Matter 是(shì)基于(yú)互聯网協議 (Internet Protocol, IP) 定(dìng)義的(de)通(tòng)用(yòng)應(yìng)用(yòng)层(céng)。因(yīn)此(cǐ)，無論底层(céng)采用(yòng)何種(zhǒng) IP 网絡協議，Matter 應(yìng)用(yòng)层(céng)都能(néng)夠保證設備間(jiān)的(de)互操作(zuò)性(xìng)。在(zài)即将發(fà)布(bù)的(de)第(dì)一版 Matter 協議中，它(tā)将首先(xiān)支持以(yǐ)太网、Wi-Fi 和(hé) Thread 网絡協議。
Matter 的(de)協議层(céng)結構
以(yǐ)太网和(hé) Wi-Fi 都是(shì)衆所周知的(de)网絡協議，而(ér) Thread 則是(shì)一个(gè)比較新(xīn)的(de)概念。
簡單来(lái)说(shuō)，Thread 是(shì)一套(tào)基于(yú) IPv6 的(de)低(dī)功耗 mesh 网絡協議，常用(yòng)于(yú)物(wù)聯网産品。Thread 協議是(shì)基于(yú) IEEE 802.15.4 技術(shù)，因(yīn)此(cǐ) Thread 网絡中的(de)設備無法(fǎ)直(zhí)接與(yǔ) Wi-Fi 或(huò)以(yǐ)太网設備通(tòng)信(xìn)。为(wèi)了使 Thread 設備與(yǔ)其(qí)他(tā)网絡中的(de)設備互聯，我(wǒ)们(men)需要(yào)在(zài) Matter 的(de)拓撲結構中增加一个(gè)特(tè)殊設備：Thread 邊(biān)界路由(yóu)器。
下(xià)图(tú)展(zhǎn)示了典型的(de) Matter 協議拓撲結構：
Matter 拓撲結構
在(zài)本(běn)地(dì)网絡中實(shí)現(xiàn)設備的(de)端到(dào)端通(tòng)信(xìn)是(shì) Matter 的(de)關(guān)鍵特(tè)點(diǎn)之(zhī)一。它(tā)支持設備跨以(yǐ)太网、Wi-Fi 和(hé) Thread 网絡進(jìn)行通(tòng)信(xìn)。例如(rú)，一个(gè) Thread Matter 開(kāi)關(guān)可(kě)以(yǐ)控制一个(gè) Wi-Fi Matter 燈(dēng)泡；同(tóng)理，一个(gè) Wi-Fi Matter 開(kāi)關(guān)也可(kě)以(yǐ)控制一个(gè) Thread Matter 燈(dēng)泡，而(ér)且(qiě)这(zhè)些(xiē)过(guò)程均無需借(jiè)助手(shǒu)機(jī) App、云或(huò)其(qí)他(tā)特(tè)别操作(zuò)。
接下(xià)来(lái)，我(wǒ)们(men)将通(tòng)过(guò)一个(gè)由(yóu) Thread 邊(biān)界路由(yóu)器連(lián)接 Wi-Fi 和(hé) Thread 設備的(de)例子，介紹 Thread 邊(biān)界路由(yóu)器如(rú)何支持 Matter 協議中的(de) (a) 双(shuāng)向(xiàng)連(lián)接和(hé) (b) 服(fú)務(wù)發(fà)現(xiàn)功能(néng)。
双(shuāng)向(xiàng)連(lián)接
Thread 邊(biān)界路由(yóu)器負責在(zài) Wi-Fi 和(hé) Thread 网絡之(zhī)間(jiān)轉(zhuǎn)發(fà) IP 幀。與(yǔ)网關(guān)/橋(qiáo)接設備不(bù)同(tóng)的(de)是(shì)，Thread 邊(biān)界路由(yóu)器僅需專注于(yú)處(chù)理 IP 层(céng)的(de)通(tòng)信(xìn)，而(ér)無需考慮應(yìng)用(yòng)层(céng)的(de)數據(jù)内容，或(huò)處(chù)理應(yìng)用(yòng)层(céng)交互。
Thread 网絡的(de)單播尋址有(yǒu)三(sān)个(gè)作(zuò)用(yòng)域：
- Link-Local：僅用(yòng)于(yú)單跳通(tòng)信(xìn)
- Mesh-Local：用(yòng)于(yú)本(běn)地(dì) Thread 网絡内的(de)通(tòng)信(xìn)
- Global：用(yòng)于(yú)與(yǔ) Thread 网絡之(zhī)外(wài)的(de)設備通(tòng)信(xìn)
