Matter 智能家居标准：它是什么？
您是否正在寻找一种通用技术来进入智能家居市场？智能家居自动化标准 Matter 简化了产品开发并增加了可以使用您的解决方案的最终用户数量。借助 Matter，任何智能家居制造商都可以打造出完美融入最终用户智能家居生态系统的产品。
在本篇博文中深入了解 Matter 为何具有如此大的突破以及它如何使家庭自动化开发人员和客户受益。
物质是什么？
智能家居市场正在快速增长，越来越多的家庭采用联网设备来实现家庭自动化。然而，物联网设备通常采用不同的通信协议，这大大阻碍了智能家居系统内的互操作性。
Matter 智能家居协议旨在解决这一难题，它为智能家居设备提供了一种通用的开源解决方案，使它们能够相互通信，不受制造商的限制。该协议使用户能够通过将兼容 Matter 的设备连接到他们的网络来更轻松地设置他们的智能家居系统，而无需进行复杂的设置过程。
Matter 实现了互操作性，确保不同类型的设备可以通过一个应用程序无缝协作。此外，Matter 具有很高的数据安全性，因为它使用端到端加密来保护设备之间的通信。这种统一可以缩短众多制造商的上市时间，并扩展最终用户智能家居系统的设备选项。
Matter 由连接标准联盟 (CSA) 创建，具体来说，是由谷歌、亚马逊和苹果组成的联盟创建的，旨在简化家庭自动化公司的产品开发并增加更积极的用户体验。他们于 2022 年 11 月推出了该产品，此后一直在不断改进。
智能家居平台的 Matter 协议 - CTA
物质是如何运作的？
Matter 标准是使用无线通信协议的设备的应用层。该标准基于 IPv6 构建，使用 UDP 和 TCP 进行数据传输。由于 IP 是客户在家中使用的最常见网络层，因此 Matter 已成为智能家居行业的最佳解决方案。该标准基于零信任架构运行，即高级加密标准 (AES) 128，以保护用户数据免受网络攻击，确保网状网络中的所有设备都能进行安全的 OTA 更新。Matter 可通过 Wi-Fi、Thread 通信协议和以太网运行。
智能家居行业的 Matter 协议 - Matter 如何运作
Matter 与其他通信协议
为了让您清楚地了解智能家居行业为何需要 Matter，我们将介绍设备制造商使用的最流行的通信协议的特点。让我们回顾一下它们的主要优点和缺点，看看为什么 Matter 可能是您的家庭自动化业务的最佳解决方案。
Zigbee 协议
Zigbee 通信协议由专注于制定物联网产品标准的 Zigbee 联盟 (现称为 CSA) 创建，该协议基于 IEEE 802.15.4 标准，并在 2.4GHz 频率范围内建立设备之间的通信。Zigbee 的数据传输速率为 250 kbps，使其能够保持低能耗，这对于电池供电的设备至关重要。Zigbee 的工作距离从 10 米到 100 米不等。但是，该协议的高频范围阻碍了它到达放置在用户家中不同房间的长距离设备。该协议在 AES128 安全标准上运行，可确保可靠的数据加密。在 Zigbee 更新到 3.0 之前，Zigbee 设备无法互操作。如今，借助 Zigbee 3.0，用户可以充分利用他们的 Zigbee 设备网络，它统一了所有 Zigbee 产品并使它们可以互操作。
Z-Wave
Z-Wave 工作在 800-900MHz 频率范围内，可确保室内数据传输的低延迟。Z-Wave 设备建立强大的连接，创建稳定工作的网状网络。Z-Wave 协议以 100 kbps 的速率传输数据，最大距离为 100 米。由于数据传输速率低，该协议具有显著的能源效率。与 Zigbee 类似，Z-Wave 遵循 AES128 加密标准。除此之外，Z-Wave 还有一个额外的安全层，可保护用户产品免受 DDOS 攻击。
低功耗蓝牙 (BLE)
低功耗蓝牙旨在改善需要超低功耗的物联网设备的运行，因为它在 2.4 GHz 范围内运行。BLE 使产品能够运行数年，从而节省电池容量。支持 BLE 的设备在每次数据传输会话后都会恢复到睡眠模式。这使得 BLE 成为需要长时间运行而无需干预其工作的设备的用户的正确选择。作为低功耗的一部分，用户需要注意 BLE 只能处理少量数据。
