1. 什(shén)么是Matter協议？
目前(qián)的(de)智能(néng)家(jiā)居(jū)行業使用(yòng)解(jiě)決方(fāng)案(àn)众多(duō)，相互之(zhī)間(jiān)隔离嚴重(zhòng)，有(yǒu)WiFi、藍(lán)牙、ZigBee、蜂窩或(huò)者有(yǒu)線(xiàn)等等不(bù)同通(tòng)訊協议的(de)设備。不(bù)僅不(bù)同協议之(zhī)間(jiān)的(de)设備不(bù)能(néng)互通(tòng)，而(ér)且(qiě)連(lián)相同通(tòng)訊協议之(zhī)間(jiān)的(de)设備也(yě)不(bù)能(néng)互通(tòng)。例如(rú)谷(gǔ)歌(gē)助手(shǒu)控制谷(gǔ)歌(gē)产品，亞馬遜語(yǔ)音(yīn)设備可(kě)以(yǐ)用(yòng)于(yú)亞馬遜的(de)设備，蘋果(guǒ)使用(yòng)Siri来(lái)驅動(dòng)其(qí)产品，而(ér)國(guó)內(nèi)小米(mǐ)、阿里(lǐ)等物(wù)聯网(wǎng)平台(tái)也(yě)都有(yǒu)自(zì)己的(de)生(shēng)态。而(ér)Matter協议就(jiù)是为(wèi)了(le)解(jiě)決这(zhè)些兼容性(xìng)問(wèn)題(tí)而(ér)誕生(shēng)的(de)， 並(bìng)且(qiě)在(zài)2022年(nián)十月(yuè)CSA（連(lián)接标(biāo)準聯盟）正式发布(bù)了(le)Matter标(biāo)準協议1.0版本(běn)。
Matter标(biāo)準规範基于(yú)互聯网(wǎng)協议，使智能(néng)物(wù)聯网(wǎng)设備、移動(dòng)應(yìng)用(yòng)程序和(hé)雲(yún)服(fú)務(wù)能(néng)夠進(jìn)行通(tòng)信(xìn)並(bìng)定(dìng)義一(yī)组特(tè)定(dìng)的(de)基于(yú) IP 的(de)网(wǎng)絡技術(shù)以(yǐ)進(jìn)行设備認證。以(yǐ)经典的(de)協议棧层(céng)级做類(lèi)比，最(zuì)底层(céng)是物(wù)理(lǐ)和(hé)媒介层(céng)，包(bāo)括當前(qián)主(zhǔ)流無線(xiàn)标(biāo)準WiFi、Thread、Zigbee、BLE等;往上是网(wǎng)絡层(céng)，包(bāo)括IP協议;再往上为(wèi)傳輸层(céng)，有(yǒu)TCP和(hé)UDP協议;最(zuì)上层(céng)是應(yìng)用(yòng)层(céng)。Matter就(jiù)设計(jì)在(zài)應(yìng)用(yòng)层(céng)，相當于(yú)創造了(le)一(yī)个(gè)通(tòng)用(yòng)語(yǔ)言，使不(bù)同厂家(jiā)、不(bù)同協议的(de)产品可(kě)以(yǐ)彼(bǐ)此(cǐ)听(tīng)懂对(duì)方(fāng)的(de)表(biǎo)达(dá)。智能(néng)物(wù)聯网(wǎng)设備可(kě)以(yǐ)通(tòng)过(guò)藍(lán)牙加入(rù)到(dào)Matter网(wǎng)絡中(zhōng)，通(tòng)过(guò)整合Thread、Zigbee、BLE等協议實(shí)现互聯，还能(néng)通(tòng)过(guò)网(wǎng)橋(qiáo)連(lián)接到(dào)其(qí)他(tā)協议的(de)设備，大(dà)大(dà)簡化(huà)智能(néng)物(wù)聯网(wǎng)设備商的(de)開(kāi)发成(chéng)本(běn)、用(yòng)戶的(de)使用(yòng)成(chéng)本(běn)以(yǐ)及(jí)安(ān)装落(là)地(dì)的(de)服(fú)務(wù)成(chéng)本(běn)。
