标准基于互联网协议(IP),通过一个或多个兼容的边界路由器(border router),实现了智能设备之间的高速通信,无需使用多个专用的中心(hub)。Matter标准支持本地运行,不依赖于互联网连接,但也可以方便地与云端服务对接。Matter标准支持多种不同的协议,例如Wi-Fi、Thread、Bluetooth Low Energy等,以及SATA、SAS等存储协议。Matter标准是免版税的,但开发者和制造商需要承担认证费用。

Matter标准最早于2019年12月由亚马逊、苹果、谷歌和Zigbee联盟(现更名为连接标准联盟Connectivity Standards Alliance)共同发起并组建了项目连接家庭IP(Project Connected Home over IP)工作组。该项目得到了IKEA、华为、施耐德等多家公司的加入和支持。2021年5月,该项目正式更名为Matter,并发布了第一个测试版本。2022年10月4日,该项目发布了1.0版本的规范,并开放了软件开发工具包(SDK)。

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Matter智能家居标准示意图

Matter标准的技术实现

Matter标准是一种多数字协议单电气规范的复合型接口,它可以支持Wi-Fi、Thread、Bluetooth Low Energy等不同的网络层协议。

其中,Thread是一种低功耗、无线、网状网络协议,专为物联网设备设计。它提供了可靠、安全、可扩展的设备间通信能力。Thread基于IEEE 802.15.4无线标准,并使用6LoWPAN协议将IP数据包压缩和传输。Thread使用UDP作为传输层协议,并支持CoAP、MQTT等应用层协议。Thread使用AES加密算法保证数据的安全性,并使用Mesh Link Establishment(MLE)协议实现网络的自组织和自修复。

Matter标准利用了Thread的优势,实现了智能家居设备之间的高效互联互通。Matter标准定义了一套通用的设备类型、属性、事件和服务,以及一套统一的设备控制和管理接口。Matter标准还定义了一套设备发现和配对的流程,使用Bluetooth Low Energy作为配对的媒介,使用QR码或NFC作为配对的凭证。Matter标准还定义了一套设备认证和授权的机制,使用公钥基础设施(PKI)和数字签名保证设备的身份和完整性。

Matter标准的发起厂商

Matter标准是由连接标准联盟(CSA)领导和推动的,该联盟是一个非营利性的国际组织,旨在促进智能家居和物联网设备的互操作性和安全性。该联盟由亚马逊、苹果、谷歌、三星智能家居等多家科技巨头发起,并得到了IKEA、华为、施耐德等多家公司的加入和支持。该联盟目前拥有超过200个成员,涵盖了智能家居和物联网领域的各个方面,包括设备制造商、软件开发商、服务提供商、测试机构、认证机构等。

Matter标准与蓝牙Mesh和Zigbee的对比

Matter标准并不是第一个试图实现智能家居设备互操作性的标准,市场上已经存在了多种不同的协议和技术,例如蓝牙Mesh和Zigbee。那么,Matter标准与这些协议有什么区别和优势呢?

蓝牙Mesh是一种基于蓝牙Low Energy(BLE)技术的网状网络协议,它可以让多个蓝牙设备形成一个自组织、自修复的网络,并实现多跳转发和广播通信。蓝牙Mesh适用于低功耗、低数据量、短距离的场景,例如智能灯光、智能开关等。蓝牙Mesh与Matter标准的主要区别在于:

  • 蓝牙Mesh只支持BLE作为网络层协议,而Matter标准支持多种网络层协议,例如Wi-Fi、Thread等。
  • 蓝牙Mesh只支持UDP作为传输层协议,而Matter标准支持TCP和UDP两种传输层协议。
  • 蓝牙Mesh只支持一种应用层协议,即蓝牙Mesh模型(Bluetooth Mesh Models),而Matter标准支持多种应用层协议,例如CoAP、MQTT等。
  • 蓝牙Mesh只定义了一套设备类型和属性,而Matter标准定义了更多更丰富的设备类型、属性、事件和服务。
  • 蓝牙Mesh只使用BLE作为配对媒介,而Matter标准使用BLE或QR码或NFC作为配对凭证。
  • 蓝牙Mesh使用AES-CCM加密算法和ECDH密钥交换算法保证数据的安全性,而Matter标准使用AES-GCM加密算法和ED25519签名算法保证数据的安全性。

