無線連接是智能家居應用和Matter規范的核心。為了符合Matter標準，業界芯片供貨商正通過集成802.15.4或擴展其無線產品組合，以單芯片支持多種無線協議的實力推動智能家居應用的Matter轉型…
由亞馬遜(Amazon)、蘋果(Apple)和Google等業界多家大廠共同發起的智能家居新標準——Matter協議預計將于今年秋天正式推出。
為了實現家電產品的互連互通，Matter扮演各種智能設備與系統之間的聯絡道路，目標在于打破特定平臺或生態系的限制。未來，現有或新的設備只要支持Matter就能以任一平臺控制，并利用安全優先的設計架構防御網絡攻擊。因此，盡管支持Matter標準的智能家居設備尚未上市，但首波相關應用已從去年底陸續推出。
今年的CES 2022期間，數十家品牌大廠均承諾支持這一新標準，并針對可用于開發支持Thread、Wi-Fi和藍牙低功耗(BLE)等多種無線協議的Matter終端產品，發布各種相關芯片、軟硬件或開發工具等Matter解決方案。
多協議平臺推動智能家居轉型Matter
無線連接是智能家居應用和Matter規范的核心。為了符合Matter標準，業界芯片供貨商正通過集成802.15.4或擴展其無線產品組合，提供新的多協議解決方案支持，特別是除了Wi-Fi和BLE之外的Thread功能，以單芯片支持三種以上無線協議的實力支持并推動智能家居應用的Matter轉型。
Matter讓支持Wi-Fi和Thread等多種無線協議的設備協同工作；通過支持Matter的手機即可控制所有設備。（圖片來源：Infineon Technologies）
英飛凌科技(Infineon Technologies)在其Wi-Fi MCU、802.15.4/BLE SoC以及安全芯片產品線方面都計劃推出支持Matter協議的產品，目前主要聚焦于免鑰匙進入/安全監控、家庭自動化以及智能照明等三大市場領域，其中包括像智能門鎖、門鈴、視頻監控、溫控器、智能音箱以及各類智能家電、開關等都是這幾年非常熱門的消費類產品。英飛凌并建議客戶可以從這些熱門產品和重點領域入手，盡快加入支持Matter標準的行列。
據英飛凌(大中華區)安全互聯系統事業部資深經理江國揚介紹，Matter是通用的應用層規范，目前有兩個分支，即Matter over Thread和Matter over Wi-Fi。其中，Thread是專為物聯網設計的短距離、低功耗且支持IPv6的網狀(Mesh)網絡組網協議。
“針對Matter over Wi-Fi的應用場景(典型類似智能門鎖等設備)，英飛凌提供包括低功耗MCU、低功耗的BT/Wi-Fi Combo、支持人機互動的觸控方案以及NOR Flash內存、硬件安全芯片、靜電保護、電池認證的設備保護方案，以及各類傳感器與電機控制方案。此外，Matter協議能讓多種支持IP網絡的設備協同工作，如Wi-Fi和Thread/802.15.4設備。用戶的手機通過Matter協議即可以控制所有上述設備。”
典型的Matter使用場景。（數據源：Infineon Technologies）
Matter智慧家庭新標準的一步步前進，讓我們看到了一個產業不斷成熟的過程。智慧家庭產業生態多元且碎片化、標準難以統一的桎梏，正在科技產業眾多參與者的合力下，逐漸出現要被破解的跡象。當然，江國揚并指出：“Matter的落地還面臨著一些不確定性，整個產業要形成標準，牽涉到跨公司、跨國家和地域的協同，背后利益分配以及最后的落地執行，仍需要許多協作與努力。”如今，我們能夠確定的是，智慧家庭市場的發展仍在高歌猛進，而一旦Matter落地，很可能會在全球智慧家庭市場中引起新一輪的洗牌。
支持Wi-Fi 6、Bluetooth 5.2與802.15.4協議的三頻無線電系列可無安全連接智能家居，并支持Matter安全連接標準。(圖片來源：NXP Semiconductors)
為了支持并簡化Matter在智慧家庭OEM的采用，恩智浦半導體(NXP Semiconductors)于今年初推出支持Wi-Fi 6、Bluetooth 5.2和802.15.4協議(Thread和Zigbee)的安全三頻無線電系列IW612。相較于直接堆棧多個芯片的設計，這是一個支持3種無線協議的典型單芯片產品，可望為智能家居設備開發人員提供更好的控制并簡化產品開發任務。
恩智浦介紹其支持Matter的解決方案有三大方向：處理運算方面，包含支持多協議的無線MCU、i.MX RT跨界MCU以及處理器。連接方面，除了最新的IW612，還包括適用于Zigbee、Thread 5.0、BLE等連接方式且兼具安全性的高性能MCU。安全性方面則有Edgelock SE051以及EdgeLock 2GO物聯網平臺。
整體而言，恩智浦支持Matter智慧家庭網關和邊緣節點設備，通過以太網、Wi-Fi或BLE、Thread、Zigbee等連接方式，鎖定如門鎖、可視門鈴、室外/室內攝像頭、照明開關、智能插座和恒溫器等設備應用。
為了集成Matter生態系統，恩智浦并提供SDK擴展現有的Thread、Wi-Fi、Zigbee和BLE功能，通過其MCU/MPU組合、Wi-Fi系列解決方案和EdgeLock安全平臺，再加上其三頻無線電IW612提供強大的無線電效能，實現安全優先級管理，從而讓智慧家庭實現真正的互動性與協同工作，并進而克服開發人員面臨的硬件共存挑戰。