簡單地(dì)说(shuō)，Matter是一(yī)个(gè)綜合了(le)不(bù)同设備和(hé)生(shēng)态系(xì)統的(de)總(zǒng)體(tǐ)标(biāo)準。这(zhè)是一(yī)種(zhǒng)開(kāi)源标(biāo)準，任何智能(néng)设備都可(kě)以(yǐ)采用(yòng)它(tā)来(lái)創造更(gèng)無縫的(de)體(tǐ)验(yàn)。通(tòng)过(guò)Matter，可(kě)以(yǐ)購買(mǎi)任何兼容的(de)智能(néng)家(jiā)居(jū)设備，比如(rú)燈(dēng)泡或(huò)門(mén)鎖，並(bìng)将其(qí)设置为(wèi)可(kě)在(zài)任何平台(tái)上使用(yòng)。換句(jù)話(huà)说(shuō)，Matter将其(qí)他(tā)智能(néng)家(jiā)居(jū)生(shēng)态系(xì)統連(lián)接在(zài)一(yī)起(qǐ)，以(yǐ)便于(yú)在(zài)所(suǒ)有(yǒu)智能(néng)家(jiā)居(jū)设備上使用(yòng)。可(kě)以(yǐ)在(zài)任何智能(néng)家(jiā)居(jū)生(shēng)态系(xì)統中(zhōng)设置任何Matter支持(chí)的(de)产品，從Apple Home Kit到(dào)谷(gǔ)歌(gē)Assistant、AmazonAlexa等等。
那(nà)Matter标(biāo)準協议的(de)誕生(shēng)是不(bù)是用(yòng)来(lái)替代(dài)其(qí)他(tā)的(de)協议比如(rú)WiFi、藍(lán)牙、ZigBee等協议呢？其(qí)實(shí)不(bù)是的(de)，Matter是一(yī)个(gè)基于(yú)IPV6的(de)上层(céng)協议，而(ér)底层(céng)協议就(jiù)是基于(yú)现有(yǒu)的(de)協议。從下(xià)图(tú)Matter協议的(de)框架图(tú)可(kě)以(yǐ)看(kàn)到(dào)，Matter協议的(de)底层(céng)協议目前(qián)支持(chí)的(de)有(yǒu)WiFi，Thread和(hé)以(yǐ)太网(wǎng)三(sān)種(zhǒng)協议，而(ér)藍(lán)牙是Matter标(biāo)準规定(dìng)的(de)用(yòng)来(lái)配网(wǎng)的(de)協议。
2. Matter标(biāo)準協议的(de)架构
Matter标(biāo)準協议的(de)分(fēn)层(céng)如(rú)上图(tú)所(suǒ)示，最(zuì)上层(céng)是應(yìng)用(yòng)层(céng)，最(zuì)下(xià)层(céng)是基于(yú)IP的(de)協议管(guǎn)理(lǐ)，下(xià)面(miàn)分(fēn)别对(duì)每一(yī)层(céng)做簡單的(de)介紹。
Application layer ： 應(yìng)用(yòng)层(céng) 对(duì)應(yìng)于(yú)设備的(de)具體(tǐ)業務(wù)交互邏輯。例如(rú)一(yī)个(gè)燈(dēng)的(de)應(yìng)用(yòng)里(lǐ)面(miàn)包(bāo)含了(le)開(kāi)關(guān)、顔色(sè)調节(jié)等具體(tǐ)的(de)特(tè)性(xìng)。
Data Model layer： 數據(jù)模型层(céng) 对(duì)應(yìng)于(yú) 支持(chí)應(yìng)用(yòng)功能(néng)的(de)一(yī)些基礎數據(jù)和(hé)元(yuán)素模型。當需要(yào)有(yǒu)设備進(jìn)行交互的(de)时(shí)候，應(yìng)用(yòng)就(jiù)会(huì)通(tòng)过(guò)操作(zuò)这(zhè)些數據(jù)模型来(lái)實(shí)现。
