Das Thema, über das wir heute sprechen werden, hat mit Smart Homes zu tun.
Wenn es um Smart Homes geht, sollte es niemandem unbekannt sein. Zu Beginn dieses Jahrhunderts, als das Konzept des Internets der Dinge erstmals geboren wurde, war das Smart Home der wichtigste Anwendungsbereich.
Im Laufe der Jahre wurden mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der digitalen Technologie immer mehr intelligente Hardware für zu Hause erfunden. Diese Hardware hat das Familienleben erheblich komfortabler gemacht und das Wohnvergnügen erhöht.
Mit der Zeit werden Sie viele Apps auf Ihrem Telefon haben.
Ja, das ist das ökologische Barrierenproblem, das die Smart-Home-Branche seit langem plagt.
Tatsächlich war die Entwicklung der IoT-Technologie schon immer von Fragmentierung geprägt. Unterschiedliche Anwendungsszenarien entsprechen unterschiedlichen Eigenschaften von IoT-Technologien. Einige benötigen eine große Bandbreite, andere benötigen einen geringen Stromverbrauch, andere konzentrieren sich auf Stabilität und andere sind sehr auf die Kosten bedacht.
Dies hat zu einer Mischung aus 2/3/4/5G, NB-IoT, eMTC, LoRa, SigFox, Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, Thread und anderen zugrunde liegenden Kommunikationstechnologien geführt.
Das Smart Home wiederum ist ein typisches LAN-Szenario mit Nahbereichs-Kommunikationstechnologien wie Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, Thread etc. in unterschiedlichsten Kategorien und Cross-Use.
Da Smart Homes außerdem auf nicht spezialisierte Benutzer ausgerichtet sind, tendieren Hersteller dazu, ihre eigenen Plattformen und UI-Schnittstellen zu entwickeln und proprietäre Protokolle der Anwendungsschicht zu übernehmen, um das Benutzererlebnis sicherzustellen. Dies hat zum aktuellen „Ökosystemkrieg“ geführt.
Die Barrieren zwischen Ökosystemen haben nicht nur den Benutzern, sondern auch den Anbietern und Entwicklern endlose Probleme bereitet – die Einführung desselben Produkts erfordert die Entwicklung für verschiedene Ökosysteme, was den Arbeitsaufwand und die Kosten erheblich erhöht.
Da das Problem der ökologischen Barrieren ein ernsthaftes Hindernis für die langfristige Entwicklung von Smart Homes darstellt, hat die Branche begonnen, an einer Lösung für dieses Problem zu arbeiten.
Die Geburt des Matter-Protokolls
Im Dezember 2019 traten Google und Apple der Zigbee Alliance bei und schlossen sich Amazon sowie über 200 Unternehmen und Tausenden von Experten weltweit an, um ein neues Protokoll auf Anwendungsebene zu fördern, das als Project CHIP-Protokoll (Connected Home over IP) bekannt ist.
Wie der Name schon sagt, geht es bei CHIP darum, das Zuhause auf Basis von IP-Protokollen zu vernetzen. Dieses Protokoll wurde mit dem Ziel eingeführt, die Gerätekompatibilität zu erhöhen, die Produktentwicklung zu vereinfachen, das Benutzererlebnis zu verbessern und die Branche voranzutreiben.
Nach der Gründung der CHIP-Arbeitsgruppe war ursprünglich geplant, den Standard im Jahr 2020 zu veröffentlichen und das Produkt im Jahr 2021 auf den Markt zu bringen. Dieser Plan wurde jedoch aus verschiedenen Gründen nicht verwirklicht.
Im Mai 2021 änderte die Zigbee Alliance ihren Namen in CSA (Connectivity Standards Alliance). Gleichzeitig wurde das CHIP-Projekt in Matter umbenannt (was auf Chinesisch „Situation, Ereignis, Materie“ bedeutet).
