Matter 和 Thread 對(duì)你的智能家居有何意義

　　Matter 1.0 的規(guī)范于終于在本月初正式發(fā)布——總共899 頁。更重要的是，智能家居制造商和軟件制造商現(xiàn)在可以申請(qǐng)這個(gè)交叉兼容標(biāo)準(zhǔn)，讓他們的產(chǎn)品獲得認(rèn)證，然后發(fā)布相關(guān)兼容Matter標(biāo)準(zhǔn)的智能設(shè)備。

　　不過，這對(duì)真正購買和處理這些東西的人來說，意味著什么呢?

　　簡而言之，目前，不多。

　　如果你目前已經(jīng)在使用了很多智能家居設(shè)備，那么其中一些設(shè)備可能很快就會(huì)開始使用 Matter，例如可以通過固件升級(jí)獲得支持。如果你現(xiàn)在決定是否購買某樣?xùn)|西，你可能想等著看它是否可以與 Matter相互兼容。

　　如果某些廠商動(dòng)作快的話，包裝盒上帶有 Matter logo的第一批設(shè)備可能會(huì)在短短一個(gè)月內(nèi)出現(xiàn)。亞馬遜、谷歌、蘋果和三星的 SmartThings 部門都表示，他們已準(zhǔn)備好在可能的情況下更新其核心產(chǎn)品與 Matter 的兼容性。

　　但是，對(duì)于Matter標(biāo)準(zhǔn)的后續(xù)工作還有很多很多，而且這是一個(gè)龐大的標(biāo)準(zhǔn)工作組，試圖在全球最大的跨國公司和深?yuàn)W的微型電路板制造商之間推動(dòng)事情的發(fā)展，其中需要協(xié)調(diào)和平衡的事項(xiàng)及難度不言而喻。

　　Matter

　　什么是 Matter?它是如何誕生的?

　　Matter由以前稱為ZigBee聯(lián)盟的連接標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟(CSA)維護(hù)。ZigBee 是一種 IEEE 802.15.4 規(guī)范，適用于低功耗、低數(shù)據(jù)速率的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。例如，行業(yè)大家熟悉的Phillips 的 Hue 燈泡和集線器、亞馬遜的 Echo 和 Eero 設(shè)備、三星的 SmartThings、耶魯智能鎖和許多小型設(shè)備都在使用該協(xié)議。ZigBee得到了許多制造商的好評(píng)，這也證明了網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的價(jià)值。

　　從這個(gè)基礎(chǔ)開始，CSA以某種方式積累了推動(dòng)人們想要的東西的動(dòng)力，而不僅僅是一個(gè)迭代的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。也就是說，如果我們購買或開發(fā)智能家居設(shè)備，就不必考慮該設(shè)備可以與哪些公司的產(chǎn)品相互兼容的問題，做好自己擅長的就行了。ZigBee聯(lián)盟曾表示，其使命是“簡化制造商的開發(fā)，并改善消費(fèi)者的兼容性”，最初新標(biāo)準(zhǔn)被稱為 CHIP或“基于 IP 的互聯(lián)家庭”。

　　沒過多久，該標(biāo)準(zhǔn)被重命名為 Matter，然后不止一次地被推出發(fā)布。然后，就是我們現(xiàn)在所看到的情況，隨著550名 CSA 成員參與了Matter標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)和“2022 年秋季”發(fā)布目標(biāo)的到來，Matter 小組感到有壓力要發(fā)布一些東西，即使它從最初的承諾中縮減了某些功能。

　　正如大家可能預(yù)想的那樣，當(dāng)超過 250家以前孤立的公司開始合作做某件事時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)很多錯(cuò)誤和問題，這些都需要去協(xié)調(diào)和解決。但是，總不能一直拖著是吧，于是Matter 1.0版本總有點(diǎn)“趕鴨子上架”的味道，肯定不會(huì)那么完美。

　　Matter 1.0版本，詳情參見：https://csa-iot.org/wp-content/uploads/2022/10/22-27349-001_Matter-1.0-Core-Specification76.pdf

　　可能有的人覺得 Matter 只是一個(gè)新的 ZigBee，但請(qǐng)并非如此!