此外，“通過多協議無線SoC更易于與Amazon Alexa、Apple Siri、Google Assistant等設備相互操作，而無需專用集線器/網關/轉換器。”恩智浦并強調，通過單一平臺即可適用于多個生態系統，未來還可應用于智能插座、照明開關、智能揚聲器、網關、掃地機器人、家用電器、能源管理和水資源管理等。
泰凌微電子(Telink Semiconductor)的多協議SoC TLSR9和配套SDK則可支持Matter兼容的兩種低功耗的底層通信協議——Thread和BLE，為實現各類低功耗Matter智能家居設備提供基礎。
BLE利用與智能手機和平板的兼容性，可用于Matter設備的配網操作。Thread基于IEEE 802.15.4標準，作為一種高效的Mesh網絡通信協議，支持IPV6，是低功耗Matter設備間的基礎通信技術，可完成大量智能家居產品的互連互通。
得益于Thread技術，Matter還可以實現本地網絡控制，將設備控制轉移到本地網絡，從而提供更快的響應時間。泰凌微電子指出：“隨著基于Matter的智慧家庭控制轉移，安裝與調整智能家居設備就像開電燈一樣瞬間完成。”
基于TLSR9芯片平臺的Matter SDK已在GitHub正式發布，目前可實現的智慧家庭應用案例包括智能照明和智能遙控等，未來還將持續擴展新應用。
泰凌微電子指出，任何一個成熟的產業都有著明確的產業上下游分工，大家各司其職，發揮自己最擅長的永遠是利益最大化的模式。因此，Matter這個統一標準，對于現階段的智慧家居行業而言，意義或許不在于實現大一統，而是推動智慧家庭產業的完善和成熟。
“Matter的出現讓行業的不同玩家專注于自己擅長的領域，像互聯網科技廠商等擅長軟件生態構建的廠商來說，Matter可以讓他們專注于軟件平臺以及生態入口的搭建和優化，不需要過多操心如何構建完善的硬件生態。而對于廣大硬件設備廠商來說，Matter可以讓他們不用花太多的成本去搭配不同生態平臺，只要專心做好符合一個標準的智能產品就行了。對于終端用戶而言，在選擇智能家居設備時將會有更靈活的選擇，不必再為不同品牌和平臺之間的兼容性而操心。”
施耐德電機(Schneider Electric)則迅速橋接現有系統和新系統，以應對智能家居的Matter轉型。其針對照明、安全監控、空調節能或電器集成控制而設計的Wiser (Asia)智慧家庭解決方案確保符合Matter要求，同時保留本地Zigbee連接的多協議支持。
施耐德電機產品應用顧問李彥承介紹，Wiser Asia以支持Zigbee 3.0、Ethernet及Wi-Fi通信模式的Hub為核心，搭配智能音箱的語音控制及手持設備應用程序Wiser APP，能依照日常居家生活中不同的使用情境，實時整理出不同方向的信息。向下無線集成則經由兩大面向(Comfort and convenience及Peace of mind)的應用，并與各Zigbee設備作雙向溝通。
Zigbee 3.0采用Mesh網絡架構，此架構的優勢在于保持每個Zigbee設備間的聯機完整，當網絡拓撲中有任何設備無法服務時，此架構允許以“跳躍式”的方式形成新的路由，再將信息送達傳輸目的地。
基于Zigbee的現有與新的Wiser設備將使用升級后的Wiser Hubs的“橋接”功能加入Matter生態系統，設備的安裝基礎不至于隨著新標準的到來而過時，讓消費者更輕松地使用產品的互操作性，加速推動基于Matter標準的智能家居應用。
李彥承并強調，由于“節能永續”是Wiser Asia未來發展的潛力，除了有符合室內空氣質量議題的PM2.5傳感器，亦可集成施耐德電機的PowerTag無線電表，針對居家環境的耗電負載狀況，經由自帶CT的PowerTag無線電表、Class 1.0精度的耗電數據采集并進行能源分析，以達到居家空間的節能永續。
瑞昱的Ameba IoT解決方案已廣泛應用于智能家居領域，從智能家電的冷氣、冰箱、洗衣機到空氣清凈機等。(圖片來源：Realtek)
為應對Matter即將于今秋正式上路，瑞昱半導體(Realtek Semiconductor)正進一步擴展其Ameba IoT解決方案于Matter智能家居領域的應用，積極與客戶研擬未來的開發計劃，為未來的智能生態系統準備就緒。
智能家居主要在于通過Wi-Fi及BLE進行通信協議，Matter的最大特點就是打破物聯網無法跨平臺的限制，提升設備的兼容性，搭配語音助理及智能手機，創造順暢的智慧家庭生態圈。瑞昱長期深耕物聯網領域的Ameba IoT解決方案可支持Matter并能選配高容量的內存，讓客戶在研發上更有彈性。此外，瑞昱在IC設計領域的經驗，也有助于確保加入Matter協議時提供高穩定度的RF質量及軟件應用。
瑞昱表示，為了讓用戶有高質量的使用體驗，Ameba IoT已持續一段時間與Google展開多項測試開發，參與Google Home Matter EAP計劃并成為Silicon Partner，除了提供終端品牌商快速集成Matter的方案外，Ameba IoT的高度彈性與集成MCU能夠協助突破設計限制，創造新的Matter應用。
根據Google的調查，在安裝Smart Home智能設備時，有36%的用戶會遇到設定上的困難，而Matter的誕生將簡化設定環節，進而提高用戶使用意愿。瑞昱預期，未來，智能家居設備在消費端接受度將越來越高，使用范圍會更廣泛，從智能家電、燈泡甚至包含居家醫療等，瑞昱可提供合適的Matter應用解決方案，為即將到來的智能生態系統做好準備。
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