详解智能家居新标准Matter及其受益者

　　智能家居的协议标准有很多，Zigbee，Thread，6LowPan，Wifi，Z-wave，Bluetooth Mesh等等。在过去十年，没有一个协议标准能一统智能家居低功耗局域网，也没有一个协议标准能使得不同厂家的产品线的十年，是国内短距离通信无线产品蓬勃发展的十年，也是低功耗嵌入式处理器巨变的十年，芯片技术的不断迭代进步和应用场景不断深化探索，为智能家居的物联提供了充足的准备。现在，需要一种新的标准和生态实现智能家居的无线连接。

　　Matter 是智能家居无线连接技术的一种开放标准协议，可使家庭设备可以与任何经过Matter认证的Matter生态系统产品互联互通。

　　Matter协议的前身是CHIP项目，于2019年12月下旬启动。在启动之初，CHIP项目得到了Zigbee联盟董事会成员公司的支持(亚马逊，苹果，谷歌，宜家，罗格朗，恩智浦半导体，Resideo，三星SmartThings，施耐德电气，昕诺飞等)。开发工作由Zigbee联盟管理，但属于一个新的工作组。该计划也得到了行业巨头亚马逊，苹果和谷歌的参与和支持。

　　两年后，该项目做了一些调整，发布交付时间也相应做出了更新。2021年5月，Chip项目正式更名为Matter，强调了对多种协议的支持以及Thread in Matter的地位，同时Zigbee联盟也更名为连接标准联盟(CSA)。

　　Matter标准从一开始就得到了智能家居市场三大巨头的支持。亚马逊、苹果和谷歌都将该项目作为推动智能家居增长和互联的一种方式，与亚马逊、苹果和谷歌一起推出 Project Chip 的还有另外 10 个 Zigbee 联盟董事会成员。自 2020 年初以来，主要参与厂家已为该项目投入了专人和资源，到 2021年10月，Matter Spec规范已经基本确定，参与其开发的公司数量已增至 210 多家。

　　Matter是一个应用层规范，能够在任何支持IPv6的设备上运行。最初规范中支持的网络层为Wi-Fi、Thread 和以太网(使用 BLE 进行配网)，但有Matter规范希望自己能把蜂窝通信，电缆接口规范 (DOCSIS) 和数字用户线 (DSL)都囊括进来。这样将可以把Matter扩展到广域网(WAN)连接范围中。此外，Matter规范还在开发二维码和NFC配网功能，以及UWB室内定位的相关应用。

　　应用层：Matter标准是一个应用层规范。该规范的目标是提供一个统一的控制层，用于连接和管理智能家居中的设备。

　　通信层：可以支持基于IP地址协议的产品，比如Wi-Fi，以太网，Thread。虽然Zigbee 和 Z-Wave 拥有广泛的使用基数，但Matter协议倾向于支持基于802.15.4的Thread协议，其主要原因可能有二，第一，Thread基于IP技术，很好与其他基于IP技术的节点互联，第二，Thread开源，给Matter较多参考。

　　开源软件：Matter属于开源工程，项目由CSA管理维护，在GITHUB上可以找到其Public仓库，另外，Matter Working 工作小组还享有第二个仓库，仅用于开发 Matter 规范的组成员进行开发工作。Matter软件已获得许可，在 Apache 2.0 许可下可被使用，但只有为CSA和 Matter 工作的公司工作的开发人员组成员可以参与项目开发工作。Matter产品开发工程师可以利用Matter开源软件直接开发自己的 Matter 产品，有利降低产品开发成本和研发时间。

　　拓扑：在 Thread 中有一个Border Router功能，Matter 也借用了该概念，使家庭中的原有的智能设备可以扩展成Matter Compatible的智能设备。举个例子，智能家居设备厂家Signify，正在积极布局通过Bridge Router，把原来不支持Matter协议的设备(Zigbee设备)通过该Bridge翻译和Matter网络进行互联互通。同样该Border Router拓扑可以和传统的Zigbee网络或者Z-Wave网络进行互联互通，这样兼容了现有市场的智能家居产品。

　　Matter设备最快要到2022年年底才会开始发货，根据第三方报告，预计到2030，将有近45亿台符合Matter规范的智能家居设备出货。2030年以后，每年将有超过15亿台设备出货符合Matter规范。此外，除了传统的智能家居设备以外，机器人，智能家电和其他新兴智能家居设备都将被吸引到Matter生态中。

