如何將現(xiàn)有智能家居設(shè)備連接到Matter？

本文作者：Rob Alexander是 Silicon Labs 的Matter首席產(chǎn)品經(jīng)理

隨著Matter的出現(xiàn)，在未來幾年里，改善物聯(lián)網(wǎng)(IoT)連接并實現(xiàn)新應(yīng)用和解決方案的機(jī)會越來越多。Matter是一個應(yīng)用程序?qū)訕?biāo)準(zhǔn)協(xié)議，它允許來自不同供應(yīng)商的不同產(chǎn)品使用其他技術(shù)無縫地協(xié)同工作。

該協(xié)議旨在減少不同制造商之間的碎片化，增強(qiáng)不同供應(yīng)商的智能家居設(shè)備與物聯(lián)網(wǎng)平臺之間的互操作性。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，Matter將使用提供設(shè)備之間互操作性的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)來定義標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用層，而無論底層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議如何。

如果物聯(lián)網(wǎng)公司想要在當(dāng)今不斷發(fā)展的市場中保持領(lǐng)先地位，他們就需要在底層物聯(lián)網(wǎng)無線協(xié)議方面有深入的專業(yè)知識，包括藍(lán)牙、Thread 和Wi-Fi。那么，在不考慮協(xié)議的情況下，如何實現(xiàn)Matter互操作性呢?答案可能在于橋接。

什么是橋接?為什么需要橋接

由于現(xiàn)有的非IP的Zigbee、Z-Wave和其他無線物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的產(chǎn)品基數(shù)很大，無線共存是必要的，而且非常復(fù)雜。目前市場上有超過2100種經(jīng)過認(rèn)證的非 IP 智能家居產(chǎn)品，支持廣泛的應(yīng)用。隨著Matter標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，這些設(shè)備將需要進(jìn)行橋接以確保與新協(xié)議的兼容性。

以國外常見的智能家居產(chǎn)品為例，使用Zigbee或Z-Wave的產(chǎn)品——如Philips Hue燈泡、SmartThings傳感器、Ring報警系統(tǒng)和Ecobee恒溫器等等，它們已經(jīng)在世界各地正在進(jìn)行銷售并在大量用戶家庭中使用，但目前與Matter不兼容。一般來說，將Zigbee和Z-Wave設(shè)備連接到Matter將涉及更新現(xiàn)有集線器或添加支持新協(xié)議的新橋接設(shè)備。

開發(fā)人員需要一種方法將Matter連接到這些設(shè)備，并將當(dāng)今現(xiàn)有的智能家居設(shè)備帶入未來，以便消費(fèi)者可以通過現(xiàn)有產(chǎn)品享受Matter帶來的好處。盡管一些公司可能會選擇在滿足閃存和RAM要求的情況下現(xiàn)場升級他們的終端設(shè)備，但對于物聯(lián)網(wǎng)提供商來說，將現(xiàn)有的傳感器網(wǎng)絡(luò)與Matter網(wǎng)絡(luò)連接起來將是更明智的做法，因為它將為用戶提供更直觀、更輕松便捷的體驗。

值得慶幸的是，越來越多的物聯(lián)網(wǎng)公司計劃推出Matter橋接產(chǎn)品，這些產(chǎn)品將有助于支持已部署Zigbee/Z-Wave產(chǎn)品和使用藍(lán)牙低功耗 (BLE) 進(jìn)行調(diào)試并通過Thread、Wi-Fi 和以太網(wǎng)協(xié)議運(yùn)行的較新的Matter產(chǎn)品。

接下來，讓我們仔細(xì)看看Matter橋接的工作原理。

Matter橋的工作原理

Matter橋的工作原理是將連接擴(kuò)展到Matter結(jié)構(gòu)中的非Matter物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，并允許消費(fèi)者將現(xiàn)有的非Matter設(shè)備(如Zigbee和Z-Wave設(shè)備)與新的Matter設(shè)備一起使用。網(wǎng)橋使用各自的協(xié)議（例如 Zigbee、Z-Wave 或藍(lán)牙）連接到每個設(shè)備，然后將它們之間的消息轉(zhuǎn)換為彼此都能理解的Matter協(xié)議。

因此，當(dāng)一個設(shè)備向另一個設(shè)備發(fā)送消息時，網(wǎng)橋會攔截它，并將其轉(zhuǎn)換為Matter協(xié)議，然后將其發(fā)送到接收設(shè)備。然后，接收設(shè)備將消息轉(zhuǎn)換回自己的協(xié)議，并相應(yīng)地對其進(jìn)行操作。

從本質(zhì)上講，Matter橋充當(dāng)使用不同通信協(xié)議的智能家居設(shè)備之間的中介。它使設(shè)備能夠無縫協(xié)同工作，無論它們使用何種協(xié)議。這對于消費(fèi)者來說尤其重要，因為他們可能擁有來自不同制造商的使用不同協(xié)議的智能家居設(shè)備。