Thread 邊(biān)界路由(yóu)器为(wèi)其(qí)所在(zài) Thread 网絡配置 OMR (Off-Mesh Routable) Prefix，每个(gè) Thread 設備相應(yìng)添加一个(gè) OMR 地(dì)址作(zuò)为(wèi)全(quán)局(jú)單播地(dì)址。Thread 邊(biān)界路由(yóu)器通(tòng)过(guò)向(xiàng) Wi-Fi 网絡發(fà)送包(bāo)含 IPv6 Route Information Option (RIO) 的(de) Router Advertisement (RA) 數據(jù)幀，来(lái)宣布(bù)此(cǐ) OMR Prefix 可(kě)抵达(dá) Thread 网絡。
同(tóng)理，Thread 邊(biān)界路由(yóu)器也会(huì)通(tòng)知 Thread 网絡設備，通(tòng)往 Wi-Fi 网絡的(de)路由(yóu)信(xìn)息。这(zhè)个(gè)过(guò)程中，路由(yóu)信(xìn)息是(shì)通(tòng)过(guò) Thread Network Data 在(zài) Thread 网絡中传播，而(ér)非(fēi)使用(yòng) IPv6 Neighbor Discovery 協議。
Thread 邊(biān)界路由(yóu)器的(de)双(shuāng)向(xiàng)連(lián)接
此(cǐ)时(shí)，Thread 和(hé) Wi-Fi 网絡中的(de)設備都已經(jīng)知道(dào)可(kě)以(yǐ)通(tòng)过(guò) Thread 邊(biān)界路由(yóu)器轉(zhuǎn)發(fà)， 並(bìng)通(tòng)往对(duì)方(fāng)网絡的(de)路由(yóu)信(xìn)息。
服(fú)務(wù)發(fà)現(xiàn)
Matter 采用(yòng)标(biāo)準的(de)基于(yú) DNS 的(de)服(fú)務(wù)發(fà)現(xiàn) (DNS-Based Service Discovery, DNS-SD) 協議，進(jìn)行服(fú)務(wù)廣播和(hé)發(fà)現(xiàn)。在(zài) Wi-Fi 和(hé)以(yǐ)太网絡中，DNS-SD 協議使用(yòng)多(duō)播 DNS (mDNS) 方(fāng)式。
然而(ér)，多(duō)播和(hé)廣播在(zài) Thread 等低(dī)功耗 mesh 网絡中的(de)效率並(bìng)不(bù)高。因(yīn)此(cǐ) Thread 特(tè)别引入(rù)了服(fú)務(wù)注册(cè)協議 (Service Registry Protocol, SRP)，通(tòng)过(guò)單播進(jìn)行服(fú)務(wù)發(fà)現(xiàn)。
Thread 邊(biān)界路由(yóu)器的(de)服(fú)務(wù)發(fà)現(xiàn)
通(tòng)常情(qíng)況下(xià)，Thread 邊(biān)界路由(yóu)器充當 SRP 服(fú)務(wù)器和(hé)代(dài)理 (Advertising Proxy)：Thread 設備向(xiàng) Thread 邊(biān)界路由(yóu)器注册(cè)自(zì)己的(de)服(fú)務(wù)，接着 Thread 邊(biān)界路由(yóu)器通(tòng)过(guò)多(duō)播 DNS 向(xiàng) Wi-Fi 网絡廣播所有(yǒu) Thread 設備的(de)服(fú)務(wù)信(xìn)息。
Thread 邊(biān)界路由(yóu)器還(huán)實(shí)現(xiàn)了 DNS-SD 發(fà)現(xiàn)代(dài)理 (Discovery Proxy)，这(zhè)樣(yàng) Thread 設備也可(kě)以(yǐ)發(fà)現(xiàn) Wi-Fi 网絡中的(de)服(fú)務(wù)。
乐鑫 Thread 邊(biān)界路由(yóu)器解(jiě)决方(fāng)案(àn)
乐鑫自(zì) Matter 發(fà)起(qǐ)之(zhī)初就(jiù)積极(jí)加入(rù)並(bìng)開(kāi)發(fà) Matter 項目，現(xiàn)已能(néng)夠为(wèi)用(yòng)戶提(tí)供全(quán)功能(néng)的(de) Matter 協議解(jiě)决方(fāng)案(àn)，包(bāo)括使用(yòng) Wi-Fi/Thread 連(lián)接的(de) Matter 終(zhōng)端設備，以(yǐ)及(jí)使用(yòng)乐鑫 SoC 組合搭建的(de) Thread 邊(biān)界路由(yóu)器/Zigbee 橋(qiáo)接設備。
Thread 邊(biān)界路由(yóu)器示例和(hé) SDK 現(xiàn)已对(duì)用(yòng)戶開(kāi)放(fàng)。本(běn)示例中，用(yòng)戶需要(yào)通(tòng)过(guò) UART 或(huò) SPI 将一颗(kē) Wi-Fi 芯片(piàn)和(hé)一颗(kē) 802.15.4 芯片(piàn)相連(lián)。
