Matter：一统物联网江湖的强大力量
发布于2023年10月17日
物联网 (IoT) 技术正在不断融入我们日常生活的方方面面，特别是随着家庭自动化系统开始互连。这种新方法将过去简单的电气开关连接到互联网的聚合器或接入点，将其转变为本地无线（通常是Wi-Fi®或蓝牙®）网络节点，与全球网络、云服务、安全包装器和重定向协同工作以控制单个本地位：开或关。物联网市场的产品设计师需要熟悉每个物联网设备的功能，并为手机、平板电脑、计算机甚至家庭语音识别系统创建路由通道、应用和程序。
面对如此众多的联网摄像头、灯光控制器、语音接口、门锁等，要将每个想要接入互联网的无线设备都连接在一起并非易事。要简化这些连接，就需要一个能够直接解决本地连接问题的综合标准。
而这正是一个拥有300名成员的全球组织 - 连接标准联盟 (CSA)，正试图通过一套名为 "Matter" 的新标准来实现的。这个新兴标准目前为1.1版，是个单一协议，可在本地将兼容的设备相互连接起来，无需互联网。不过它也可以通过网关、路由器、接入点或聚合器与互联网协同工作。
什么是Matter？
Matter是一套标准，也是底层代码和开发工具，旨在简化融入物联网的要求。物联网就是将世界上所有无线通信设备连接在一起，无论是变色灯泡、播放音乐的扬声器，还是监控快递送达的门铃摄像头。
物联网正以爆炸式的速度增长，联网设备的数量预计将从2021年的120亿台增长到2025年的270亿台，越来越多的人依赖物联网来保障家庭和日常生活的娱乐、安全、舒适和便利。如果设置正确，物联网个人角落里的智能设备就可以协同工作，提供无缝控制体验。
由于智能设备开发人员必须熟悉各种协议和生态系统，因此确保这种无缝自动控制可能会给他们带来巨大的挑战。这些专业人士可能擅长门锁或烤面包机等领域，但他们可能不想成为无线协议方面的专家。为物联网构建一个综合系统往往是一项非常复杂的工作。
这对用户来说也是一种考验：设置不同的智能设备可能意味着要掌握多个应用和遥控器，误解复杂的安装程序，并意识到有些设备就是无法一起工作。
而这却正是Matter的用武之地，它将所有需要的代码标准化，创建一个非专有的物联网生态系统，任何智能设备开发人员都可以轻松接入，并在一个控制界面下连接用户的智能小工具，无论是应用、遥控器、语音助手，还是它们的任意组合。这不仅简化了安装和使用，还让用户可以创建各种可以互操作的功能。
Matter提供了一种可靠、安全、无缝的方式来实现不同制造商设备之间的互联，从而将互操作性提升到一个新的水平。它这种统一的方法让所有用户都能确定自己想要控制哪些设备，以及如何管理这些设备。随着一些巨头公司加入该联盟，Matter的应用正在稳步向前推进。
CSA的成员包括Amazon、Google、Samsung和Apple等家庭控制界面制造商，以及NXP Semiconductors、Nordic Semiconductor、Silicon Labs和Texas Instruments等芯片制造商，他们正在开发高度集成的芯片和开发套件、软件示例代码以及模块化评估平台。Comcast、Huawei、LeGrande和Schneider Electric等通信和电力基础设施公司也参与了这项工作。
Matter的工作原理
为了让开发人员能够轻松打造与Matter兼容的设备，Matter为特定类型的设备提供了高级控制选项。开发人员指定他们希望设备处理的用户命令类型。例如，智能窗帘的命令可能包括“完全打开”、“完全关闭”或“打开50%”等信息。这些命令就是Matter生成目标操作所需的底层代码而需要的全部内容，开发人员只需在高层插入Matter代码即可。
Matter已经可以处理最流行的智能设备类型，而且CSA还在不断增加新的设备类型，并能提供更多类型的命令。目前仍有一些问题需要解决，尤其是在处理比较复杂的设备和任务时。不过，随着CSA正式推出Matter标准，新的Matter功能、兼容性和工具正在迅速上线。
随着Matter进入市场，将更多制造商带入这个生态系统，并获得更多用户的认可和兴趣，这一进展只会更快。就像早期的互联网和社交媒体一样，将会产生网络效应。也就是，参与的公司和人越多，Matter的价值就越高，其他公司和人就越想加入。芯片制造商对这种扩张至关重要，因为他们介于Matter和设备开发商之间，提供即插即用、与Matter兼容的硬件和软件组件。
Matter如何让用户受益？
Matter可以作为粘合剂将智能家居网络连接在一起，甚至可以更新一些老旧的智能设备，让其能够适应未来的需求。消费者无需更换自动化功能失效的智能冰箱，而是让其与Matter兼容，并将它们联网，借助用于控制其他设备的自动更新应用来远程监控该冰箱 - 即使该冰箱原来的专有应用或遥控器已经过时也不影响。
Matter也许还能让整个网络保持最新状态。考虑到物联网生态系统和应用自多年前首次开发以来已经取得了诸多进步，尤其是在协议和安全性方面。通过实现Matter，设备所有者可以获得采用新功能设计的生态系统的优势。
Matter的未来前景如何？
Matter可能会促进专为Matter友好型家庭物联网而设计的新应用和遥控器的诞生。这将使用户能够根据需要切换和更新到最新的系统。而且，Matter与Google、Apple和Amazon等供应商现有的主要生态系统相兼容，确保了很好的用户基础，提供了一个充满希望的开端。
此外，制造商和开发人员可以自由创建定制版本的Matter，在保留其核心功能和兼容性的同时，增加自己的界面外观和特殊功能。这样，开发人员就可以为用户提供更好的体验，而无需从头开始。
有些特殊应用可能始终需要专有的单设备控制应用和遥控器。例如，一些车库门开关器通过专有网络与遥控器连接，能够在长长的车道上发射信号。没有哪种技术能完美适应每一种使用场景，但在某些情况下，专有方法会更有意义。由于能通过Matter网络远程监控设备活动，因此Matter兼容性仍然用处很大。
Matter能否被广泛采用的一个关键因素是，消费者在购买新设备时是否能够轻松识别并信任其兼容性声明。为了让消费者放心，CSA正在制定严格的测试和验证程序，包括一个独特的徽标（图1)，让通过认证的产品容易识别 。
图1: Matter徽标和文字标志，将贴在通过认证的设备上。（图源：连接标准联盟）
结语
对于希望将其设备集成到Matter框架中的开发人员来说，对设计进行严格的测试和认证至关重要。CSA对此提供支持，甚至让运营测试实验室来为新设计背书。
凭借结构合理、自上而下的方法，Matter将以前所未有的方式一统物联网江湖。
作者简介
Jon Gabay在完成电气工程学习后，曾就职于国防、商业、工业、消费、能源和医疗公司，担任过设计工程师、固件编码师、系统设计师、科学家和产品开发人员。作为一名替代能源研究者和发明家，在2004年之前他曾成立并运营了一家专注于自动化技术的公司 - Dedicated Devices。此后，他一直从事着技术研发工作，并撰写了多篇文章，为新一代工程师和学生提供多种参考资源。