What is Matter? It doesn't matter if you don't know Matter...In the article, we will explore Matter protocol further, which is a new future of smart home.
Birth of Matter protocol
Since the end of 2019, the hot topic in the IoT industry is Matter protocol which is called Project Connected Home over IP (shorted by Project CHIP). Project CHIP is a work group that was initiated and built by Google, Amazon, Apple, and the ZigBee Alliance. This group is based on the Internet Protocol (IP) to create a smart home protocol standard that can realize the interoperability of different protocols, increase compatibility among smart home products, and provide a seamless user experience to make our lives easier.
Cho đến tháng 5 năm 2021, ZigBee Alliance thành lập năm 2002 được đổi tên thành CSA (Connectivity Standard Alliance). Theo nghĩa đen, nó là một liên minh liên quan đến các tiêu chuẩn kết nối. Nghe có vẻ độc đoán hơn, giống như một cái xô gia đình. Sau đó, giao thức Ngôi nhà được kết nối qua IP được đổi tên thành Vật chất, nghĩa là “Vấn đề” từ “nó không quan trọng”.
CSA đặt giao thức Matter ở trên cùng, hiển thị trạng thái của Matter và mức độ phổ biến của nó.
Với việc phát hành kế hoạch phát triển giao thức Matter, nhóm làm việc làm việc ngoài giờ và tốc độ phát hành ngày càng trở nên chặt chẽ. Vẫn còn nhiều vấn đề cần chúng ta phân tích sâu:
Giao thức Matter sẽ mang lại những thay đổi gì cho giao thức truyền thông IoT hiện có trong nhà thông minh ?
Các giao thức truyền thông được sử dụng trong các sản phẩm IoT dành cho nhà thông minh hiện có cũng rất đa dạng và mỗi công nghệ không dây đều có những đặc điểm và ứng dụng riêng.
Vì Matter là một giao thức liên quan đến giao tiếp IoT và chủ yếu được sử dụng ở giao thức lớp ứng dụng, nên liệu nó có ảnh hưởng đến sự phát triển của các giao thức này, đặc biệt là sự xuất hiện của các sản phẩm sử dụng các công nghệ giao thức này không? Câu trả lời là có. Từ nhóm làm việc Matter hiện tại, vòng giao thức đầu tiên được thảo luận và hỗ trợ là Wi-Fi , Thread , ZigBee và Bluetooth .
Wi-Fi dựa trên giao thức IP sẽ phổ biến trở lại?
Là một trong những giao thức truyền thông phổ biến nhất trong các ứng dụng IoT, Wi-Fi sẽ được hưởng lợi từ sự ra đời của giao thức Matter một lần nữa. Một mặt, Wi-Fi là công nghệ dựa trên giao thức IP ngay từ đầu và có thể hỗ trợ trực tiếp Vật chất một cách tự nhiên. Mặt khác, Wi-Fi đã thiếu giao thức thống nhất ở lớp ứng dụng, đặc biệt là ở cấp độ kinh doanh của ngành công nghiệp nhà thông minh. Mặc dù chúng ta đã quen thuộc với các giao thức lớp ứng dụng được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng Internet vạn vật như HTTP, COAP và MQTT, nhưng chúng đều là các tiêu chuẩn ở cấp độ giao tiếp.
Khi các sản phẩm IoT Wi-Fi vừa ra mắt, phích cắm thông minh đã trở thành sản phẩm phổ biến nhất. Trong khi đó, một số vấn đề cũng xuất hiện cho công chúng.
Nếu người dùng muốn sử dụng phích cắm thông minh do mỗi nhà sản xuất sản xuất , họ phải cài đặt một ứng dụng dành cho thiết bị di động cụ thể phù hợp với thiết bị thông minh. Chức năng của mỗi thiết bị thông minh là tương tự nhau, nhưng có quá nhiều ứng dụng được cài đặt trên điện thoại di động và giao thức liên lạc được sử dụng bởi mỗi nhà sản xuất và định dạng dữ liệu kinh doanh được xác định trên giao thức là hoàn toàn khác nhau. Vì vậy, nói về khả năng tương tác lại càng khó hơn.
Giờ đây, với sự hỗ trợ của giao thức Matter, hoạt động kinh doanh ứng dụng được hợp nhất, giúp có thể tương tác giữa các sản phẩm nhà thông minh dựa trên Wi-Fi. Điều mạnh mẽ hơn là các sản phẩm Wi-Fi cũng có thể tương tác với các sản phẩm công nghệ không dây khác, làm cho các sản phẩm Wi-Fi trở nên thông minh hơn.
