0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

了解Matter智能家居互联协议

Rokr_wireless_t 来源:启明云端科技 作者:启明云端科技 2022-08-10 15:27 次阅读

智能家居在现代生活中的重要性与日俱增,各类智能设备层出不穷。然而,由于市场趋于碎片化,完整的智能家居系统渗透率较低。很多物联网厂商都有一套自己的生态系统,不同生态下的智能设备很难协同工作,这不仅严重制约了消费者的选择,影响其使用体验,也为设备厂商和开发者增加了支持和维护不同生态(Amazon Alexa、Google Assistant、Apple HomeKit)的成本。

为了打破行业现状,推动市场健康、良性发展,CSA连接标准联盟 (Connectivity Standards Alliance)联合多家行业领先公司发起并推出了Matter智能家居互联协议,旨在提高不同厂商智能家居产品间的兼容性和互操作性,解决通信协议纷繁复杂的碎片化问题,打破多生态系统间的交互壁垒,实现智能设备的无缝通信与协作。

Matter优势

545c78c0-187d-11ed-ba43-dac502259ad0.png

没有生态壁垒

当用户已经适应一个成熟的智能家居生态时,往往希望新增设备能够直接加入现有系统,而非重新构建一套新的生态。

在 Matter 推出之前,每家设备厂商生产的智能家居设备只能通过自己的 App 控制,无法和其他生态设备互联。但通过 Matter 协议,所有支持 Matter 的 App 和硬件设备均可轻松无缝互联,协同工作。

目前,亚马逊、苹果、谷歌和三星等公司均已宣布支持 Matter。这意味着我们日常生活中常见的智能设备控制终端(如 iOS/安卓手机、语音助手、智能音箱等)均将支持 Matter 协议。用户甚至不需要单独的 Matter 设备 App,就可直接控制 Matter 设备。

更加自动化

Matter 允许设备间直接进行高效的通信,整个过程无需特定的转发设备。例如,Matter 智能开关或传感器可以直接打开/关闭 Matter 灯泡,而无需借助任何 App、云或其他特别操作。一旦完成配置,Matter 设备间的通信和控制都会直接在本地局域网络中实现。

没有通信壁垒

Matter 协议可以让多种支持 IP 网络的设备协同工作,如 Wi-Fi 和 Thread/802.15.4 设备。您的手机通过 Matter 协议可以控制所有上述设备。

举个例子,您可以将一个 802.15.4 传感器设置为无需通过 App 或云,就直接打开/关闭一个 Wi-Fi 灯泡。当然,它也支持您通过手机 App 进行控制。Wi-Fi 和 Thread 设备之间通信时需要一个可以同时支持 Wi-Fi 和 802.15.4 协议的“Thread 边界路由器”,它可以让设备在两个网络之间进行通信。

值得一提的是,由于上述所有通信都在本地 Wi-Fi 或 Thread 网络中进行,因此即使在断网情况下,设备仍可正常工作。

Matter 还可以帮助目前的一些存量 Zigbee 或 Bluetooth LE Mesh 设备通过桥接方式接入 Matter 生态网络。

易于开发

在 Matter 的支持下,设备厂商不再需要同时维护多个生态系统或通过多种认证,从而大大节省了时间和人力成本。

协议开放

Matter 是一套开放规范,由多家公司合作推出,极大加速了设备的评估和开发流程。

设备自动化

设备间的自动化有助于让智能家居系统的联动更加便利。例如,您仅需一个 Matter 传感器外加一个 Matter 灯泡,就能构建一个简单的智能家居系统,而且该系统对传感器或灯泡的厂商没有任何限制。

对于生产传感器或开关等智能家居设备配套产品的厂商而言,Matter 协议可以让您专注于设计产品的核心功能,无需担心设备之间的通信问题。客户也可以自行选择任意品牌的智能设备(比如灯泡、风扇等),尽情发挥想象力,定制自己的智能生态系统。

自定义功能

如今,Matter 规范支持的设备类型、属性、命令越来越丰富,而且还支持自定义属性。用户能够基于 Matter 实现丰富的功能。

Matter数据模型

5471f9b6-187d-11ed-ba43-dac502259ad0.png

5484797e-187d-11ed-ba43-dac502259ad0.png

Node(节点):节点通常被定义为一个具有某些功能的网络可寻址实体,具有唯一性。用户可以看到的智能设备实体,比如说照明系统,就是一个节点。

Endpoint(端点):端点可以被想象为一个可提供某种或某些服务的虚拟设备,每个节点可以拥有多个端点。比如,我们照明系统节点就拥有不止一个端点,Dimmable Light 和 On/Off Light 都是照明系统节点的端点。