Interaction Model layer： 交互模型层(céng)定(dìng)義了(le)一(yī)组在(zài)客戶端和(hé)服(fú)務(wù)器设備之(zhī)間(jiān)执行的(de)交互。 例如(rú)读(dú)取(qǔ)或(huò)写(xiě)入(rù)服(fú)務(wù)器设備上的(de)屬性(xìng)将对(duì)應(yìng)于(yú)设備上的(de)應(yìng)用(yòng)程序行为(wèi)。 这(zhè)些交互作(zuò)用(yòng)于(yú)數據(jù)模型层(céng)定(dìng)義的(de)元(yuán)素。
Action Framing layer： 動(dòng)作(zuò)框架层(céng) 一(yī)旦使用(yòng)交互模型层(céng)构造了(le)一(yī)个(gè)動(dòng)作(zuò)，它(tā)就(jiù)会(huì)被(bèi)序列化(huà)为(wèi)一(yī)个(gè)二(èr)進(jìn)制的(de)數據(jù)包(bāo)，以(yǐ)便为(wèi)网(wǎng)絡傳輸進(jìn)行編码傳輸。 此(cǐ)过(guò)程在(zài)動(dòng)作(zuò)框架层(céng)中(zhōng)處(chù)理(lǐ)。
Security Layer：上面(miàn)編码後(hòu)的(de)數據(jù)需要(yào)经过(guò)安(ān)全(quán)层(céng)處(chù)理(lǐ)編码的(de)動(dòng)作(zuò)幀：消息会(huì)被(bèi)加密並(bìng)附加消息验(yàn)證码。 这(zhè)些操作(zuò)确保數據(jù)在(zài)消息的(de)发送者和(hé)接收(shōu)者之(zhī)間(jiān)傳輸是安(ān)全(quán)的(de)，保證數據(jù)不(bù)会(huì)被(bèi)篡改。
Message Framing + Routing： 通(tòng)过(guò)上面(miàn)的(de)交互之(zhī)後(hòu)，现在(zài)的(de)數據(jù)應(yìng)是序列化(huà)、加密和(hé)签(qiān)名(míng)，消息层(céng)使用(yòng)必需和(hé)可(kě)選的(de)标(biāo)头(tóu)字段(duàn)构造有(yǒu)效負载格式，这(zhè)些字段(duàn)指定(dìng)消息的(de)屬性(xìng)以(yǐ)及(jí)邏輯路(lù)由(yóu)信(xìn)息。
IP Framing + Transport Management: 在(zài)消息层(céng)构建最(zuì)終(zhōng)有(yǒu)效負载後(hòu)，将其(qí)发送到(dào)底层(céng)傳輸協议（TCP 或(huò)Matter的(de)消息可(kě)靠性(xìng)協议）以(yǐ)对(duì)數據(jù)進(jìn)行 IP 管(guǎn)理(lǐ)。
一(yī)旦在(zài)对(duì)等设備上接收(shōu)到(dào)數據(jù)，它(tā)就(jiù)会(huì)沿着協议棧向(xiàng)上傳播，在(zài)協议棧中(zhōng)，各(gè)个(gè)层(céng)反轉(zhuǎn)发送方(fāng)对(duì)數據(jù)执行的(de)操作(zuò)，最(zuì)終(zhōng)将消息傳遞给應(yìng)用(yòng)程序以(yǐ)供使用(yòng)。
3. Matter 网(wǎng)絡结构
Matter 网(wǎng)絡是基于(yú)IPV6的(de)鍊(liàn)路(lù)上架设的(de)一(yī)種(zhǒng)局(jú)域网(wǎng)協议，目前(qián)支持(chí)的(de)鍊(liàn)路(lù)层(céng)有(yǒu)Wifi、Threa、以(yǐ)太网(wǎng)这(zhè)三(sān)種(zhǒng)网(wǎng)絡鍊(liàn)路(lù)。Matter将网(wǎng)絡視为(wèi)一(yī)種(zhǒng)開(kāi)放(fàng)的(de)网(wǎng)絡資源，所(suǒ)以(yǐ)Matter中(zhōng)並(bìng)沒(méi)有(yǒu)规定(dìng)專有(yǒu)的(de)网(wǎng)絡所(suǒ)有(yǒu)權或(huò)訪問(wèn)權限。 因(yīn)此(cǐ)，可(kě)以(yǐ)在(zài)同一(yī)组 IP 网(wǎng)絡上覆蓋多(duō)个(gè) Matter 网(wǎng)絡。