Liệu ứng dụng giao thức Thread có tăng trưởng bùng nổ?
Có thể bạn chưa từng nghe về giao thức Thread trước đây. Trên thực tế, nó đã ra đời vào năm 2014. Giao thức Thread được phát triển bởi Google Nest Labs. Lần đầu tiên khi tôi đọc tiêu chuẩn giao thức Thread, tôi đã rất hào hứng vì tính tiến bộ và tính thực tiễn của nhiều điểm kỹ thuật. Ví dụ, đặc biệt là so với ZigBee và Z-wave, không có mạng lưới phân quyền của một điểm thất bại, dễ dàng truy cập Internet dựa trên giao thức IPv6, tiêu chuẩn bảo mật cấp cao, đảm bảo khả năng tương thích tốt hơn với Ngăn xếp mã nguồn mở, nhiều vai trò thiết bị hơn và các tính năng khác. Có lẽ đây là những lý do khiến nhiều đại gia nước ngoài gia nhập Thread Alliance. Tuy nhiên, những thuận lợi về kỹ thuật đã không giúp Thread nhanh chóng triển khai sản xuất. Các sản phẩm chỉ của một số nhà sản xuất có thể được tìm thấy ở nước ngoài và có rất ít ở Trung Quốc.
Lý do cũng là do giao thức Thread thiếu các tiêu chuẩn thống nhất ở lớp ứng dụng. Mặc dù cũng có hỗ trợ tầng ứng dụng như Google Weave nhưng vẫn thiếu sự quảng bá mạnh mẽ. Ngày nay, sự hỗ trợ của giao thức Matter có thể được coi là lối tắt của lớp ứng dụng đến giao thức Thread và đó là lối tắt được các đại gia lớn công nhận. Thread có thể tận dụng lợi thế dựa trên IP để dễ dàng truy cập mạng Matter nhằm đạt được khả năng tương tác với các sản phẩm khác.
Vì vậy, có vẻ như giao thức Thread có thể được áp dụng hoàn hảo cho hệ thống nhà thông minh và nó có thể thách thức ZigBee, Z-wave và các giao thức khác trong nhà thông minh. Với sự hỗ trợ của Google Home, Amazon Echo và Apple Home Pod, họ chắc chắn sẽ tăng tốc độ truy cập của các sản phẩm thuộc danh mục đơn Thread. Vì vậy, có khả năng ứng dụng giao thức Thread sẽ phát triển nhanh hơn ở nước ngoài , nhưng có thể mất nhiều thời gian hơn ở Trung Quốc vì mấu chốt là hệ sinh thái. Ví dụ : thị trường nhà ở bìa cứng B-end, được sử dụng rộng rãi trong nhà thông minh cho đến nay, gần như áp dụng giao thức ZigBee làm tiêu chuẩn ngành.
Các sản phẩm ZigBee có thể chuyển sang kỷ nguyên một sản phẩm không?
Các nhà sản xuất hoặc nhà phát triển quen thuộc với ZigBee thường coi ZigBee là một công nghệ hệ thống. Họ cho rằng sản phẩm ZigBee khá khác so với các sản phẩm đơn lẻ như Wi-Fi và Bluetooth. Khi đề cập đến hệ thống, người ta sẽ nghĩ ngay đến độ phức tạp cao của hệ thống, khó hạ cánh và các rào cản gia nhập cao. Nhưng đối với ZigBee, mục tiêu cuối cùng của nó là trở thành một sản phẩm duy nhất có thể được người tiêu dùng chấp nhận. Giống như các sản phẩm WiFi và Bluetooth, các sản phẩm ZigBee mua từ IKEA, Amazon và Taobao có thể được sử dụng ngay sau khi bật nguồn. Giao thức ZigBee ra đời với một giao thức hoàn chỉnh được xác định từ lớp vật lý đến lớp ứng dụng và có khả năng tương tác cao. Đây là lý do tại sao Liên minh CSA (trước đây là Liên minh ZigBee) có thể dẫn đầu sự phát triển của Vật chất cùng với một số người khổng lồ.
Một lần nữa, giao thức Matter cung cấp khả năng của các sản phẩm ZigBee một sản phẩm và nó có thể mở rộng phạm vi khả năng tương tác rộng hơn. Thiết bị ZigBee được kết nối với Mạng Matter thông qua cầu ZigBee-to-Matter và tương tác với các thiết bị khác hỗ trợ giao thức Matter. Hiện tại, khả năng tương tác giữa các thiết bị ZigBee 3.0 trưởng thành sẽ đảm bảo khả năng truy cập tiêu chuẩn hóa vào mạng Matter.