Endpoint是Matter协议中控制node的最小单位,其中包含了3个属性:

Cluster:多个常用操作组合为一个可复用的模块,分为服务器和客户端,例如灯和开关。

Attribute:表示可以读取或写入的内容,例如On/Off表示设备的开关状态。Attribute 既可以长期有效,也可以在设备重启之后失效;读写权限也可设置为“只读”或“可读可写”。

Matter 规范中的 Attribute 支持丰富的数据类型:包括典型值、布尔值、整数(有符号/无符号)、浮点数、枚举数、字符串,甚至集合(列表或数据结构)。

Command:代表触发Cluster进行某种行为的命令,例如打开、关闭。

针对Endpoint中的属性Matter规范提供了一系列的标准,用户可以从列表中找到适合自己设备的配置。

Endpoint 0

每个节点的第一个端点 Endpoint 0 用于提供一些适用于整个节点的服务,因此需要保留。Endpoint 0 的设备类型为“根节点”。作为一个特殊的 Endpoint,它提供了一些适用于整个节点的 Cluster,包括:

Basic Information Cluster Server(基本信息 Cluster 服务器):提供有关节点的基本信息,如固件版本、制造商等。

ACL Cluster Server(ACL Cluster 服务器):允许配置可访问控制此节点的其他节点列表。

Network Commissioning Cluster Server(网络调试 Cluster 服务器):允许在节点上配置网络(Wi-Fi、以太网、Thread 等)。

Matter绑定

5499222a-187d-11ed-ba43-dac502259ad0.png

用户可以(通过 Matter 手机 App)使用DNS协议将来自不同厂商的不同设备绑定起来。

如上图绑定之后开关就可以获取后灯泡的细节信息,从而实现不借助任何云或手机App,直接通过本地网络即可进行交互。

Matter设备认证

Matter 设备通过公钥基础设施 PKI (Public Key Infrastructure) 进行身份识别与认证。

54af8b6e-187d-11ed-ba43-dac502259ad0.jpg

每个 Matter 节点都有自己的节点操作证书 NOC (Node Operational Certificate)。NOC 证书采用 X.509 格式标准,内含一个可用于识别某个节点的唯一标识符,即节点操作标识符(节点 ID)。

当某个 Matter 节点同时处于多个不同生态系统中时,该节点将拥有多个 NOC 证书(在每个生态系统中都有对应的证书)。NOC 证书和节点 ID 仅在所处的生态系统中有效,这里所描述的生态系统,在Matter 协议中被称为 Matter Fabric。

一个 Matter 节点拥有的资源(即 CPU/RAM)决定了它最多可同时支持多少个 Fabric。每个 Matter Fabric 也会有其对应的根证书 (Root CA Certificate),用于验证 Fabric 中各节点的身份,即各节点的 NOC 证书。

Matter设备配网

新设备一旦上电,将通过 BLE 或 DNS-sd 服务进行广播。控制器接收到广播时,会尝试基于配对码与设备建立加密会话。这个过程被称为 Matter 的密码认证会话建立 (Password Authenticated Session Establishment, PASE)。通常情况下,在 PASE 过程中,App 需要通过扫描二维码来获取设备的唯一配对码。

建立 PASE 会话后,控制器将验证设备的 DAC 证书。如果通过验证,则会签发一个新的 NOC,并将其安装至设备。此外,控制器还会告知设备需要加入的 Wi-Fi 或 Thread 网络。设备配网完成后,PASE 会话将被关闭。此后,所有通信都将受到证书的保护。这种新的会话也被称为 Matter 的证书认证会话建立 (Certificate Authenticated Session Establishment, CASE)。

Matter访问控制列表(ACL, Access Control List)

每个 Matter 节点都有一个访问控制列表 (ACL, Access Control List) ,规定了在这个 Matter Fabric 中,何种设备可以在此 Matter 节点上执行何种操作,比如在节点 x 上的 Cluster y 上具有可读/可写/可调用权限。

当一个 Matter 手机 App 控制 Matter 网络中的灯泡时:

·灯泡将获得一系列由 ACL 定义的权限。

·此后,灯泡在执行任何操作之前,将首先通过手机 App 的 NOC 证书和安装在灯泡上的受信根 CA 证书,来验证手机 App 的身份。

·接着,灯泡将检查 ACL,确认此手机 App 是否具有控制灯泡操作的权限。

Matter桥接设备

Matter 桥接设备可以让非 Matter 设备加入 Matter 生态系统,允许用户无差别得控制自己的 Matter 和非 Matter 设备。

在 Matter 生态系统中,非 Matter 设备可以作为“被桥接设备”节点,通过桥接设备完成其他协议(如 Zigbee)和 Matter 协议之间的映射,从而与系统中的 Matter 设备进行通信。

下面是一个 Matter 桥接设备的数据模型示例。

54cecc22-187d-11ed-ba43-dac502259ad0.jpg

·Endpoint 0 中的设备类型为 Bridge。PartsList 字段列出桥接设备的所有端点,每个端点代表一个非 Matter 设备。

·每个端点上的 Descriptor(描述符)Cluster 可以提供有关特定被桥接设备的信息。

ESP-Matter

ESP Matter 是乐鑫 ESP32 系列 SoC 的官方 Matter 开发框架。它建立在开源 Matter SDK之上,并提供简化的 API、常用外围设备、用于安全、制造和生产的工具和实用程序,并附有详尽的文档。它包含丰富的生产参考,旨在简化 Matter 产品的开发过程,使用户能够在最短的时间内投入生产。

乐鑫Matter文档:

https://docs.espressif.com/projects/esp-matter/en/main/esp32/

乐鑫支持Matter的芯片

54e629a8-187d-11ed-ba43-dac502259ad0.png

1. 支持 Wi-Fi 的 ESP32、ESP32-C 和 ESP32-S 等系列 SoC 和模组,均可用于开发 Matter Wi-Fi 终端设备。

2. 集成 IEEE 802.15.4 (Thread/Zigbee) 的 ESP32-H 系列 SoC 和模组,可用于开发 Matter Thread 终端设备。

3. 将 ESP32-H 系列 SoC 与乐鑫 Wi-Fi SoC 相组合,可搭建 Thread 边界路由器,连通 Thread 与 Wi-Fi 网络;也可搭建 Matter-Zigbee 桥接设备,连通 Matter 与非 Matter 网络。

4. 使用一颗同时支持 Wi-Fi 和 Bluetooth LE 的单芯片,即可搭建 Matter-BLE Mesh 桥接设备,实现 Matter 网络与 Bluetooth LE Mesh 设备的互联互通。

550cd90e-187d-11ed-ba43-dac502259ad0.jpg

审核编辑 :李倩

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 自动化
    +关注

    关注

    28

    文章

    5459

    浏览量

    78964
  • 智能家居
    +关注

    关注

    1926

    文章

    9458

    浏览量

    183623
  • Matter
    +关注

    关注

    1

    文章

    207

    浏览量

    5079

原文标题:小明带你一文快速了解Matter智能家居互联协议

文章出处:【微信号:wireless-tag,微信公众号:启明云端科技】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    快来Matter中国体验馆,亲身感受多生态融合新未来!

    近日,备受瞩目的Matter中国体验馆正式在深圳落成,并开放预约参观。作为展示Matter互联互通标准协议智能家居场景的重要平台,这一里程
    发表于 09-10 18:03 321次阅读
    快来<b class='flag-5'>Matter</b>中国体验馆,亲身感受多生态融合新未来!

    芯科科技Matter智能家居参考设计演示

    用户家里面如果有苹果或者安卓的手机,这样的一个智能控制器都可以对接到,因为他们已经原生支持Matter了。那对于消费者来说,只要看到有这样Matter logo的产品,就可以组装自己的智能家居
    的头像 发表于 08-20 15:08 757次阅读

    [文章] 【xG24 Matter开发套件试用体验】点亮一个LED

    智能家居设备的开发和互联。相较于传统的 51单片机开发方式,Matter 协议具有更高的开发效率和更强的生态兼容性。然而,目前中文资料的匮乏和开发环境的复杂性,一定程度上限制了
    发表于 07-26 15:12

    乐鑫ESP32-H2方案Matter协议设备互联

    随着物联网技术的飞速发展,智能家居正逐渐成为现代生活的一部分。而Matter协议的推出,更是为智能家居互联互通和安全性提供了新的保障。今天
    的头像 发表于 06-14 08:04 467次阅读
    乐鑫ESP32-H2方案<b class='flag-5'>Matter</b><b class='flag-5'>协议</b>设备<b class='flag-5'>互联</b>

    Matter网关是什么?Matter网关的功能作用

    Alliance(前身为Zigbee联盟)推动的一项行业标准。该标准旨在为智能家居设备创建一个统一的、基于互联协议(IP)的连接标准,使得不同品牌和平台的智能设备能够无缝互操作。
    的头像 发表于 05-27 14:13 493次阅读

    AI时代,Matter如何融入与服务中国智能家居市场,助力中国企业出海?