　　Matter 是一種互操作性標(biāo)準(zhǔn)，為設(shè)備提供了許多連接選項(xiàng)。在 Matter 下，設(shè)備可以通過標(biāo)準(zhǔn) Wi-Fi、以太網(wǎng)、低功耗藍(lán)牙或 Thread(另一個(gè) IEEE 802.15.4 標(biāo)準(zhǔn))相互通信，等下會(huì)對(duì)Thread做介紹。

　　如果用戶已經(jīng)使用 ZigBee 或 Z-Wave 建立了一個(gè)廣泛的家庭網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，其可能仍然適合 Matter 網(wǎng)絡(luò)。集線器制造商正在逐步宣布固件更新以實(shí)現(xiàn) Matter 兼容性，從而使它們能夠充當(dāng)其網(wǎng)絡(luò)與 Matter-ready 控制器和設(shè)備之間的橋梁。在更名為 CSA 之前，ZigBee 聯(lián)盟宣布將與 Thread Group合作創(chuàng)建兼容的應(yīng)用層。

　　Matter 實(shí)際上為智能家居帶來了什么?

　　現(xiàn)在，對(duì)于許多用戶而言，可能什么都沒有，因?yàn)槭袌錾蠜]有多少設(shè)備經(jīng)過官方認(rèn)證。

　　理想的情況是，無論你的網(wǎng)絡(luò)是如何設(shè)置的，無論你的設(shè)備使用什么連接，以及你喜歡哪個(gè)“控制器”——亞馬遜的 Alexa、谷歌助手、蘋果的 Home、三星 SmartThings，或者如果你是發(fā)燒友，還可以使用 Home Assistant、HomeSeer 、Habitat 或其他非大型企業(yè)選項(xiàng)，前提是你的智能家居設(shè)備至少可以互相看到并提供一些基本功能。

　　如果用戶購買了帶有 Matter 標(biāo)志的新智能鎖，則無需通過類似Google Home 為其使用 Android系統(tǒng)的家人完成繁重的設(shè)置過程，然后再通過 HomeKit 為自己的 iPhone 完成設(shè)置過程。即使該用戶稍后將整個(gè)家庭切換到 Alexa 控制，他的 Echo 揚(yáng)聲器和 Alexa 應(yīng)用程序仍然應(yīng)該能夠查看、設(shè)置和(理想情況下)操作這款新購買的支持Matter的智能鎖。

　　聽起來是不是很完美呀~

　　此外，Matter 還允許多個(gè)智能家居控制器，而不僅僅是更容易切換。每個(gè)經(jīng)過Matter認(rèn)證的設(shè)備必須支持至少5個(gè)“fabric”或Matter配置。所以在前面的例子中，iPhone/ android的分離組合可以各自訪問多個(gè)設(shè)備，即使其中一些設(shè)備為一個(gè)控制器或另一個(gè)控制器提供更多功能。

　　所以有了 Matter，一切都可以在所有平臺(tái)上自由運(yùn)行，沒有任何問題嗎?

　　但先不要高興的太早。在1.0階段有很多需要注意的地方。

　　首先，1.0 規(guī)范僅涵蓋相對(duì)簡單的智能設(shè)備，如燈泡和開關(guān);智能插座和鎖;基本傳感器;百葉窗、窗簾和車庫門的控制器;暖通空調(diào)控制器;最重要的是，網(wǎng)關(guān)和集線器。但與安全攝像頭、門鈴、揚(yáng)聲器以及更先進(jìn)的傳感器和設(shè)備等項(xiàng)目的兼容性將在以后的規(guī)范中出現(xiàn)。

