Matter 协议深度探秘：从起源到应用，重塑智能家居格局
Matter 协议深度探秘：从起源到应用，重塑智能家居格局
在智能家居蓬勃发展的今天，各种设备层出不穷，但不同设备间的兼容性问题却成为了制约行业进一步发展的瓶颈。想象一下，家中购买了多个品牌的智能设备，却发现它们无法协同工作，这无疑给用户带来了极大的困扰。而Matter协议的出现，似乎为解决这一难题带来了新的曙光。
Matter 协议，原名为 Connected Home over IP (CHIP) 项目，是 CSA 连接标准联盟（原 Zigbee 联盟）新推出的应用层协议，其商标归属于 CSA 联盟。2021 年 5 月 12 日，该项目正式更名为 Matter，与此同时，Zigbee 联盟也更名为 CSA 连接标准联盟，全力推广这一协议。Matter 协议以网际互联协议 (IP) 为基石，旨在简化制造商的开发流程，提高消费者使用智能家居设备时的兼容性。它基于一个大家都认同的理念，即智能家居设备应当安全可靠，且使用起来毫无障碍。
Matter 协议的架构十分精妙。它定义了基于 IPv6 网络的应用层，致力于实现设备间的互操作性。在网络层和传输层，最初 Matter 选择 Wi-Fi 和 Thread 作为基础协议，蓝牙低功耗则用于简化设备的配网过程。随着技术的发展，未来还将支持 Cellular、Ethernet 等更多协议。Matter 的应用层进一步细分为多个模块，涵盖了设备的各种功能和交互逻辑。其中，应用模块包含设备的高阶商业逻辑，例如照明应用中的灯泡开关及颜色控制逻辑；数据模型则是描述设备功能的数据原型，应用程序通过对这些数据结构的操作与设备进行交互；互动模型规定了与设备交互的操作，像读取或写入设备属性；动作框架将基于交互模型构建的动作转化为规范的二进制格式封包；安全性模块对交互数据进行加密和签名，保障数据的安全传输；消息构架和路由模块负责创建数据构造，指定消息属性和路由信息；IP 成帧和传输管理模块则进行 IP 封包和数据传输管理。
从网络拓扑结构来看，设备可以通过蓝牙加入 Matter 网络，加入后设备之间通过 Wi-Fi 或 Thread 相互连接。Wi-Fi 会组成星形网络，而 Thread 则形成 Mesh 网络。Thread 设备借助边界路由器与其他基于 IP 的网络相连，网桥能够连接 Zigbee 和 Z-Wave 等其他协议的设备，这使得 Matter 网络可以兼容多种不同类型的设备。
Matter 协议的应用市场极为广泛，覆盖了照明、电工、门锁、百叶窗、电视、暖通和空调系统、安全传感器和控制器、网关等众多设备领域。无论是家中的智能灯泡、智能门锁，还是办公室的智能温控系统，都有可能运用到 Matter 协议。
回顾 Matter 协议的起源，它与行业内几大巨头的推动密不可分。2014 年 7 月，Google Nest 以 802.15.4 为基础，基于 IP 协议开发出了 Thread 协议，并联合 Apple 进行推广。由于 Thread 协议没有定义应用层标准，Google 和 Apple 分别推出了自己的应用层标准 OpenWeave 和 HomeKit。随后，Zigbee 联盟推出 Dotdot 标准，这是一个基于 Thread 和 Zigbee 的应用协议，旨在统一 Thread 和 Zigbee 的互操作，它还有个名字叫 ZCLIP（Zigbee Cluster Library over IP）。2019 年 12 月 18 日，Google 和 Apple 加入 Zigbee 联盟，共同推动新的基于 IP 的协议，也就是 Connected Home over IP (CHIP) 工作组，这便是 Matter 协议的前身。
Matter 协议有着远大的前景，它由谷歌、亚马逊、苹果联合 CSA 联盟大力推广，目标是成为通用的智能家居应用层标准，解决当前智能家居应用层碎片化的问题。其开源的代码和工具，让设备制造商的选择更加简化，还具备可扩展性，方便用户在不同生态系统间切换。虽然目前主要聚焦于家庭领域，但未来也会拓展到其他市场。
不过，Matter 协议的出现也给 Zigbee 技术带来了影响。Zigbee 技术在过去取得了显著的成绩，CSA 联盟有 400 多家企业参与其产品的开发和推广，截至 2021 年 6 月，认证了 4000 款 Zigbee 设备，累计售出 10 亿颗芯片，市面上有 3 亿活跃产品，为 CSA 联盟带来了主要营收。然而，由于 Zigbee 不是基于 IP 的协议，且有自己的应用层标准，Matter 并不支持 Zigbee。随着 Matter 成为 CSA 联盟的重点，未来 Zigbee 技术的发展速度可能会放缓。
Matter 协议作为智能家居领域的新兴力量，为解决设备兼容性和互操作性问题提供了新的思路和方案。它的出现，有望打破智能家居应用层的碎片化现状，让智能家居设备的使用更加便捷和高效。虽然在发展过程中可能会对现有技术产生冲击，但从长远来看，它推动行业朝着更规范、更统一的方向发展。相信在未来，Matter 协议将在智能家居领域发挥越来越重要的作用，让我们的生活变得更加智能和舒适。