今年5月,CSA联盟发布了最新的Matter 1.3版本,为Matter生态圈带来了更多参与者。从CSA联盟官方数据来看,目前已有超过675家公司加入,将近1800个各式各样的智能家居平台、产品以及应用程序获得了Matter的认证资质。

Matter标准由连接标准联盟(Connectivity Standards Alliance,CSA)制定、认证和推广,是基于互联网协议(IP)的智能家居开源标准。自2022年10月推出以来,在近两年时间里引发了物联网(IoT)和智能家居业内的广泛关注。

Matter协议的推出旨在解决智能家居设备之间的互操作性问题,提供一个统一的、开放的、安全的智能家居生态系统。对于普通消费者来说,Matter最大的意义在于让智能家居产业走出“围城”,允许来自不同品牌的智能设备能够轻松且安全地相互“对话”,从而实现互联互通。

对于物联网企业来说,Matter更是颠覆了以往的产品开发和营销方式。Matter协议的推广和应用,将有助于降低跨品牌设备之间的互操作性成本,使得智能家居设备更加易于开发和构建、配置和使用,同时提高设备的安全性和可靠性。

2023年10月,Matter在1.2版更新中拓展了对洗衣机、冰箱、洗碗机、房间空调、扫地机器人、空气质量传感器、空气净化器、烟雾/一氧化碳警报器和风扇等九种新设备类型的支持。除了支持新的设备类型,Matter 1.2还增加了一些新功能,对现有产品类别进行了修订和扩展,同时对现有技术规范、SDK、认证政策和测试工具进行了重要的改进。

Matter 1.3带来了哪些更新?

今年5月,CSA联盟又发布了最新的Matter 1.3版本,一系列重要的更新和新增功能主要包括:

新增对用水和能源管理设备的支持——

能源管理:新增了能源报告功能,允许设备实时报告如瞬时功率、电压、电流等测量值,以及一段时间内的能耗或发电量。

电动汽车供电设备(EVSE):支持新的能源中心设备,允许用户控制车辆充电的方式和时间,优化充电过程。

用水管理:增加了对漏水探测器、冻结探测器、雨量传感器和可控水阀的支持,帮助用户监控和管理家庭用水。

新增主要家电类型——

微波炉:支持控制烹饪时间、功率水平和操作模式,以及接收完成操作的通知。

烤箱:支持多种烤箱的单独控制,包括操作模式和温度设置。

炉灶:支持远程访问和控制,包括温度控制和测量。

抽油烟机:支持控制灯光和风扇,以及监控过滤材料状态。

干衣机:增加了对干衣机的支持,允许用户设置烘干模式和目标温度,以及接收通知。

增强了媒体设备的娱乐体验和智能家居管理功能——

Matter Casting媒体播放器/电视:提升了电视机的功能,包括推送消息和对话框的支持、投屏初始化的增强等。

其他新特性和核心改进——

场景支持:允许用户通过一个命令触发多个设备的设置,快速达成所需状态。

批处理命令:减少执行命令间的延迟,提供更同步的体验。

改进的网络配置流程:提高配置成功率,实现更便于调试的连接错误报告。

事件时间戳同步功能:即使单个设备不支持时间同步,也能实现跨设备的事件时间戳同步。

延长了信标周期:提供更大的时间窗口,方便用户设备的首次配网。

功能集的修订:包括基本信息、频道、门锁、常规诊断、媒体播放、网络配置、电源和恒温器等功能集的修订。

新版本的发布,为Matter生态圈带来了更多参与者。从CSA联盟官方数据来看,目前已有超过675家公司加入,将近1800个各式各样的智能家居平台、产品以及应用程序获得了Matter的认证资质。

Matter普及情况如何?

那么Matter在IoT芯片方案和终端产品上的普及情况,是否达到了预期效果?哪些技术和应用值得特别关注?又有哪些阻碍亟待突破?《电子工程专辑》就行业最关心的这些问题,采访了芯科科技(Silicon Labs)首席产品经理Rob Alexander。

芯科科技首席产品经理Rob Alexander

Rob认为,在认证产品数量方面,Matter一直在迅速发展,因为现在许多用户家中已经引入Matter网络。根据Matter 1.2发布时的数据,截至2023年10月,非会员下载Matter标准技术规范的次数已超过23,660次,已认证的产品和软件达到1,850款。

“这些都是非常令人欣喜的数据,说明Matter确实得到了全球业界的广泛关注,而且我们相信这些数据自Matter 1.2发布以来又有了大幅提升。”Rob说道。

此外,网络中心(hub)和语音助手等关键的生态系统设备已经通过无线软件更新实现了对Matter的支持。事实上,亚马逊已经在1亿多台Echo和Eero设备中添加了Matter功能。