　　Matter会打破原有智能家居的商业格局，因为标准化的Matter解决了诸多智能家居产品存在的痛点：

　　Matter改变了智能家居连接的格局(随着Matter推广开来，智能家居将成为IPv6主导的领域)。

　　如果互联互通得以实现，新一波智能家居产品将带动智能家居设备，电器和其他产品的消费，Matter的Border Router架构可以兼容传统智能家居设备的连接和互操作。

　　OEM/ODM厂商有可能逐渐淘汰传统智能家居的软件开发工作和系统维护工作(对原有协议的维护和新需求的开发对公司来说是一笔非常大的费用)。

　　Matter中的多管理平台支持将推动智能家居平台厂家在平台功能，用户友好性，可靠性，设备接入等方面进行充分竞争，而不是像传统智能家居企业，采用一个自己研发的，封闭的，从端到云的系统。

　　智能家庭连接套装将从单一设备或系统集成商转变到多家供应商协同，智能家居的商业链条可能发生变化。

　　传统的IoT无线芯片和Start-Up无线芯片厂家都致力于开发和推广Matter规范。截至今天(正式规范还未发布)，NXP、Expressif、SiliconLabs、意法半导体、英飞凌、Nordic和TI都已经陆续推出了支持Matter协议的新产品。目前看到，芯片厂家已经在现有 Wi-Fi、BLE 和 802.15.4 产品的基础上进行Matter协议的支持。

　　芯片厂家可以说是Matter标准推广中非常重要的合作伙伴。Matter功能的需求，协议支持和可扩展性、CPU开销以及额外的设备功能都需要芯片厂家设计更符合其标准的芯片。

　　从更广泛的意义上说，芯片厂家需重新思考Matter对无线SoC芯片的需求。该SoC不仅需要支持Matter软硬件开销，还需要考虑Matter将给智能家居设备带来的价值。语言识别，视频接入和AI边缘计算都给Matter应用落地提供了强有力的动力，芯片产品Roadmap需要与时俱进。(附NXP Matter产品的图表供参考)。

　　由于Thread和Zigbee都是基于802.15.4，支持Zigbee的设备可被“升级”以支持Thread，从而更容易支持Matter。但是，Thread核心是基于IP 协议，对SoC的需求较高(需要128KB RAM，1MB Flash)，这意味着资源有限的Zigbee SoC(CC2530, JN5168)将无法通过固件升级过渡到支持Thread，导致传统智能家居客户要么使用新芯片直接进行Matter开发，要么着手设计Bridge设备，作为Matter和原有设备沟通的桥梁。目前，亚马逊，谷歌和苹果等公司已经宣布，他们将在已经发货的智能音箱上支持基于Thread的Matter协议。

　　Matter真正驱动力和最大受益者或来自亚马逊、苹果和谷歌等主要智能家居平台提供商。正是这些公司承诺他们将开发他们的平台，并有能力管理，控制，部署Matter设备。这也将推动智能家居平台市场发生重大变化，这些平台将着重在网络功能，比如配网、安全性、隐私性、功能上进行PK(而不是仅仅在它们支持的精选设备)。所以，这些玩家直言不讳地表示他们计划在其现有设备和平台上会支持Matter，并且Google还即将推出IDE工具以更好地支持Matter设备的开发。虽然每家企业在参与智能家居协议都有自己的利益点，但Matter设备在数百万家庭使用过程中，这些参与者将他们的技术，产品，平台，服务中变现。但平台服务商无疑会是最大的赢家。

　　2022年3月中旬，连接标准联盟(CSA)宣布，Matter规范将再次延迟。之前，Matter已经错过了去年秋季设定的2022年6月的Deadline，完整的规格大概率不会在今年第三季度发布，这是该项目错过的一系列delay中的又一个delay。

　　根据CSA的说法，延迟发布的原因是为了确保Matter软件开发工具包(SDK)正常稳定运行，特别是在对多管理员控制Matter设备的支持和新的安全规范。完整的Matter 1.0规范发布之前，Matter产品测试环节将已经对会员单位进行开放，总共有15种设备类型，来自50家公司的130种产品将完成该测试。