Thread
Thread 通信协议是一种开源、低功耗、基于 IPv6 的解决方案。使用 IPv6，由于 IP 协议的地址可扩展性，它允许用户将大量设备连接到他们的智能家居系统。同时，IPv6 可确保自动地址分配，这意味着用户无需手动配置设备通信。Thread 的安全设置仅向授权设备提供连接访问。Thread 的高覆盖范围允许用户创建小型和大型网状网络。除了低功耗之外，Thread 协议还支持与支持 IPv6 的设备进行通信。尽管 Thread 不通过 Wi-Fi 运行，但 Thread 边界路由器允许用户将其设备连接到 Wi-Fi 网络。
互操作性问题或者是什么让 Matter 与众不同？
如果用户想要设置由 Zigbee 和 Z-Wave 设备组成的智能家居系统，该怎么办？例如，他们购买了 Zigbee 智能烟雾探测器和 Z-Wave 智能门锁，计划将它们连接并配置为协同工作。不幸的是，这些协议无法互操作。它们之间通信的唯一方式是通过网关。这种不兼容性是由它们工作的频率范围不同造成的。
Matter 是智能家居系统的统一点，允许使用不同通信协议的设备实现互操作。但是，Z-Wave 设备是个例外。虽然 Zigbee 推出了 Zigbee IP（可在 IP 上运行的 Zigbee 协议的更新版本），但 Z-Wave 不提供这样的选项。这意味着 Zigbee IP 设备可以与在基于 IP 的网络内运行的设备通信，因为 Matter 是基于 IPv6 构建的。尽管 CSA 已经分享了其未来为 Z-Wave 设备提供 Matter 支持的计划，但目前还没有明确而简单的方法来实现这一点。最有可能的是，想要将 Z-Wave 设备集成到家庭自动化系统中的用户将使用特定的网关将这些设备连接到运行 IP 通信协议的设备。
Matter 有哪些好处？
Matter 智能家居标准是一种强大的通信协议，可以在很多方面让事情变得顺利。以下是智能家居软件开发商和硬件提供商可以从 Matter 中受益的方式：
易于使用。如果智能家居系统与 Matter 配合使用，用户更有可能享受智能家居系统。该标准将用户家中的设备统一起来，从而减少设备性能问题。此外，用户不需要使用大量应用程序来管理他们的家庭自动化系统。Matter 允许使用一个应用程序只需单击几下 即可控制用户的物联网设备。
多管理功能。新的智能家居标准还致力于让家庭使用家庭自动化系统更加方便。无论家庭规模如何，每个成员都可以通过安装在智能手机上的应用程序访问 Matter 认证的设备。这意味着 Matter 产品可以通过多个应用程序进行控制。此外，每个用户都可以配置他们需要保持连接的设备。
丰富的产品选择。得益于 Matter，用户无需选择具有特定通信协议的产品来适应他们的智能家居系统。Matter 使他们能够选择自己喜欢的设备，而不必担心产品是否与系统中的其他设备兼容。他们可以放心购买亚马逊智能扬声器、谷歌恒温器和苹果灯泡——系统将顺利运行。
具有成本效益的产品开发。由于 Matter 是一个开源标准，因此智能家居产品开发人员无需支付任何使用费即可使用它。
更快的创新。Matter 为智能家居市场提供了新的发展可能性。通过创建支持 Matter 的产品，科技公司可以增加为其智能家居系统购买其产品的客户数量。通过这种方式，Matter 支持能够与亚马逊和苹果等智能家居科技巨头相媲美的小型企业。
如您所见，Matter 是一项革命性的技术，它改善了用户体验并促进了智能家居行业的发展。设计家庭自动化解决方案的技术爱好者终于可以大展身手，充分发挥他们的潜力。
智能家居行业的 Matter 协议 - Matter 的优势
哪些设备和平台可与 Matter 兼容？
作为 Matter 的发起者，亚马逊、谷歌和苹果是支持该标准的三家主要公司。我们还将介绍三星支持的 Matter 产品，三星也加入了智能家居革命。
Amazon Alexa Matter 支持