Die Allianz wurde umbenannt, weil viele Mitglieder Zigbee nicht beitreten wollten, und CHIP wurde in Matter geändert, wahrscheinlich weil das Wort CHIP zu bekannt war (es bedeutete ursprünglich „Chip“) und sehr leicht abstürzen konnte.
Im Oktober 2022 veröffentlichte die CSA schließlich Version 1.0 des Matter-Standardprotokolls. Kurz zuvor, am 18. Mai 2023, wurde auch Matter Version 1.1 veröffentlicht.
Die Mitglieder des CSA-Konsortiums sind in drei Ebenen unterteilt: Initiator, Teilnehmer und Anwender. Die Initiatoren befinden sich auf höchster Ebene und beteiligen sich als erste an der Ausarbeitung des Protokolls. Sie sind Mitglieder des Vorstands der Allianz und in gewissem Umfang an der Führung und den Entscheidungen der Allianz beteiligt.
Google und Apple waren als Vertreter der Initiatoren maßgeblich an den frühen Spezifikationen von Matter beteiligt.
Google hat die bestehende Netzwerkschicht und das Anwendungsprotokoll Weave (eine Reihe von Standardauthentifizierungsmechanismen und -befehlen für den Gerätebetrieb) in sein eigenes Smart Home eingebracht, während Apple HAP Security (für End-to-End-Kommunikation und lokale LAN-Manipulation, die für hohen Datenschutz und Sicherheit sorgen) beigesteuert hat ).
Den neuesten Daten auf der offiziellen Website zufolge wurde das CSA-Konsortium von insgesamt 29 Unternehmen mit 282 Teilnehmern und 238 Anwendern initiiert.
Angeführt von den Giganten exportieren Branchenakteure aktiv ihr geistiges Eigentum für Matter und engagieren sich für den Aufbau eines großen, einheitlichen, nahtlos verbundenen Ökosystems.
Die Protokollarchitektur von Matter
Wie genau verstehen wir nach all dem Gerede das Matter-Protokoll? Welche Beziehung besteht zu Wi-Fi, Bluetooth, Thread und Zigbee?
Nicht so schnell, schauen wir uns ein Diagramm an:
Dies ist ein Diagramm der Protokollarchitektur: Wi-Fi, Thread, Bluetooth (BLE) und Ethernet sind die zugrunde liegenden Protokolle (physikalische und Datenverbindungsschichten); oben ist die Netzwerkschicht, einschließlich IP-Protokolle; Oben befindet sich die Transportschicht, einschließlich der TCP- und UDP-Protokolle. und das Matter-Protokoll ist, wie bereits erwähnt, ein Protokoll der Anwendungsschicht.
Bluetooth und Zigbee verfügen zusätzlich zu den zugrunde liegenden Protokollen auch über dedizierte Netzwerk-, Transport- und Anwendungsschichten.
Daher ist Matter ein sich gegenseitig ausschließendes Protokoll mit Zigbee und Bluetooth. Derzeit sind die einzigen zugrunde liegenden Protokolle, die Matter unterstützt, Wi-Fi, Thread und Ethernet (Ethernet).
Zusätzlich zur Protokollarchitektur müssen wir wissen, dass das Matter-Protokoll mit einer offenen Philosophie entworfen wurde.
Es handelt sich um ein Open-Source-Protokoll, das von jedermann angezeigt, verwendet und geändert werden kann, um es an unterschiedliche Anwendungsszenarien und Anforderungen anzupassen, was die technischen Vorteile von Transparenz und Zuverlässigkeit ermöglicht.
Auch die Sicherheit des Matter-Protokolls ist ein wichtiges Verkaufsargument. Es verwendet die neueste Verschlüsselungstechnologie und unterstützt eine Ende-zu-Ende-Verschlüsselung, um sicherzustellen, dass die Kommunikation der Benutzer nicht gestohlen oder manipuliert wird.
