1. 什(shén)麼(me)是(shì)Matter協議？
目前(qián)的(de)智能(néng)家(jiā)居(jū)行业使用(yòng)解(jiě)决方(fāng)案(àn)衆多(duō)，相互之(zhī)間(jiān)隔離嚴重(zhòng)，有(yǒu)WiFi、藍(lán)牙(yá)、ZigBee、蜂窩或(huò)者(zhě)有(yǒu)線(xiàn)等等不(bù)同(tóng)通(tòng)訊協議的(de)設備。不(bù)僅不(bù)同(tóng)協議之(zhī)間(jiān)的(de)設備不(bù)能(néng)互通(tòng)，而(ér)且(qiě)連(lián)相同(tóng)通(tòng)訊協議之(zhī)間(jiān)的(de)設備也不(bù)能(néng)互通(tòng)。例如(rú)谷(gǔ)歌(gē)助手(shǒu)控制谷(gǔ)歌(gē)産品，亞馬遜語(yǔ)音(yīn)設備可(kě)以(yǐ)用(yòng)于(yú)亞馬遜的(de)設備，蘋果(guǒ)使用(yòng)Siri来(lái)驅動(dòng)其(qí)産品，而(ér)國(guó)内小米(mǐ)、阿里(lǐ)等物(wù)聯网平台(tái)也都有(yǒu)自(zì)己的(de)生态。而(ér)Matter協議就(jiù)是(shì)为(wèi)了解(jiě)决这(zhè)些(xiē)兼容性(xìng)問(wèn)題(tí)而(ér)誕生的(de)， 並(bìng)且(qiě)在(zài)2022年(nián)十(shí)月(yuè)CSA（連(lián)接标(biāo)準聯盟）正(zhèng)式發(fà)布(bù)了Matter标(biāo)準協議1.0版本(běn)。
Matter标(biāo)準規範基于(yú)互聯网協議，使智能(néng)物(wù)聯网設備、移動(dòng)應(yìng)用(yòng)程序和(hé)云服(fú)務(wù)能(néng)夠進(jìn)行通(tòng)信(xìn)並(bìng)定(dìng)義一組特(tè)定(dìng)的(de)基于(yú) IP 的(de)网絡技術(shù)以(yǐ)進(jìn)行設備認證。以(yǐ)經(jīng)典的(de)協議棧层(céng)级做類(lèi)比，最底层(céng)是(shì)物(wù)理和(hé)媒介层(céng)，包(bāo)括當前(qián)主流無線(xiàn)标(biāo)準WiFi、Thread、Zigbee、BLE等;往上(shàng)是(shì)网絡层(céng)，包(bāo)括IP協議;再往上(shàng)为(wèi)传輸层(céng)，有(yǒu)TCP和(hé)UDP協議;最上(shàng)层(céng)是(shì)應(yìng)用(yòng)层(céng)。Matter就(jiù)設計(jì)在(zài)應(yìng)用(yòng)层(céng)，相當于(yú)創造了一个(gè)通(tòng)用(yòng)語(yǔ)言，使不(bù)同(tóng)廠(chǎng)家(jiā)、不(bù)同(tóng)協議的(de)産品可(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)聯网設備可(kě)以(yǐ)通(tòng)过(guò)藍(lán)牙(yá)加入(rù)到(dào)Matter网絡中，通(tòng)过(guò)整合Thread、Zigbee、BLE等協議實(shí)現(xiàn)互聯，還(huán)能(néng)通(tòng)过(guò)网橋(qiáo)連(lián)接到(dào)其(qí)他(tā)協議的(de)設備，大(dà)大(dà)簡化智能(néng)物(wù)聯网設備商的(de)開(kāi)發(fà)成本(běn)、用(yòng)戶的(de)使用(yòng)成本(běn)以(yǐ)及(jí)安(ān)裝(zhuāng)落(là)地(dì)的(de)服(fú)務(wù)成本(běn)。
簡單地(dì)说(shuō)，Matter是(shì)一个(gè)綜合了不(bù)同(tóng)設備和(hé)生态系(xì)統的(de)總(zǒng)體(tǐ)标(biāo)準。这(zhè)是(shì)一種(zhǒng)開(kāi)源标(biāo)準，任何智能(néng)設備都可(kě)以(yǐ)采用(yòng)它(tā)来(lái)創造更無縫的(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)設備，比如(rú)燈(dēng)泡或(huò)門(mén)鎖，並(bìng)将其(qí)設置为(wèi)可(kě)在(zài)任何平台(tái)上(shàng)使用(yòng)。換句(jù)話(huà)说(shuō)，Matter将其(qí)他(tā)智能(néng)家(jiā)居(jū)生态系(xì)統連(lián)接在(zài)一起(qǐ)，以(yǐ)便于(yú)在(zài)所有(yǒu)智能(néng)家(jiā)居(jū)設備上(shàng)使用(yòng)。可(kě)以(yǐ)在(zài)任何智能(néng)家(jiā)居(jū)生态系(xì)統中設置任何Matter支持的(de)産品，從Apple Home Kit到(dào)谷(gǔ)歌(gē)Assistant、AmazonAlexa等等。