虽然亚马逊智能家居产品通常需要单独的集线器进行通信，但 Matter 允许它们无需集线器即可连接。亚马逊生产的 Matter 认证设备包括 Matter 应用层，可确保用户无缝控制其智能家居系统。
用户将设备连接到充当 Matter 控制器的 Amazon Echo 智能扬声器，并使用 Alexa 应用程序管理家庭自动化系统。目前，Amazon Alexa 通过 Wi-Fi 支持 Matter，包括 Echo、Echo Show、Echo Studio、Echo Plus、Echo Dot 和 Echo Flex。
支持 Google Nest 和 Google Home Matter
Google Home 允许用户将任何经过 Matter 认证的设备集成到他们的智能家居系统中。用户可以通过充当 Matter 中心的 Google 设备来控制他们的系统。此外，Google 还允许用户即使在家外也能管理他们的设备。
Google 已升级某些产品，以确保它们可以充当 Matter 中心。这些产品包括 Nest Wifi Pro、Google Home、Google Home Mini、Nest Audio、Nest Mini、Nest Hub（第一代和第二代）和 Nest Hub Max。
Apple Home Matter 支持
用户可以通过 Home 应用控制经过 Matter 认证的 Apple 设备。目前，Apple 支持 Matter 的产品包括开关、空调、百叶窗和遮阳帘、灯光、锁、恒温器以及不同类型的传感器。此外，Apple 还发布了 iOS 和 iPad iOS 16 支持的 Matter 开发者模式。
三星 SmartThings Matter 支持
三星将在 2023 年使用 OTA 更新来支持 SmartThings 集线器 v2 和 v3。这些集线器将充当 Matter 控制器和 Thread 边界路由器。用户将能够连接运行 Matter 的三星智能冰箱、电视和显示器。
CSA 计划在今年晚些时候将 Matter 融入智能洗衣机和吸尘器以及摄像头、烟雾探测器和空气质量设备中。智能家居设备制造商将有更大的空间来选择他们可以为客户提供哪些产品。
智能家居行业的 Matter 协议 - 哪些设备和平台可与 Matter 配合使用
最终用户是否需要 Matter 桥和 Matter 控制器来设置他们的智能家居系统？
由于 Matter 是智能家居市场的一项新技术，因此将其集成到智能家居系统中（使用 Matter 桥接器或 Matter 控制器）有一些特殊之处。以下是两种解决方案之间的区别。
Matter桥
桥接器充当 Matter 和非 Matter 设备之间的纽带，实现它们之间的通信。用户可以通过 Matter 桥接器连接现有的智能家居生态系统，继续享受与 Matter 不兼容的智能产品。
如果用户的设备已经通过桥接器运行，并且与运行 IP 的产品不兼容，则他们需要继续使用桥接器。例如，如果用户通过 SmartThings 集线器连接他们的 Zigbee 和 Z-Wave 设备，他们将需要等到三星更新集线器以使其获得 Matter 认证，并允许将当前设备与新的支持 Matter 的产品一起使用。
苹果已经更新了其产品以支持与 Matter 的桥接，而谷歌、亚马逊和三星仍在努力为其设备启用 Matter 桥接。但是，如果用户的 Wi-Fi 路由器支持 Matter 和 Thread，则不需要单独的 Matter 桥接。目前，谷歌路由器可以与 Matter 和 Thread 配合使用。
Matter控制器
虽然 Matter 桥接器对于连接运行非 Matter 协议的设备必不可少，但 Matter 控制器可让用户控制由 Matter 设备组成的智能家居系统。控制器可集成到智能手机或平板电脑软件中。
