Matter和Qorvo助力IoT产品设计师颠覆游戏规则

关于成长之烦恼的有趣之处在于，尽管最初可能会有一些不适，但最终通常会获得积极的进步与改善。目前处于高速增长期的智能家居技术，很可能即将迎来市场爆发，从而得到发展和扩张。考虑到现代应用能够实现的诸多功能，您可能会认为智能家居早已成为常态；那么，又是什么阻碍了它的普及？

原因在于，市场上仍然存在多种标准和非标准的系统、设备及应用；且它们之间在很多时候无法良好地协同工作并兼容。这一问题很大程度上源自技术的碎片化。不同的物联网设备并不总能相互识别；许多设备还需要其自己的应用程序或网络来实现通信，如下图所示（图1）。

图1，带有Zigbee和蓝牙集线器的智能家居

早期用户在智能手机上装满各类应用程序的情况并不鲜见——一个程序用于照明，另一个针对安防，第三个又面向温度控制，诸如此类的应用程序不胜枚举。同样，早期的智能家居中也可能装满了多种设备，以至于每个房间都需要一台来实现各种功能。

引入Matter

无论如何，情况正在好转。理想的解决方案将为消费者带来即插即用的设备和网络，同时也为制造商构建有利可图的标准，这就是Matter的作用所在。

在一个原本碎片化的智能家居设备市场，Matter标准现已成为有力的推动力量；其有助于管理智能家居中各种标准的无线网关、房间间扩展设备，和智能设备。

统一的进程于2021年3月正式开启；当时的Zigbee联盟更名为连接标准联盟（CSA），并将成为安全、互联物联网的可信倡导者作为自身的定位。此外，CSA在2021年宣布了其新的物联网协议品牌Matter。在亚马逊、苹果、谷歌和三星等行业领导者的推动下，Matter实现了对当前混杂连接标准（包括Wi-Fi、Thread）的互操作控制；目标是达成智能家居生态系统、设备及应用的基本互操作性，同时简化设置并内置安全措施。CSA于2022年10月宣布Matter在全行业范围获批；亚马逊和宜家随后宣布在其Echo及智能家居集线器产品中采用Matter。

Wi-Fi的技术进展

充分带动Matter的优势

Matter和高性能三频Wi-Fi网状网络有望为智能家居带来持续创新。如以下图2所示，如今Wi-Fi的家庭与企业架构正在转向分布式Wi-Fi或Wi-Fi Easy Mesh；它们基于“One Pod Per Room”的架构，正在变得越来越普遍。

 

图2，网状网络基础设施中的智能家居设备

Qorvo在《Wi-Fi 6与Matter：真正的即插即用智能家居》白皮书中奠定了Matter的技术基础。从本质上讲，Matter位于网络/传输层和应用层间的技术堆栈层，利用上述各种连接标准来适应不同的目的，如图3所示。

图3，网络生态系统共存：Matter作为一个聚合标准，汇集了现有的物联网标准 Matter在全屋范围设置网状网络，帮助协调多种连接标准的智能家居生态系统、设备及应用。它将整合包括照明、电气设备（如灯泡和插座）、HVAC温度控制器、门锁和安全传感器、窗帘、电视等在内的各种应用。Matter降低了复杂性，并消除对支持何种标准以及支持级别的不确定性，使智能家居的开发更加顺畅。

正如CSA所言：“开发者可通过单一的开发路径进入最大的目标市场并实现更可靠的用户体验，由此能够将资源集中于创新，提升投资回报率。” Qorvo如何实现物联网互操作性，成为提升物联网及其设备在无线世界中采用率和接受度的关键驱动因素。

Qorvo的物联网互操作性

Qorvo提供的开发工具让工程师可以即刻创建与Matter认证行业标准协议完全兼容的产品。这种技术能力及其带来的工具，让开发人员专注于应用层而非设备互操作的复杂细节，从而有助于加快产品上市速度。基于Matter的互操作性对于推广物联网产品的采用至关重要。

为更快地制作应用原型，Qorvo推出了包含所有必要软件、硬件和文档的开发套件。

对于Matter产品，Qorvo的套件与Matter的开源软件开发工具包（SDK）完全集成。Qorvo还利用Qorvo QPG6105等产品，为低功耗蓝牙（Bluetooth LE）或Zigbee应用（如灯泡或门锁）提供必要的工具。QMatter软件和设计文档均可以在Qorvo的GitHub平台上获取（图4）。

 

图4，Qorvo的Matter产品套件与Matter的开源软件开发工具包（SDK）完全集成

Qorvo通过提供包括应用说明、用户手册和白皮书在内的文档，为设计工程师带来支持。这些资源有助于加快开发速度并协助设计人员做出明智的设计决策。此外，Qorvo还提供广泛的Wi-Fi前端模块、超宽带（UWB）解决方案、功率管理SoC和输入传感器，进一步助力无线物联网系统的开发（图5）。

 

图5，Qorvo带来完整无线网络拼图的所有部件

此外，Qorvo开发的ConcurrentConnect技术可基于单个无线电同时运行Zigbee、低功耗蓝牙和Matter等多个物联网协议。

这一技术无需复杂的软件多路复用配置即可支持双无线电应用。并发操作可在芯片中无缝处理，从而使所有低功耗蓝牙用例以及Zigbee与/或Matter同时使用。虽然智能家居中的大多数物联网设备都依赖时分复用技术进行通信，而Qorvo的ConcurrentConnect更进一步；无论采用何种协议，均能确保物联网设备间的可靠通信。

在无线系统设计中，保持最佳RF信号范围并防止数据丢失至关重要。Qorvo通过提供片上天线分集功能来应对这些挑战；该功能亦可“无缝”地让系统工程师获益。这一硬件驱动的功能适用于所有配备双天线的Zigbee和Matter解决方案。

借助集成天线分集功能，Qorvo的客户可以在其物联网系统应用中减少多径衰落效应、扩展RF覆盖范围，并获得稳定的信号性能。

Qorvo的天线分集具备多种优势，包括利用前导切换天线分集实现可靠通信、扩大RF信号覆盖、减少信号重试以延长设备电池寿命、减少服务呼叫、最大限度地规避设备放置问题，以及在无Wi-Fi或 2.4GHz Wi-Fi干扰的情况下优化RF信号链路预算。

总结

Matter从连接标准的层面简化了物联网设备，而Qorvo的ConcurrentConnect和天线分集技术则提供更高水平的易用性。Qorvo的硬件SoC消除了物联网网络中的碎片化问题，并简化了系统设计。

您不仅可以在产品中利用Matter和Qorvo的解决方案获得全面的互操作性体验，现还可以通过Qorvo提供的全套网络解决方案芯片组来构建尚待开发的全新应用。






审核编辑：刘清