    是导致智能家居体验度不够、被消费者诟病的主要因素之一。随着Matter等统一协议与标准的出现,不同品牌的产品能够在统一的协议下自由通讯,使得智能家居
    的头像 发表于 03-18 16:21 409次阅读
    AI时代,<b class='flag-5'>Matter</b>如何融入与服务中国<b class='flag-5'>智能家居</b>市场,助力中国企业出海?

    Matter 1.3 SVE测试活动在DEKRA德凯成功举办,推动智能家居行业持续发展

    Matter作为连接标准联盟(Connectivity Standards Alliance,以下简称“联盟”)制定的协议,旨在解决智能家居设备之间的互操作性等问题。
    的头像 发表于 03-17 15:09 1555次阅读

    英飞凌推出Matter认证安全元件,加速智能家居市场

    Matter标准是推动各家企业及各类生态系统智能家居设备互联互通的关键手段。据权威机构ABI Research预测,截至2030年,全球智能家居设备保有量预计将高达约17亿部。
    的头像 发表于 02-22 15:21 581次阅读

    如何快速打通智能家居生态?TuyaOS Matter开发框架显神通

    智能家居领域,Matter 协议无疑拥有变革性的重要地位。这份最初由亚马逊、苹果、谷歌以及连接标准联盟在 2019 年共同提出并落实的协议,目前已经获得了众多头部品牌的认可。据联盟官
    的头像 发表于 01-05 11:56 804次阅读
    如何快速打通<b class='flag-5'>智能家居</b>生态?TuyaOS <b class='flag-5'>Matter</b>开发框架显神通

    TuyaOS Matter助您低门槛打通智能家居生态

    智能家居领域,Matter协议无疑拥有变革性的重要地位。这份最初由亚马逊、苹果、谷歌以及连接标准联盟在2019年共同提出并落实的协议,目前已经获得了众多头部品牌的认可。据联盟官方统计
    的头像 发表于 12-29 08:15 848次阅读
    TuyaOS <b class='flag-5'>Matter</b>助您低门槛打通<b class='flag-5'>智能家居</b>生态

    智能家居新标准Matter介绍

    近年来,兼容智能家居的产品开始走进千家万户,预计未来各厂商将推出更多智能家居兼容产品。连接标准联盟 (CSA) 已为可互操作的智能家居开发了一个新的、独立于制造商的连接标准 — Matter
    的头像 发表于 12-26 14:31 1008次阅读

    Matter协议是什么?Matter协议详细介绍

    Matter协议,也被称为Connectivity Standard,是由Connectivity Standards Alliance(CSA)开发的开源智能家居标准。它旨在通过使来自不同制造商
    的头像 发表于 12-08 16:20 1453次阅读

    什么是Matter 1.0?它将如何颠覆智能家居

    什么是Matter 1.0?它将如何颠覆智能家居
    的头像 发表于 11-28 17:25 694次阅读
    什么是<b class='flag-5'>Matter</b> 1.0?它将如何颠覆<b class='flag-5'>智能家居</b>?

    中国智能家居市场如何从Matter标准中受益

    2023年5月,Matter 1.1版本发布,国内外智能家居玩家都加速开发支持Matter协议,终端设备厂商也积极跟进,为用户带来更好的智能
    的头像 发表于 11-27 11:25 920次阅读

    携全套Matter方案参加Google智能家居开发会议及测试活动

    全球智能家居领先生态企业 Google 日前于 10 月 17 ~ 18 日在香港举办了针对亚太区智能家居合作伙伴的开发会议,以及 Google Smart Home 和 Matter 设备的测试
    的头像 发表于 11-06 15:40 372次阅读
    携全套<b class='flag-5'>Matter</b>方案参加Google<b class='flag-5'>智能家居</b>开发会议及测试活动