　　最重要的是，Matter 并不意味著完全兼容所有系統(tǒng)。也就是說，用戶幾乎可以肯定無法通過 Google Home 訪問 Amazon Echo 揚(yáng)聲器的所有功能，盡管可以調(diào)整其音量，并且它可以作為一個(gè)“邊界路由器”，從谷歌設(shè)備在Thread網(wǎng)絡(luò)中傳遞消息。同樣，谷歌Nest恒溫器無法通過Alexa或蘋果Home應(yīng)用程序提供同樣的體驗(yàn)，但這些應(yīng)用程序可能能夠?qū)⒑銣仄鬟B接到網(wǎng)絡(luò)上，并可能調(diào)高或調(diào)低溫度。

　　Matter 會(huì)將我所有的設(shè)備放到更廣泛的互聯(lián)網(wǎng)上嗎?它可以離線工作嗎?

　　Matter設(shè)備不是必須與云連接才能工作。Matter 的核心目標(biāo)剛好相反。它為用戶家中的每臺(tái)設(shè)備分配自己的 IPv6 地址，但這些地址僅適用于本地網(wǎng)絡(luò)。設(shè)備之間的通信發(fā)生在本地網(wǎng)絡(luò)上并且是加密的。如果用戶的 互聯(lián)網(wǎng)連接中斷，本地 Matter 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該仍然具有一些基本功能。

　　這也適用于企業(yè)已經(jīng)倒閉或云服務(wù)停止支持的設(shè)備。如果這些設(shè)備通過了 Matter 認(rèn)證，那么無論其制造商的服務(wù)器是否啟動(dòng)并運(yùn)行，它們都應(yīng)該可以在某種程度上進(jìn)行訪問。這對(duì)于智能家居行業(yè)尤為關(guān)鍵，咋們已經(jīng)目睹了太多智能家居企業(yè)倒閉的案例，然后其之前的產(chǎn)品就變成了磚塊。

　　除此之外，還取決于用戶所使用的控制器。在許多新聞報(bào)道中，以及在整個(gè) Matter 的新聞稿和文檔中，都非常關(guān)注四大智能家居平臺(tái)：Amazon Alexa、Google Home/Assistant、Apple Home/HomeKit 和 Samsung/SmartThings。這些公司的手機(jī)、揚(yáng)聲器、集線器和其他設(shè)備在 Matter 術(shù)語中都屬于“控制器”。這些控制器中的大多數(shù)幾乎都需要連接到更廣泛的互聯(lián)網(wǎng)，從而使用戶設(shè)備可以遠(yuǎn)程使用。

　　因此，盡管 Matter 的通信都發(fā)生在本地網(wǎng)絡(luò)上——包括設(shè)備、集線器、線程邊界路由器和控制器——但控制器仍然可以調(diào)用云服務(wù)器并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在云服務(wù)器上。

　　Thread

　　好了，接下來我們?cè)谠賮砹牧腡hread。

　　Thread是由三星、Nest、ARM、Big Ass Fans、飛思卡爾和Silicon Labs公司聯(lián)合推出， 是一種基于IP的無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，主要用來連接家里的智能產(chǎn)品。

　　我們比較常用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有 WiFi、藍(lán)牙、ZigBee、Z-Wave，不過都有些不足：

　　WiFi的功耗比較大，適合傳輸大量的數(shù)據(jù);

　　藍(lán)牙功耗比較低，但還存在多版本并存的混亂局面，且不支持IPv6;

　　ZigBee技術(shù)比較復(fù)雜，研發(fā)成本高;

　　Z-Wave則由所屬企業(yè)主導(dǎo)，影響力較Zigbee小

　　因此，Thread 作為新的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，它似乎是對(duì) ZigBee 和 Z-Wave 等網(wǎng)格技術(shù)的有用升級(jí)，盡管到目前為止只有制造商獲得了一些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

　　但這不重要。用戶可以使用僅通過 Wi-Fi、以太網(wǎng)、藍(lán)牙和具有 Matter 兼容集線器的現(xiàn)有網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)連接的設(shè)備來運(yùn)行家庭，并且我們會(huì)看到 Matter 的所有交叉兼容性優(yōu)勢。

　　Thread 不是 Google 在十年前收購該公司后推出的某種 Nest 產(chǎn)品嗎?

