應用Matter整合智慧家庭裝置的開發

作者 : Devanjan Sikdar,Silicon Labs業務與行銷經理

Matter在GitHub上建構資源開放的專案,讓研發人員能夠參與開發過程,並創建強大且安全的軟體,使其在所有作業環境中都具有互通性…

Matter,其前身為‘Project Connected Home over IP’ (CHIP)專案,是一種家庭自動化連接標準,旨在減少不同物聯網(IoT)裝置供應商之間的分裂現況,實現不同供應商智慧家庭平台之間的互操作性。該計劃由智慧家庭生態系統中一些最有影響力的公司發起,包括亞馬遜(Amazon)、蘋果(Apple)、Google、Comcast和Zigbee聯盟(Zigbee Alliance)。該組織與芯科科技(Silicon Labs)和其他組織一起組成了連接標準聯盟(Connectivity Standards Alliance;CSA)。

Matter使用藍牙低功耗(Bluetooth LE)進行調校入網,並透過Wi-Fi、乙太網路和Thread協議運行。在進入Matter標準之前,了解Thread十分重要,它是Matter支援的協議之一。Thread是一種基於IPv6的低功耗網狀(mesh)網路技術,適用於物聯網產品。

為了確保安全並迎向未來,Thread Group成立於2014年,旨在為產品提供Thread認證,協助提升Thread成為產業標準。最初的成員包括ARM、恩智浦(NXP)、Google子公司Nest Labs、三星(Samsung)、Silicon Labs、尚飛(Somfy)、泰科國際(Tyco International)、高通(Qualcomm)等公司,而Apple隨後也在2018年加入該組織。

Thread使用6LoWPAN技術,而後者又使用IEEE 802.15.4無線協議和網狀網路通訊,Zigbee和其他系統也是如此。但是,Thread可透過雲端接取進行IP定址。Google已經發佈了一個經BSD授權執行Thread的開放源碼專案,稱為‘Open Thread’。

下圖顯示Matter與Thread架構的關係:

Matter標準的重要意涵

現有的無線協議提供了不同的優勢,例如Thread、Zigbee和Z-Wave的低功耗運行,覆蓋更長距離的Z-Wave Long Range和Wi-SUN,或高頻寬的Wi-Fi等。Matter允許這些不同的技術共享相同的應用層並創建與雲端的無縫通訊。Matter最初將支援Wi-Fi和Thread作為網路層的核心、通訊操作以及Bluetooth LE,以簡化裝置的調校入網和設定。Matter使裝置製造商能夠建構與智慧家庭和語音服務相互兼容的裝置(如Amazon Alexa、Apple Siri、Google Assistant等)。

將非Matter裝置橋接到Matter網路

隨著Zigbee、Z-Wave和其他無線物聯網協議的大量安裝,橋接器成為Matter連接這些裝置進行技術整合的關鍵。雖然有些終端裝置能夠滿足現場升級的要求(如足夠的快閃記憶體和RAM),然而,如果能橋接現有的感測器網路到Matter網路上,其整體的互操作性將會更簡單、更穩定且具有更好的用戶體驗。除了較新的Matter產品外,許多物聯網製造商也會推出橋接裝置來支援現已部署的Zigbee/Z-Wave產品。

相容性

新的Matter裝置可加以控制並同時成為多個生態系統的一部份。例如,燈泡可以連接到Amazon Alexa、Google Home和Apple Homekit。標準化的藍牙調校入網,包括裝置的身份驗證,可使安裝容易並確保安全。消費者可以在他們的智慧家庭系統中添加新的產品和品牌,無需付出額外的代價來確認他們是否能夠協同運作。有了Matter,相關作業的問題即可迎刃而解。

安全

以安全為核心原則,Matter標準的架構採取最佳化作業,以確保物聯網更加安全。每台加入網路的裝置在獲取網路憑證之前都必須經過身份驗證,而且每條訊息也需經過加密和身份驗證。使用經驗證的標準加密演算法和安全的無線傳輸下載(over-the-air;OTA)更新,可以提供最高層級的安全性。

對開發人員的效益

Matter在GitHub上建構一項資源開放的專案,讓更多研發人員能夠參與開發的過程,創建強大且安全的軟體,使其在所有作業環境中都能夠具有互操作性能。Silicon Labs在無線解決方案的Matter專業知識讓開發人員能夠專注於創新,強化消費者的體驗過程,進而將產品導入市場。同時,提供一系列與Matter相容的晶片、軟體以及所需的開發工具,更有助於加速高性能的Matter產品導入市場。

自2022年起,Silicon Labs計劃將Matter完全整合成Gecko SDK和Simplicity Studio的一部份,並提供與其他協議堆疊同級的開發人員體驗。Matter軟體能與其開發工具、軟體開發套件和無線裝置無縫協作。

本文同步刊登於EDN Taiwan 2022年7月號雜誌

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