Rob预计随着Matter 1.3新标准版本的发布,CSA联盟和参与Matter生态的企业也正在投入时间和资源来集成、测试和向市场部署这些新功能和新设备。未来,随着在更新版本中增加对更多设备类型的支持,Matter有望实现对智能家居等物联网生态系统更广泛的覆盖。

让更多人体验到Matter的好

目前CSA联盟并没有任何强制要求所有物联网产品满足Matter规范,所以除了拥有整套大厂产品(如Philips Hue、Samsung、Google、Amazon等)的消费者,此前其他人并无法体验到“智能家居全家桶”的好处。

这个时候,桥接技术的存在就显得更加重要。

对桥接器平台(Matter Bridge)的支持是Matter最大特色之一,也是实现无需网关或中枢设备直连的关键。这项功能可以将非Matter设备桥接到Matter网络,使非Matter网络(如Zigbee、Z-Wave等)与Matter网络的互操作更简单、更稳定,让更多用户体验到Matter的优势。

基于在底层Matter物联网无线协议(包括蓝牙、Thread和Wi-Fi)方面的专业知识,芯科科技不仅支持桥接新的Matter产品,还推出了支持现有和已部署Zigbee/Z-Wave产品的桥接产品。

据Rob介绍,芯科科技面向Matter的Unify SDK软件开发平台可为开发人员提供将Matter桥接到其他物联网平台(包括Zigbee和Z-Wave)所需的环境和工具,Matter桥接设备可使用Unify SDK在Matter和Zigbee/Z-Wave网络设备之间进行协议转换。

“这些解决方案将支持开发人员简化开发,使他们的产品能够与Matter和所有主要的智能设备生态系统连接起来。”Rob说道,“这样消费者可以在使用新的Matter设备的同时,继续使用现有的非Matter设备,实现更加无缝的用户体验。”

此外越来越多的视频需求,让摄像头成为了最受欢迎的物联网设备之一。数据显示,全球智能家居安防摄像头市场预计将以16%的复合年增长率增长,到2026年将达到104亿美元。除了无线安防摄像头,如今的智能门锁上也开始大量搭载摄像头,融合了可视门铃的功能,不但能远程查看门外情况,一些高端产品还可以实现门锁与手机的远程视频对话。

据透露,CSA联盟目前正在开发对视频摄像头的集成,芯科科技也在支持这项工作,并已开发出SiWx917产品,以满足Matter和其他应用中电池供电摄像头的需求。

无线协议之间实现和平共处

智能家居领域有着繁多的无线连接协议,Wi-Fi、蓝牙、Z-Wave……其中Zigbee 和 Thread是很多设备的首选无线连接协议,但在对比两者时,Thread 显然具有其独特的优势。最显著的优点就是 Thread 能确保来自不同制造商的设备之间的互通性,而 Zigbee 往往限制设备只在特定品牌的网关内运作,这无疑给消费者的设备选择带来了一些限制。

曾经有人认为,Thread将逐渐取代Zigbee成为更主要的智能家居协议,直到Matter的出现,才给采用Zigbee的厂商带来了曙光。

Rob认为,Zigbee和Thread各有特点和优势,针对不同的应用场景和需求发挥着关键的作用。Matter是一项实现智能家居互联互通的革命性创新技术,所以它对于Zigbee、Z-Wave等非Matter设备都一视同仁,可以通过桥接设备将这些设备纳入Matter网络结构中,实现更广泛的互联互通。

“芯科科技深度参与了Matter标准的制定,是Matter代码贡献量最大的半导体厂商。” Rob表示,“我们可为Matter提供涵盖多种无线连接协议的完整硬件和软件解决方案,支持Matter over Wi-Fi、Matter over Thread,以及Matter到Zigbee和Z-Wave的桥接。”

除了提供解决方案,芯科科技还为客户提供Matter认证的支持。通过与芯科科技合作开发Matter设备,可以获得针对Thread、Wi-Fi和低功耗蓝牙进行了预先认证的芯片,这有助于在开发过程中为Matter认证制定计划。

Rob还指出,芯科科技的工程师可以在产品开发周期中提供建议和指导,帮助客户获得一致的结果,并且更轻松地满足Matter规范的要求。

“尤其是在代码、工具和开发套件上,芯科科技可以为设备制造商提供全面的支持。”他补充道,例如Simplicity Studio开发工具套件可以提供完整的开发环境,包括软件和硬件配置工具,行业标准的代码编辑器、编译器和调试器等。

此外,芯科科技还发布了Matter开发之旅(Development Journey)工具,可以提供开发所需的工具、文档、硬件和专家支持,从而全面助力Matter设备的开发。

芯科科技的产品布局

随着Matter逐步增加对新设备类型的支持和新功能,以及不断优化用户体验,打造出与不断演进的Matter标准适配的产品显得尤为重要,因为消费者都希望希望自己的Matter设备不会在几年后就变得过时或缺乏安全保障。