　　好問題!谷歌在 2014 年與三星、芯片技術(shù)公司 ARM 和其他公司合作推動(dòng) Thread，這是 Nest 為自己的互連設(shè)備開發(fā)的技術(shù)。谷歌在 2015 年向 Nest 設(shè)備推送了更新，為它們提供了“Nest Weave”，這是一種基于Thread的第三方設(shè)備與 Nest 設(shè)備交互的方式。即使在那時(shí)，Thread 也被吹捧為一種明確設(shè)計(jì)為讓更多設(shè)備協(xié)同工作的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。

　　不過需要注意的是，Google 自己的基于 Thread 的“Works with Nest”生態(tài)系統(tǒng)最終并沒有如此開放。

　　上圖顯示了Thread 如何在 Matter 驅(qū)動(dòng)的智能家居中工作

　　那么為什么 Thread 對(duì) Matter 如此重要?

　　Thread 是 Matter 中的一流協(xié)議，原因如下：

　　Thread 接收在其網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)南�息，并盡早通過本地網(wǎng)絡(luò)傳遞它們。Thread 網(wǎng)絡(luò)不必對(duì)可能用來發(fā)送或接收消息的每個(gè)設(shè)備都有強(qiáng)信號(hào)。這減少了網(wǎng)狀流量，使網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)更可靠，并可能降低網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)硬件的成本。

　　Thread 網(wǎng)絡(luò)上的每臺(tái)設(shè)備都會(huì)獲得一個(gè) IP 地址，這使得設(shè)備可以更輕松地將數(shù)據(jù)廣播到本地網(wǎng)絡(luò)或(可選)云，而無需內(nèi)置 Wi-Fi。

　　TCP 是 Thread 連接的必需元素，允許更輕松地更新設(shè)備的安全性和功能。

　　設(shè)備不能隨意加入Thread網(wǎng)絡(luò)，除非它們已獲得網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備(如手機(jī)或控制器)的授權(quán)，必須使用 AES-128 加密進(jìn)行通信，并且不傳遞或持有網(wǎng)絡(luò)密鑰。

　　Thread還提供了無單點(diǎn)故障的自我修復(fù)功能和解決干擾的擴(kuò)頻能力，例如競爭 Wi-Fi 信道。

　　Thread 與 ZigBee 或其他網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)并不完全不同：它也是低功耗的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，也適用于 802.11 標(biāo)準(zhǔn)，并且覆蓋范圍大致相同(200-300 米)。而 Thread 支持的最大設(shè)備數(shù)量為 250，連ZigBee 理論值 65000 的零頭都不到。

　　但 Thread 更符合 Matter 的智能家居愿景，智能家居可以由幾個(gè)不同的人控制。Apple 甚至發(fā)布了首批不兼容 Google Thread 的設(shè)備之一HomePod Mini，它充當(dāng)“邊界路由器”，將消息推送到本地網(wǎng)絡(luò)上，用于小型、低能耗的 Thread 設(shè)備，并擴(kuò)展了網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。

　　設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)

　　Matter 是開源的嗎? Thread呢?

　　Matter是，看在 GitHub 上獲取相關(guān)信息。作為具有深厚 Google 根基的產(chǎn)品，Thread 有一個(gè)"open source implementation"表親OpenThread。

　　我的設(shè)備可以升級(jí)到與Matter一起工作嗎?