那(nà)Matter标(biāo)準協議的(de)誕生是(shì)不(bù)是(shì)用(yòng)来(lái)替代(dài)其(qí)他(tā)的(de)協議比如(rú)WiFi、藍(lán)牙(yá)、ZigBee等協議呢？其(qí)實(shí)不(bù)是(shì)的(de)，Matter是(shì)一个(gè)基于(yú)IPV6的(de)上(shàng)层(céng)協議，而(ér)底层(céng)協議就(jiù)是(shì)基于(yú)現(xiàn)有(yǒu)的(de)協議。從下(xià)图(tú)Matter協議的(de)框架图(tú)可(kě)以(yǐ)看(kàn)到(dào)，Matter協議的(de)底层(céng)協議目前(qián)支持的(de)有(yǒu)WiFi，Thread和(hé)以(yǐ)太网三(sān)種(zhǒng)協議，而(ér)藍(lán)牙(yá)是(shì)Matter标(biāo)準規定(dìng)的(de)用(yòng)来(lái)配网的(de)協議。
2. Matter标(biāo)準協議的(de)架構
Matter标(biāo)準協議的(de)分(fēn)层(céng)如(rú)上(shàng)图(tú)所示，最上(shàng)层(céng)是(shì)應(yìng)用(yòng)层(céng)，最下(xià)层(céng)是(shì)基于(yú)IP的(de)協議管(guǎn)理，下(xià)面(miàn)分(fēn)别对(duì)每一层(céng)做簡單的(de)介紹。
Application layer ： 應(yìng)用(yòng)层(céng) 对(duì)應(yìng)于(yú)設備的(de)具體(tǐ)业務(wù)交互邏輯。例如(rú)一个(gè)燈(dēng)的(de)應(yìng)用(yòng)里(lǐ)面(miàn)包(bāo)含了開(kāi)關(guān)、顔色(sè)调节(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) 支持應(yìng)用(yòng)功能(néng)的(de)一些(xiē)基礎數據(jù)和(hé)元素模型。當需要(yào)有(yǒu)設備進(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(xiē)數據(jù)模型来(lái)實(shí)現(xiàn)。
Interaction Model layer： 交互模型层(céng)定(dìng)義了一組在(zài)客戶端和(hé)服(fú)務(wù)器設備之(zhī)間(jiān)執行的(de)交互。 例如(rú)读(dú)取(qǔ)或(huò)写(xiě)入(rù)服(fú)務(wù)器設備上(shàng)的(de)属性(xìng)将对(duì)應(yìng)于(yú)設備上(shàng)的(de)應(yìng)用(yòng)程序行为(wèi)。 这(zhè)些(xiē)交互作(zuò)用(yòng)于(yú)數據(jù)模型层(céng)定(dìng)義的(de)元素。
Action Framing layer： 動(dòng)作(zuò)框架层(céng) 一旦使用(yòng)交互模型层(céng)構造了一个(gè)動(dòng)作(zuò)，它(tā)就(jiù)会(huì)被(bèi)序列化为(wèi)一个(gè)二(èr)進(jìn)制的(de)數據(jù)包(bāo)，以(yǐ)便为(wèi)网絡传輸進(jìn)行編碼传輸。 此(cǐ)过(guò)程在(zài)動(dòng)作(zuò)框架层(céng)中處(chù)理。
Security Layer：上(shàng)面(miàn)編碼後(hòu)的(de)數據(jù)需要(yào)經(jīng)过(guò)安(ān)全(quán)层(céng)處(chù)理編碼的(de)動(dòng)作(zuò)幀：消息会(huì)被(bèi)加密並(bìng)附加消息验(yàn)證碼。 这(zhè)些(xiē)操作(zuò)确保數據(jù)在(zài)消息的(de)發(fà)送者(zhě)和(hé)接收(shōu)者(zhě)之(zhī)間(jiān)传輸是(shì)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(shàng)面(miàn)的(de)交互之(zhī)後(hòu)，現(xiàn)在(zài)的(de)數據(jù)應(yìng)是(shì)序列化、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(zì)段(duàn)構造有(yǒu)效負载格式，这(zhè)些(xiē)字(zì)段(duàn)指定(dìng)消息的(de)属性(xìng)以(yǐ)及(jí)邏輯路由(yóu)信(xìn)息。