Das Vernetzungsmodell von Matter
Als nächstes betrachten wir die eigentliche Vernetzung der Materie. Dies wird wiederum anhand eines Diagramms veranschaulicht:
Wie das Diagramm zeigt, ist Matter ein TCP/IP-basiertes Protokoll, also ist Matter das, wozu auch immer TCP/IP gehört.
WLAN- und Ethernet-Geräte, die das Matter-Protokoll unterstützen, können direkt mit einem WLAN-Router verbunden werden. Thread-Geräte, die das Matter-Protokoll unterstützen, können über Border Router auch mit IP-basierten Netzwerken wie WLAN verbunden werden.
Geräte, die das Matter-Protokoll nicht unterstützen, wie z. B. Zigbee- oder Bluetooth-Geräte, können mit einem Bridge-Gerät (Matter Bridge/Gateway) verbunden werden, um das Protokoll zu konvertieren und dann eine Verbindung zu einem WLAN-Router herzustellen.
Industrielle Fortschritte in der Materie
Matter steht für einen Trend in der Smart-Home-Technologie. Daher hat es seit seiner Gründung große Aufmerksamkeit und enthusiastische Unterstützung erhalten.
Die Branche ist hinsichtlich der Entwicklungsaussichten von Matter sehr optimistisch. Laut einem aktuellen Bericht des Marktforschungsunternehmens ABI Research werden von 2022 bis 2030 weltweit mehr als 20 Milliarden drahtlos verbundene Smart-Home-Geräte verkauft, und ein großer Teil dieser Gerätetypen wird die Matter-Spezifikation erfüllen.
Matter verwendet derzeit einen Zertifizierungsmechanismus. Hersteller entwickeln Hardware, die den Zertifizierungsprozess des CSA-Konsortiums bestehen muss, um das Matter-Zertifikat zu erhalten und das Matter-Logo verwenden zu dürfen.
Laut CSA gilt die Matter-Spezifikation für eine Vielzahl von Gerätetypen wie Bedienfelder, Türschlösser, Lichter, Steckdosen, Schalter, Sensoren, Thermostate, Ventilatoren, Klimaregler, Jalousien und Mediengeräte und deckt nahezu alle Szenarien ab das Smart Home.
Branchenweit gibt es in der Branche bereits eine Reihe von Herstellern, deren Produkte die Matter-Zertifizierung bestanden haben und nach und nach auf den Markt kommen. Auch seitens der Chip- und Modulhersteller gibt es relativ starke Unterstützung für Matter.
Abschluss
Die größte Rolle von Matter als Protokoll der oberen Schicht besteht darin, die Barrieren zwischen verschiedenen Geräten und Ökosystemen abzubauen. Unterschiedliche Menschen haben unterschiedliche Sichtweisen auf die Materie, wobei einige sie als einen Retter betrachten und andere sie als einen Neuanfang sehen.
Derzeit befindet sich das Matter-Protokoll noch in einem frühen Stadium der Markteinführung und steht mehr oder weniger vor einigen Problemen und Herausforderungen, wie etwa höheren Kosten und einem längeren Erneuerungszyklus für den Gerätebestand.
Auf jeden Fall ist es ein Schock für die langweiligen Jahre der Smart-Home-Technologiesysteme. Wenn das alte System die Entwicklung der Technologie und das Benutzererlebnis einschränkt, dann brauchen wir Technologien wie Matter, die die große Aufgabe übernehmen.
Ob Matter ein Erfolg wird oder nicht, können wir nicht mit Sicherheit sagen. Es ist jedoch die Vision der gesamten Smart-Home-Branche und die Verantwortung jedes Unternehmens und Praktikers in der Branche, digitale Technologie in das häusliche Leben zu integrieren und das digitale Wohnerlebnis der Benutzer kontinuierlich zu verbessern.
Ich hoffe, dass das Smart Home bald alle technischen Fesseln sprengt und wirklich in jedes Zuhause Einzug hält.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 29. Juni 2023