　　視情況而定。

　　如果開發(fā)者同意許可協(xié)議，那么Matter的SDK和許可是免費(fèi)的，所以如果設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)某種程度的安全網(wǎng)絡(luò)，那么實(shí)現(xiàn)Matter的成本通常是以人小時(shí)和代碼為單位的。例如，Belkin在8月份發(fā)布了一款Wemo智能交換機(jī)，它與Thread網(wǎng)絡(luò)合作，以擴(kuò)展藍(lán)牙以外的范圍。但它只適用于Wemo自己的應(yīng)用程序和蘋果的HomeKit，不會(huì)更新以支持Matter。

　　已經(jīng)包含ZigBee內(nèi)部組件的設(shè)備更有可能也能在Thread上工作，那些已經(jīng)致力于Matter兼容的大公司的設(shè)備也一樣，包括亞馬遜、谷歌、三星、 Phillips Hue (Signify) 、Eve、GE Lighting、LG、Schlage、Arlo和Aqara等等。

　　如果我的設(shè)備和 Matter不兼容會(huì)怎么樣?

　　如果用戶用的是亞馬遜Alexa、谷歌Home/Assistant、蘋果Home/HomeKit或三星SmartThings等常見控制器，而這些設(shè)備與它們兼容，用戶不需要做任何事情。當(dāng)將Matter部署到用戶的控制器、集線器和其他設(shè)備時(shí)，他的設(shè)備仍然可以工作。

　　Matter的目標(biāo)更多地是簡化未來設(shè)備的設(shè)置和互連，而不是賦予現(xiàn)有設(shè)備新的功能。但它可以讓你的一些設(shè)備更容易設(shè)置和訪問一個(gè)新的控制器。

　　不過，Matter也做了一些加密機(jī)制。分布式合規(guī)分類賬(DCL)是Matter如何確保加入你的網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備真的是他們認(rèn)證的授權(quán)設(shè)備。但除了智能家居設(shè)備制造商或軟件開發(fā)人員，用戶無需關(guān)注這一點(diǎn)。

　　難道就沒有“一個(gè)通用標(biāo)準(zhǔn)”了嗎?

　　這當(dāng)然不是不可能。

　　這個(gè)新標(biāo)準(zhǔn)真的帶來更開放、更少碎片化嗎?

　　這是一個(gè)很好的問題，也是一個(gè)很好的結(jié)束點(diǎn)。如果ZigBee、Wi-Fi 和低功耗藍(lán)牙已成為智能家居連接的實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)，并且大型科技智能家居控制器公司已決定尊重彼此的網(wǎng)絡(luò)和控制，那么 Matter 可能不會(huì)那么重要。對(duì)于希望全面重啟連接的愛好者來說，其縮減的、時(shí)間緊迫的 1.0 版本可能不會(huì)令人失望。

　　這是一個(gè)很好的問題，也是一個(gè)很好的結(jié)尾。如果ZigBee、Wi-Fi和低能耗藍(lán)牙已經(jīng)成為智能家居連接的實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)，并且大型科技智能家居控制器公司決心尊重彼此的網(wǎng)絡(luò)和控制，Matter可能就不會(huì)那么吸引人了——甚至沒有必要。而且它的縮減版、時(shí)間緊迫的1.0版本可能不會(huì)讓那些希望全面重啟連通性的熱衷者失望。

　　但隨著這些公司推進(jìn)自己的智能家居計(jì)劃，讓大型智能家居品牌加上550多家其他公司就一個(gè)基本的通用連接標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成一致，只會(huì)變得更加必要。

　　亞馬遜正在積極推動(dòng)其現(xiàn)有和未來產(chǎn)品的Matter和Thread連接，但它也在努力為用戶家里的每一件產(chǎn)品創(chuàng)建自己的“環(huán)境智能”。谷歌基本上把它的Thread工作捐贈(zèng)給了Matter聯(lián)盟，但它正在其生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)創(chuàng)建“智能集群”。蘋果和三星還沒有推出他們自己的學(xué)習(xí)系統(tǒng)，但大家都認(rèn)為它們正在開發(fā)中。