IP Framing + Transport Management: 在(zài)消息层(céng)構建最終(zhōng)有(yǒu)效負载後(hòu)，将其(qí)發(fà)送到(dào)底层(céng)传輸協議（TCP 或(huò)Matter的(de)消息可(kě)靠性(xìng)協議）以(yǐ)对(duì)數據(jù)進(jìn)行 IP 管(guǎn)理。
一旦在(zài)对(duì)等設備上(shàng)接收(shōu)到(dào)數據(jù)，它(tā)就(jiù)会(huì)沿着協議棧向(xiàng)上(shàng)传播，在(zài)協議棧中，各(gè)个(gè)层(céng)反(fǎn)轉(zhuǎn)發(fà)送方(fāng)对(duì)數據(jù)執行的(de)操作(zuò)，最終(zhōng)将消息传遞給(gěi)應(yìng)用(yòng)程序以(yǐ)供使用(yòng)。
3. Matter 网絡結構
Matter 网絡是(shì)基于(yú)IPV6的(de)鍊(liàn)路上(shàng)架設的(de)一種(zhǒng)局(jú)域网協議，目前(qián)支持的(de)鍊(liàn)路层(céng)有(yǒu)Wifi、Threa、以(yǐ)太网这(zhè)三(sān)種(zhǒng)网絡鍊(liàn)路。Matter将网絡視为(wèi)一種(zhǒng)開(kāi)放(fàng)的(de)网絡資源，所以(yǐ)Matter中並(bìng)沒(méi)有(yǒu)規定(dìng)專有(yǒu)的(de)网絡所有(yǒu)權或(huò)訪問(wèn)權限。 因(yīn)此(cǐ)，可(kě)以(yǐ)在(zài)同(tóng)一組 IP 网絡上(shàng)覆蓋多(duō)个(gè) Matter 网絡。
Matter底层(céng)不(bù)同(tóng)通(tòng)訊協議的(de)設備之(zhī)間(jiān)如(rú)果(guǒ)需要(yào)互相通(tòng)訊，則需要(yào)使用(yòng)一个(gè)邊(biān)界路由(yóu)器来(lái)橋(qiáo)接。 Matter通(tòng)过(guò)邊(biān)界路由(yóu)器實(shí)現(xiàn)网絡内不(bù)同(tóng)鍊(liàn)路設備之(zhī)間(jiān)的(de)互相通(tòng)訊，例如(rú)WiFi設備和(hé)Thead設備之(zhī)間(jiān)的(de)通(tòng)訊。
3.1 Matter - Thread 网絡結構
如(rú)果(guǒ)Matter网絡内的(de)設備都是(shì)基于(yú)Thread鍊(liàn)路，則Matter网絡結構如(rú)下(xià)图(tú)：
3.2 Matter - WiFi 网絡結構
如(rú)果(guǒ)Matter网絡内的(de)設備都是(shì)基于(yú)WiFi鍊(liàn)路，則Matter网絡結構如(rú)下(xià)图(tú)：
3.3 Matter - Cross网絡結構
如(rú)果(guǒ)Matter网絡内的(de)設備有(yǒu)基于(yú)WiFi鍊(liàn)路的(de)也有(yǒu)基于(yú)Thread鍊(liàn)路的(de)，則需要(yào)使用(yòng)一个(gè)邊(biān)界路由(yóu)器来(lái)橋(qiáo)接两(liǎng)種(zhǒng)類(lèi)型的(de)設備。設備通(tòng)过(guò)邊(biān)界路由(yóu)器来(lái)加入(rù)到(dào)网絡中，通(tòng)过(guò)邊(biān)界路由(yóu)器节(jié)點(diǎn)可(kě)以(yǐ)Thread設備可(kě)以(yǐ)與(yǔ)WiFi設備互相通(tòng)訊以(yǐ)及(jí)進(jìn)行設備之(zhī)間(jiān)的(de)聯動(dòng)。Matter网絡結構如(rú)下(xià)图(tú)： BR表(biǎo)示的(de)就(jiù)是(shì)邊(biān)界路由(yóu)器
4. Matter的(de)現(xiàn)狀及(jí)前(qián)景