Matter标准与蓝牙Mesh的主要优势在于:

  • Matter标准支持更多更灵活的网络层协议,可以适应不同的网络环境和需求,例如高速、高带宽、长距离的Wi-Fi网络,或低功耗、低数据量、短距离的Thread网络。
  • Matter标准支持TCP传输层协议,可以提供可靠的数据传输,避免数据丢失或重复。
  • Matter标准支持更多更通用的应用层协议,可以实现更多更复杂的功能和服务,例如远程控制、语音助手、云端集成等。
  • Matter标准定义了更多更丰富的设备类型和属性,可以覆盖更多更广泛的智能家居场景和设备,例如门锁、窗帘、空调、电视等。
  • Matter标准使用更强大的加密算法和签名算法,可以提供更高的数据安全性和完整性。

Zigbee是一种基于IEEE 802.15.4无线标准的网状网络协议,它也可以让多个低功耗设备形成一个自组织、自修复的网络,并实现多跳转发和广播通信。Zigbee适用于低功耗、低数据量、短距离的场景,例如智能灯光、智能开关、智能传感器等。Zigbee与Matter标准的主要区别在于:

  • Zigbee不基于IP协议,而是使用自定义的网络层协议和地址格式,这使得Zigbee设备难以与其他IP设备互通,需要额外的网关或桥接器。
  • Zigbee只支持UDP作为传输层协议,而Matter标准支持TCP和UDP两种传输层协议。
  • Zigbee只支持一种应用层协议,即Zigbee群集库(Zigbee Cluster Library),而Matter标准支持多种应用层协议,例如CoAP、MQTT等。
  • Zigbee只定义了一套设备类型和属性,而Matter标准定义了更多更丰富的设备类型、属性、事件和服务。
  • Zigbee只使用Zigbee入网(Zigbee Commissioning)作为配对流程,而Matter标准使用BLE或QR码或NFC作为配对流程。
  • Zigbee使用AES加密算法和ECDSA签名算法保证数据的安全性,而Matter标准使用AES-GCM加密算法和ED25519签名算法保证数据的安全性。

Matter标准与Zigbee的主要优势在于:

  • Matter标准基于IP协议,可以实现与其他IP设备的直接互通,无需额外的网关或桥接器。
  • Matter标准支持TCP传输层协议,可以提供可靠的数据传输,避免数据丢失或重复。
  • Matter标准支持更多更通用的应用层协议,可以实现更多更复杂的功能和服务,例如远程控制、语音助手、云端集成等。
  • Matter标准定义了更多更丰富的设备类型和属性,可以覆盖更多更广泛的智能家居场景和设备,例如门锁、窗帘、空调、电视等。
  • Matter标准使用更强大的加密算法和签名算法,可以提供更高的数据安全性和完整性。

Matter标准的发展现状

Matter标准自发布以来,受到了众多厂商和开发者的关注和响应。目前,已经有超过200个厂商加入了连接标准联盟,并承诺支持Matter标准。其中,包括了苹果、谷歌、亚马逊、三星、华为、IKEA、飞利浦、施耐德、LG、索尼、博世等知名品牌,以及许多专业的智能家居设备制造商和服务提供商。

这些厂商中,有些已经发布了支持Matter标准的新产品,有些则宣布将为现有的产品提供Matter标准的软件更新,有些则正在开发或计划开发支持Matter标准的产品。以下是一些已经上市或即将上市的Matter智能家居产品的例子:

  • 苹果HomePod mini:这是一款智能音箱,可以通过Siri语音助手控制其他支持Matter标准的设备,并作为一个边界路由器提供Thread网络连接。苹果已经为HomePod mini提供了支持Matter标准的软件更新。
  • 谷歌Nest Hub Max:这是一款智能显示屏,可以通过Google Assistant语音助手控制其他支持Matter标准的设备,并作为一个边界路由器提供Thread网络连接。谷歌已经为Nest Hub Max提供了支持Matter标准的软件更新。
  • 亚马逊Echo Show 10:这是一款智能显示屏,可以通过Alexa语音助手控制其他支持Matter标准的设备,并作为一个边界路由器提供Thread网络连接。亚马逊已经为Echo Show 10提供了支持Matter标准的软件更新。
  • 飞利浦Hue灯泡:这是一款智能灯泡,可以通过Wi-Fi或Thread网络与其他支持Matter标准的设备通信,并通过蓝牙或QR码进行配对。飞利浦已经为Hue灯泡提供了支持Matter标准的软件更新。
  • IKEA Tradfri灯泡:这是一款智能灯泡,可以通过Wi-Fi或Thread网络与其他支持Matter标准的设备通信,并通过蓝牙或QR码进行配对。IKEA已经为Tradfri灯泡提供了支持Matter标准的软件更新。
  • 华为HiLink智能插座:这是一款智能插座,可以通过Wi-Fi或Thread网络与其他支持Matter标准的设备通信,并通过蓝牙或QR码进行配对。华为已经为HiLink智能插座提供了支持Matter标准的软件更新。
  • 施耐德Wiser智能开关:这是一款智能开关,可以通过Wi-Fi或Thread网络与其他支持Matter标准的设备通信,并通过蓝牙或QR码进行配对。施耐德已经为Wiser智能开关提供了支持Matter标准的软件更新。

除了这些产品之外,还有许多厂商正在开发或计划开发支持Matter标准的产品,例如LG、索尼、博世等。据预测,到2023年底,将有超过1000种支持Matter标准的智能家居产品上市。

Matter标准在中国

Matter标准虽然得到了众多国际厂商的支持和响应,但在中国市场上,还面临着一些问题和挑战。主要有以下几个方面:

  • 缺乏知名度和认可度:Matter标准作为一个新兴的智能家居连接标准,还没有形成足够的知名度和认可度,很多消费者和开发者对它还不够了解和信任。需要更多的宣传和推广,以及更多的成功案例和用户反馈,来提高Matter标准在中国市场上的影响力和信誉度。
  • 缺乏本土化和适应性:Matter标准虽然是一个开放的标准,但它主要是由西方厂商主导和推动的,可能不够充分地考虑到中国市场的特点和需求。例如,Matter标准目前只支持英文、法文、德文、西班牙文、意大利文、葡萄牙文等语言,而不支持中文等亚洲语言;
  • Matter标准目前只支持Wi-Fi、Thread、Bluetooth Low Energy等网络层协议,而不支持中国广泛使用的NB-IoT、LoRa等网络层协议;
  • Matter标准目前只定义了一些基本的设备类型和属性,而不支持中国智能家居领域中常见的一些设备类型和属性,例如空气净化器、扫地机器人、晾衣架等。需要更多的本土化和适应性工作,来让Matter标准更好地符合中国市场的实际情况和用户需求。
  • 缺乏政策和法规的支持和保障:Matter标准作为一个涉及到数据安全和隐私保护的标准,需要有相应的政策和法规的支持和保障,来规范和监督其在中国市场上的运行和发展。例如,需要明确Matter标准在中国市场上的合法性和合规性

截至本文更新的2023年5月份,国内厂家对于Matter的态度并不积极。中国最大的智能家居厂商小米在过去几年里主要走Wi-Fi和蓝牙Mesh(BLE)方案,对于Zigbee的支持不够积极。而Aqara(绿米)和Yeelight(易来)等智能家居终端厂商在出海产品上则正在积极兼容Matter,国内也在逐渐发布相关产品,但还谈不上“全面拥抱”。Matter在中国大陆地区的路还有很长,其现有的标准无法涵盖国内的智能家居品类,或许需要5年或更长的时间才能够完成普及。



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一叶
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