Matter底层(céng)不(bù)同通(tòng)訊協议的(de)设備之(zhī)間(jiān)如(rú)果(guǒ)需要(yào)互相通(tòng)訊，則需要(yào)使用(yòng)一(yī)个(gè)邊(biān)界路(lù)由(yóu)器来(lái)橋(qiáo)接。 Matter通(tòng)过(guò)邊(biān)界路(lù)由(yóu)器實(shí)现网(wǎng)絡內(nèi)不(bù)同鍊(liàn)路(lù)设備之(zhī)間(jiān)的(de)互相通(tòng)訊，例如(rú)WiFi设備和(hé)Thead设備之(zhī)間(jiān)的(de)通(tòng)訊。
3.1 Matter - Thread 网(wǎng)絡结构
如(rú)果(guǒ)Matter网(wǎng)絡內(nèi)的(de)设備都是基于(yú)Thread鍊(liàn)路(lù)，則Matter网(wǎng)絡结构如(rú)下(xià)图(tú)：
3.2 Matter - WiFi 网(wǎng)絡结构
如(rú)果(guǒ)Matter网(wǎng)絡內(nèi)的(de)设備都是基于(yú)WiFi鍊(liàn)路(lù)，則Matter网(wǎng)絡结构如(rú)下(xià)图(tú)：
3.3 Matter - Cross网(wǎng)絡结构
如(rú)果(guǒ)Matter网(wǎng)絡內(nèi)的(de)设備有(yǒu)基于(yú)WiFi鍊(liàn)路(lù)的(de)也(yě)有(yǒu)基于(yú)Thread鍊(liàn)路(lù)的(de)，則需要(yào)使用(yòng)一(yī)个(gè)邊(biān)界路(lù)由(yóu)器来(lái)橋(qiáo)接两(liǎng)種(zhǒng)類(lèi)型的(de)设備。设備通(tòng)过(guò)邊(biān)界路(lù)由(yóu)器来(lái)加入(rù)到(dào)网(wǎng)絡中(zhōng)，通(tòng)过(guò)邊(biān)界路(lù)由(yóu)器节(jié)点可(kě)以(yǐ)Thread设備可(kě)以(yǐ)與(yǔ)WiFi设備互相通(tòng)訊以(yǐ)及(jí)進(jìn)行设備之(zhī)間(jiān)的(de)聯動(dòng)。Matter网(wǎng)絡结构如(rú)下(xià)图(tú)： BR表(biǎo)示的(de)就(jiù)是邊(biān)界路(lù)由(yóu)器
4. Matter的(de)现狀及(jí)前(qián)景
Matter的(de)願景是很好(hǎo)的(de)，希望打(dǎ)破目前(qián)智能(néng)家(jiā)居(jū)不(bù)同设備之(zhī)間(jiān)割裂的(de)局(jú)面(miàn)，並(bìng)且(qiě)Matter智能(néng)家(jiā)居(jū)協议在(zài)成(chéng)立之(zhī)初就(jiù)承諾，使用(yòng)Matter協议的(de)设備将可(kě)以(yǐ)兼容Alexa、Google Home和(hé)HomeKit生(shēng)态， 这(zhè)也(yě)是各(gè)个(gè)巨头(tóu)願意(yì)大(dà)力支持(chí)Matter協议的(de)原因(yīn)之(zhī)一(yī)。目前(qián)Matter的(de)标(biāo)準協议1.0已经发布(bù)，谷(gǔ)歌(gē)、亞馬遜、蘋果(guǒ)等巨头(tóu)本(běn)身(shēn)就(jiù)是其(qí)中(zhōng)的(de)重(zhòng)要(yào)成(chéng)員並(bìng)且(qiě)已经率先(xiān)開(kāi)始(shǐ)支持(chí)。谷(gǔ)歌(gē)的(de)安(ān)卓系(xì)統、蘋果(guǒ)的(de)IOS系(xì)統，後(hòu)面(miàn)都会(huì)支持(chí)Matter協议。 亞馬遜的(de)Alexa音(yīn)箱(xiāng)也(yě)已经支持(chí)了(le)Matter设備。所(suǒ)以(yǐ)目前(qián)各(gè)个(gè)巨头(tóu)对(duì)Matter的(de)支持(chí)和(hé)推動(dòng)力度(dù)还是很大(dà)的(de)，Matter的(de)生(shēng)态还是比較容易起(qǐ)来(lái)的(de)。