通過物質(zhì)橋，他們可以將所有設(shè)備連接到一個網(wǎng)絡(luò)，并從一個應(yīng)用程序或平臺控制它們。下圖顯示了線程網(wǎng)絡(luò)和物質(zhì)結(jié)構(gòu)之間的連接，以及物質(zhì)到非物質(zhì)網(wǎng)絡(luò)(如Z-Wave/Zigbee)使用橋接設(shè)備的連接。

借助Matter網(wǎng)橋，他們可以將所有設(shè)備連接到一個網(wǎng)絡(luò)，并從一個應(yīng)用程序或平臺控制它們。下圖顯示了Thread網(wǎng)絡(luò)和Matter結(jié)構(gòu)之間的連接，以及Matter與非Matter網(wǎng)絡(luò)（例如使用橋接設(shè)備的Z-Wave/Zigbee）之間的連接。

Matter網(wǎng)橋通過將所有設(shè)備連接到一個網(wǎng)絡(luò)來工作的方式。資料來源：Silicon Labs

Matter over Thread

為了能夠通過 Thread 連接到 Matter，許多智能家居設(shè)備制造商正在構(gòu)建同時支持 Thread 和 Matter 協(xié)議的邊界路由器。這些設(shè)備旨在充當(dāng)基于 Thread 的智能家居設(shè)備和基于 Matter 的設(shè)備之間的路由器，使它們能夠相互通信。

為了能夠連接到Matter over Thread，許多智能家居設(shè)備制造商正在構(gòu)建同時支持Thread和Matter協(xié)議的邊界路由器。這些設(shè)備被設(shè)計成基于Thread的智能家居設(shè)備和基于Matter的設(shè)備之間的路由器，允許它們相互通信。

Thread與其他網(wǎng)橋和集線器的獨(dú)特之處在于它能夠內(nèi)置于其他設(shè)備中，因為它是基于IP的。物聯(lián)網(wǎng)提供商正在構(gòu)建各種硬件設(shè)備，這些硬件設(shè)備將充當(dāng)與Matter兼容的Thread邊界路由器，如智能家居集線器、智能揚(yáng)聲器、智能鎖和智能照明，為用戶提供現(xiàn)有Matter和非Matter設(shè)備之間的無縫互操作性。

總的來說，任何同時支持Thread和 Matter的設(shè)備都有可能充當(dāng)這兩種協(xié)議之間的邊界路由器。隨著Matter 的日益普及，我們很可能會看到越來越多的設(shè)備同時支持Thread和Matter。

此外，可以將Thread Border Router 功能與 Matter Bridge 相結(jié)合，以在單個集線器中支持 Matter Thread 和非Matter設(shè)備。事實上，一些公司已經(jīng)在采取措施使之成為現(xiàn)實。例如，Silicon Labs最近發(fā)布了功能齊全的Unify軟件開發(fā)套件 (SDK)，為Matter到Zigbee和Matter到Z-Wave提供橋接解決方案，并連接到Matter Thread設(shè)備。

該SDK為 Matter to Zigbee、Matter to Z-Wave 和 Matter to Thread 設(shè)備提供橋接解決方案。資料來源：Silicon Labs

Unify SDK是一種軟件網(wǎng)絡(luò)，可簡化物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施開發(fā)，包括基于應(yīng)用處理器的終端產(chǎn)品、網(wǎng)關(guān)、集線器、網(wǎng)橋和接入點。每個Unify SDK組件都實現(xiàn)了一個消息隊列遙測傳輸 (MQTT) 接口，這是一種簡單的消息傳遞協(xié)議，用于基于Dotdot的統(tǒng)一語言。因此，它是用于系統(tǒng)集成的模塊化、可擴(kuò)展、輕量級且定義明確的接口。

盡管Unify SDK本身在Linux上運(yùn)行，但它的架構(gòu)是為了可移植性。Unify-Matter橋接應(yīng)用是Unify SDK的一部分，基于 CSA 的Matter Bridge Application軟件。應(yīng)用在Matter協(xié)議接口上接收Zigbee集群庫 (ZCL) 命令，轉(zhuǎn)換為Unify Controller Language數(shù)據(jù)模型，并發(fā)布到MQTT接口。

改善未來智能家居的連通性

通過使用Thread作為IoT設(shè)備的底層無線協(xié)議并通過邊界路由器添加Matter支持，IoT提供商可以更輕松地創(chuàng)建協(xié)同工作的連接設(shè)備生態(tài)系統(tǒng)。那些沒有原生Matter支持的設(shè)備仍然可以通過Matter橋與Matter進(jìn)行互操作。

這種方法使消費(fèi)者能夠從更廣泛的設(shè)備和制造商中進(jìn)行選擇，同時仍然確保兼容性和易用性。隨著行業(yè)的不斷發(fā)展，我們可以期待看到更多同時支持Thread和Matter的設(shè)備，從而比以往任何時候都更容易創(chuàng)建無縫連接的智能家居體驗。

資料來源：EDN

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