Matter的(de)願景是(shì)很好(hǎo)的(de)，希望打(dǎ)破目前(qián)智能(néng)家(jiā)居(jū)不(bù)同(tóng)設備之(zhī)間(jiān)割裂的(de)局(jú)面(miàn)，並(bìng)且(qiě)Matter智能(néng)家(jiā)居(jū)協議在(zài)成立之(zhī)初就(jiù)承諾，使用(yòng)Matter協議的(de)設備将可(kě)以(yǐ)兼容Alexa、Google Home和(hé)HomeKit生态， 这(zhè)也是(shì)各(gè)个(gè)巨头(tóu)願意(yì)大(dà)力支持Matter協議的(de)原因(yīn)之(zhī)一。目前(qián)Matter的(de)标(biāo)準協議1.0已經(jīng)發(fà)布(bù)，谷(gǔ)歌(gē)、亞馬遜、蘋果(guǒ)等巨头(tóu)本(běn)身(shēn)就(jiù)是(shì)其(qí)中的(de)重(zhòng)要(yào)成員並(bìng)且(qiě)已經(jīng)率先(xiān)開(kāi)始支持。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Matter協議。 亞馬遜的(de)Alexa音(yīn)箱(xiāng)也已經(jīng)支持了Matter設備。所以(yǐ)目前(qián)各(gè)个(gè)巨头(tóu)对(duì)Matter的(de)支持和(hé)推動(dòng)力度(dù)還(huán)是(shì)很大(dà)的(de)，Matter的(de)生态還(huán)是(shì)比較容易起(qǐ)来(lái)的(de)。
當然，Matter目前(qián)也有(yǒu)一些(xiē)缺點(diǎn)，其(qí)中最重(zhòng)要(yào)的(de)一點(diǎn)就(jiù)是(shì)價格較高。Matter産品價格較高的(de)原因(yīn)，主要(yào)有(yǒu)两(liǎng)个(gè)方(fāng)面(miàn)：
Matter对(duì)芯片(piàn)資源占用(yòng)較高： 由(yóu)于(yú)Matter下(xià)层(céng)是(shì)基于(yú)原有(yǒu)的(de)鍊(liàn)路WiFi或(huò)者(zhě)Thread協議，上(shàng)层(céng)又搭建了龐大(dà)的(de)Matter協議，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協議非(fēi)常吃資源，很多(duō)芯片(piàn)廠(chǎng)家(jiā)都是(shì)在(zài)性(xìng)能(néng)最高的(de)芯片(piàn)上(shàng)来(lái)适配Matter協議。並(bìng)且(qiě)Matter産品目前(qián)還(huán)沒(méi)有(yǒu)形成規模，所以(yǐ)芯片(piàn)和(hé)模組的(de)價格也是(shì)比較高的(de)。
認證成本(běn)較高： 不(bù)僅要(yào)过(guò)原有(yǒu)的(de)WiFi或(huò)Thread認證，還(huán)需要(yào)給(gěi)CSA（連(lián)接标(biāo)準聯盟）交錢(qián)过(guò)Matter認證，並(bìng)且(qiě)Matter規定(dìng)需要(yào)使用(yòng)藍(lán)牙(yá)来(lái)配网，所以(yǐ)還(huán)要(yào)过(guò)藍(lán)牙(yá)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)成本(běn)也是(shì)比較高的(de)。
總(zǒng)體(tǐ)上(shàng)讲，Matter的(de)發(fà)展(zhǎn)還(huán)是(shì)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)生态就(jiù)比較容易起(qǐ)来(lái)，这(zhè)时(shí)候其(qí)他(tā)的(de)中小廠(chǎng)商就(jiù)願意(yì)跟進(jìn)，畢竟做的(de)設備可(kě)以(yǐ)直(zhí)接接入(rù)Alexa、Google Home和(hé)HomeKit生态還(huán)是(shì)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，廠(chǎng)商也不(bù)会(huì)为(wèi)这(zhè)个(gè)而(ér)花(huā)費更高的(de)成本(běn)来(lái)開(kāi)發(fà)Matter産品了。目前(qián)巨头(tóu)对(duì)Matter的(de)支持力度(dù)還(huán)是(shì)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，實(shí)現(xiàn)真(zhēn)正(zhèng)的(de)互聯互通(tòng)。