當然，Matter目前(qián)也(yě)有(yǒu)一(yī)些缺点，其(qí)中(zhōng)最(zuì)重(zhòng)要(yào)的(de)一(yī)点就(jiù)是價格較高(gāo)。Matter产品價格較高(gāo)的(de)原因(yīn)，主(zhǔ)要(yào)有(yǒu)两(liǎng)个(gè)方(fāng)面(miàn)：
Matter对(duì)芯片(piàn)資源占用(yòng)較高(gāo)： 由(yóu)于(yú)Matter下(xià)层(céng)是基于(yú)原有(yǒu)的(de)鍊(liàn)路(lù)WiFi或(huò)者Thread協议，上层(céng)又搭建了(le)龐大(dà)的(de)Matter協议，並(bìng)且(qiě)在(zài)安(ān)全(quán)等方(fāng)面(miàn)機(jī)制比較複雜，導致(zhì)Matter協议非(fēi)常吃資源，很多(duō)芯片(piàn)厂家(jiā)都是在(zài)性(xìng)能(néng)最(zuì)高(gāo)的(de)芯片(piàn)上来(lái)适配Matter協议。並(bìng)且(qiě)Matter产品目前(qián)还沒(méi)有(yǒu)形成(chéng)规模，所(suǒ)以(yǐ)芯片(piàn)和(hé)模组的(de)價格也(yě)是比較高(gāo)的(de)。
認證成(chéng)本(běn)較高(gāo)： 不(bù)僅要(yào)过(guò)原有(yǒu)的(de)WiFi或(huò)Thread認證，还需要(yào)给CSA（連(lián)接标(biāo)準聯盟）交錢(qián)过(guò)Matter認證，並(bìng)且(qiě)Matter规定(dìng)需要(yào)使用(yòng)藍(lán)牙来(lái)配网(wǎng)，所(suǒ)以(yǐ)还要(yào)过(guò)藍(lán)牙技術(shù)聯盟的(de)BQB認證，这(zhè)三(sān)个(gè)認證下(xià)来(lái)費用(yòng)和(hé)时(shí)間(jiān)的(de)成(chéng)本(běn)也(yě)是比較高(gāo)的(de)。
總(zǒng)體(tǐ)上講，Matter的(de)发展(zhǎn)还是要(yào)依賴各(gè)个(gè)巨头(tóu)的(de)推動(dòng)，巨头(tóu)大(dà)力推動(dòng)，積极(jí)接入(rù)，Matter前(qián)期(qī)的(de)生(shēng)态就(jiù)比較容易起(qǐ)来(lái)，这(zhè)时(shí)候其(qí)他(tā)的(de)中(zhōng)小厂商就(jiù)願意(yì)跟進(jìn)，畢竟做的(de)设備可(kě)以(yǐ)直(zhí)接接入(rù)Alexa、Google Home和(hé)HomeKit生(shēng)态还是非(fēi)常吸引人(rén)的(de)。當然如(rú)果(guǒ)巨头(tóu)不(bù)再推動(dòng)Matter标(biāo)準，那(nà)Matter的(de)互聯互通(tòng)就(jiù)基本(běn)沒(méi)有(yǒu)意(yì)義了(le)，厂商也(yě)不(bù)会(huì)为(wèi)这(zhè)个(gè)而(ér)花(huā)費更(gèng)高(gāo)的(de)成(chéng)本(běn)来(lái)開(kāi)发Matter产品了(le)。目前(qián)巨头(tóu)对(duì)Matter的(de)支持(chí)力度(dù)还是很大(dà)的(de)，非(fēi)常期(qī)待Matter能(néng)夠打(dǎ)破智能(néng)家(jiā)居(jū)的(de)碎片(piàn)化(huà)，實(shí)现真(zhēn)正的(de)互聯互通(tòng)。