控制器允许用户将新的 Matter 设备添加到生态系统中，配置它们的使用，并将它们连接到互联网。虽然智能手机中的 Matter 控制器可确保用户的 Matter 设备在家时顺利运行，但用户需要一个在外出时管理其家庭自动化系统的解决方案。出于这个原因，科技公司将 Matter 整合到智能家居中心和智能扬声器中，这些扬声器充当 Matter 控制器。iOS 和 Android 的最新更新经过 Matter 认证，这意味着如果用户安装更新，他们就可以控制支持 Matter 的设备。
关于 Thread 设备的注意事项
由于智能家居标准 Matter 可通过 Thread、以太网和 Wi-Fi 运行，因此用户无需进行特定配置即可使用 Thread 设备启用 Matter。但是，智能家居业主需要 Thread 边界路由器来确保他们的 Thread 设备能够通信。Thread 边界路由器并不意味着用户需要在家中使用额外的硬件。任何 Thread 设备都可以充当边界路由器，因为它是集成到产品软件中的一项特定功能。很快，科技巨头可能会将 Thread 整合到他们制造的每台设备中，因为它是 Matter 标准支持所必需的。
Matter 控制器可以充当 Thread 边界路由器，这意味着用户无需担心他们的设备是否兼容 Matter 和 Thread。如果他们的设备支持 Matter，它也将支持 Thread，反之亦然。
Matter 智能家居标准对智能家居产品开发者意味着什么？
智能家居市场具有巨大的增长潜力，但与亚马逊等科技巨头竞争具有挑战性。这使得其他家庭自动化制造商进入该行业的机会减少。此外，大型科技公司将不同的通信协议集成到他们的解决方案中，为新市场参与者设置了障碍。用户在设备选择上受到限制，必须选择彼此兼容的设备。用户还需要付出更多努力来分析他们可以将哪些产品纳入他们的智能家居系统。
幸运的是，CSA 努力将尽可能多的通信协议与 Matter 家庭自动化标准结合起来。因此，任何制造商现在都可以开发与科技巨头产品兼容的智能家居设备和软件。Matter 解决了两个问题：它扩大了用户的选择范围，并允许新品牌进入市场。最终用户希望他们的设备具有最佳功能，而不必担心产品兼容性和与整个智能家居生态系统的互操作性。Matter 消除了这一挑战，使任何智能家居制造商都能提供自己的解决方案。
我们如何帮助基于 Matter 的智能家居软件开发？
我们的嵌入式工程师对智能家居通信协议及其性能特点有着广泛的了解。虽然 Matter 可以帮助您打造梦寐以求的家庭自动化设备，但我们可以帮助您从发现阶段到支持和维护阶段实施该设备。
Lemberg Solutions 团队知道如何让您的产品符合 Matter IoT 标准，确保您通过后续认证。我们将负责按照 CSA 描述的规范进行组件选择和产品设计。我们的工程师可以搜索协议和架构已支持 Matter 的组件，从而简化您的市场准入。
简而言之
Matter 标准是智能家居行业最成熟的解决方案，至少在近期是如此。它能够将所有通信协议统一到一个平台，这有利于设备制造商开发家庭自动化产品，并为最终用户的智能家居系统提供更多选择。该标准的开源性质使制造商能够节省产品开发成本和时间。
Matter IoT 将通过新的解决方案丰富市场，因此请抓住这个机会进入这个快速增长的领域。如果您在开发过程中需要任何帮助，请与我们联系。
常见问题解答
什么是 Matter 协议？
Matter 协议是智能家居通信协议的统一标准，包括 Wi-Fi、蓝牙、ZigBee、Thread 和 Z-Wave。Matter 实现了这些协议的协作，确保智能家居设备作为单一系统运行。
Matter 会取代 ZigBee 吗？
Matter 不会取代任何通信协议，因为它的作用是统一它们。至少在不久的将来，所有通信协议都将适用于智能家居行业，而 Matter 位于应用层。
哪些设备符合 Matter 标准？
所有经过 Matter 认证的设备均符合并兼容 Matter 标准。目前，Amazon Alexa、Google Nest、Google Home、Apple Home 和 Samsung SmartThings 均提供符合 Matter 标准的设备。