这正是芯科科技推出最新xG26系列产品的意义所在,该系列包括多协议MG26 SoC、低功耗蓝牙(Bluetooth LE)BG26 SoC和PG26 MCU。这三款产品最大的特点是闪存和RAM容量、GPIO引脚数量是芯科科技其他多协议产品(如xG24)的两倍,可配置高达3200 KB的闪存和512 KB的RAM,这意味着设备制造商可以将其与两倍的外围设备相连接,用更好的系统集成来满足未来物联网的需求,适合如智能家居、智慧城市和工业等要求严苛的新型Matter应用。

xG26用例和目标应用(来源:芯科科技)

“MG26是迄今为止最先进的支持Matter标准的多协议无线SoC,适用于Matter、OpenThread和Zigbee协议的网状物联网无线连接,可用于智能家居、照明和楼宇自动化产品。” Rob指出,凭借高性能2.4 GHz射频、低电流消耗、AI/ML硬件加速器和Secure Vault™安全套件等关键功能,物联网设备制造商可以创建智能、稳健、节能的产品,抵御远程和本地网络攻击。

MG26还为Matter over Thread提供了动态裕量。目标应用包括网关和集线器、LED照明、开关、传感器、门锁、玻璃破碎检测、预测性维护、唤醒词检测等。

MG26/BG26 block diagram(来源:芯科科技)

BG26蓝牙SoC使用低功耗蓝牙和蓝牙网状网络实现物联网无线连接,适用于智能家居、照明和便携式医疗产品。其拥有和MG26一样的高性能射频、低能耗、内置AI/ML硬件加速器、大内存和闪存等特点,目标应用包括网关/集线器、传感器、开关、门锁、智能插头、LED照明、灯具、血糖仪和脉搏血氧计。

PG26 block diagram(来源:芯科科技)

PG26 32位MCU产品则是与xG26无线SoC平台在软件上兼容的MCU单品,主要用于各种低功耗、高性能嵌入式物联网应用。

PG26PG系列其他产品的比较(来源:芯科科技)

此外,芯科科技还推出了SiWx915和SiWx917 Wi-Fi 6+蓝牙组合SoC,在低功耗单芯片SoC上提供了对Matter over Wi-Fi的支持。

Rob表示,针对不同类型终端产品的开发选型,芯科科技的Matter开发之旅工具可以提供指导,不仅如此,该工具还可以为整个开发过程提供逐步指导和专家建议。

MG26 和 BG26 SoC与前几代产品的比较(来源:芯科科技)

Matter普及任重道远,芯科科技不遗余力

目前业界已经达成共识, Matter 就是解决智能家居中重大互操作性问题的最佳解决方案。但最大的问题仍是设备之间还不能无缝协作,这也是Matter在智能家居中普及的最大障碍。

Rob认为, 要想实现不同生态系统的完全融合,毫无疑问会需要较长的时间,不过在这方面Matter已经取得了一些不错的进展。举例来说,三星和谷歌开始互相配合,“我们在不同的家庭智能网络中,可以从三星Smart Things APP或Google Home APP上互选对方的一些传感器和设备,大家能够很方便地互联互通。”

不过在中国,尽管很多智能家居制造商已经投身于 Matter 协议并取得了相应的认证,但它们在国内的表现似乎并不如在海外市场那样活跃。例如小米和华为,至今尚未有公布支持 Matter 协议的产品线或推广计划。

对此Rob解释了其中原因,“中国的智能家居物联网集成,往往更多地由全系统集成商来完成。在新的智能家居技术展示出其明显的优势、可靠性和持久性之后,安装商、系统集成商、制造商才会采用,这通常会造成新技术延后一段时间才被采用。”

总的来说,Rob认为Matter在中国仍处于早期采用阶段,但随着产品认证数量的增加,其已显示出强劲的发展势头。预计随着Matter在国内市场继续展示其可行性,系统厂商将看到采用这种既可用于国内市场,也可用于国外市场的技术所带来的好处。

作为CSA联盟的核心成员之一,芯科科技一直不遗余力地推动和实现基于Matter的智能家居生态系统融合,并在多个方面为此提供了支持。据悉,芯科科技在波士顿办公室开设了一个Connectivity Lab(“连接实验室”),可模拟现代智能家居场景,其中包括一系列的物联网设备、应用软件、生态系统和网络,为开发人员提供了在包含各种协议和设备品牌的真实场景中测试其Matter原型产品的环境。

此外,对于最新发布的Matter 1.3,芯科科技已经在自己的Silicon Labs Matter Github中支持Matter 1.3规范,并将在今年6月在其新SDK中以扩展方式加入对Matter 1.3规范的支持。

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