Các nhà sản xuất IoT Trung Quốc có phá vỡ bế tắc và có hành động tích cực không?
Kể từ khi CHIP được thành lập, những gã khổng lồ như Amazon, Google và Apple đã quyết tâm làm cho chiếc bánh nhà thông minh trở nên lớn hơn. Ban đầu, những người khổng lồ đưa ra công nghệ cao của họ. Google's Weave, Amazon's Alexa, Apple's HomeKit và ZigBee's Dotdot đã đầu tư vào việc xây dựng và phát triển giao thức mới. Sau này, các đại gia đầu tư rất nhiều nhân lực cho nhóm làm việc CHIP. Các nhóm khác nhau đóng một vai trò quan trọng để thúc đẩy sự phát triển của giao thức mới. Tính đến cuối tháng 5, hơn 180 công ty và hơn 1.700 kỹ sư từ các công ty này đã làm việc chăm chỉ vì mục tiêu này. Tất nhiên, hầu hết trong số họ là các nhà sản xuất nước ngoài và rất nhiều nhà sản xuất IoT ở Trung Quốc cũng đã có hành động tích cực. Từ công thức củacác tiêu chuẩn giao thức cho Internet vạn vật cho đến khi sản phẩm cuối cùng được sản xuất, các nhà sản xuất chip thường đóng vai trò quan trọng trong chuỗi công nghiệp. Hãy cùng xem động thái mới của các nhà sản xuất chip Trung Quốc.
Là một trong những nhà cung cấp chip Wi-Fi IoT lớn nhất, Espressif có nhiều khách hàng ở nước ngoài, đặc biệt là trong giới nguồn mở và chuyên viên máy tính. Công nghệ Espressif tận dụng xu hướng tham gia vào kế hoạch Matter, điều này cũng giúp Espressif nhanh chóng chuyển từ lĩnh vực Wi-Fi ban đầu sang các giao thức IoT khác. Vào đầu tháng 8, Espressif đã phát hành chip ESP32-H2 hỗ trợ chuẩn IEEE 802.15.4 và Bluetooth LE v5.2 để hỗ trợ đầy đủ giao thức Matter. Chúng tôi tin rằng nó sẽ tập trung vào Wi-Fi, Thread và Wi-Fi + Thread (bộ định tuyến bo mạch) để đáp ứng nhu cầu của khách hàng tại Trung Quốc.
PHY+ Microelectronics trước đây đã tập trung vào việc phát triển chip Bluetooth năng lượng thấp. Khi chip Bluetooth thế hệ đầu tiên PHY6212 được tung ra thị trường, có tiếng nói rằng Trung Quốc cuối cùng đã có chip Bluetooth nội địa có thể được so sánh với chip Bluetooth của châu Âu và Mỹ. Lần này, PHY+ Microelectronics một lần nữa ra mắt chip chế độ kép PHY6226, BLE+IEEE 802.15.4. Hiện tại, các nền tảng của dòng PHY62xx cũng là những nền tảng đầu tiên hoàn thành chứng nhận nền tảng tương thích ZigBee của Liên minh CSA.
Chúng tôi tin PHY và cũng đồng ý rằng giao thức Matter do những người khổng lồ thúc đẩy có thể mang lại nhiều cơ hội hơn. Khi nói đến kiến trúc chip của PHY6226, nó có thể được mô tả là "ngắn và mạnh mẽ". Người ta nói rằng con chip này phù hợp để sử dụng trong các sản phẩm thiết bị đầu cuối IoT hiện có. Yang Zhongqi, Giám đốc trung tâm R&D phần mềm vi điện tử PHY+ cũng cho biết, hiện tại, việc nhiều giao thức cùng tồn tại trong ngôi nhà thông minh sẽ là điều hết sức bình thường. Việc xây dựng giao thức Matter sẽ mang lại nhiều cơ hội hơn cho các sản phẩm tiêu chuẩn ZigBee 3.0. PHY đã lập một kế hoạch lộ trình sản phẩm phong phú cho ZigBee, Thread, BLE và các công nghệ khác. Đồng thời, PHY sẽ trao quyền cho các sản phẩm công nghệ khác có nhiều kinh nghiệm về Bluetooth, chẳng hạn như ZigBee Direct, Cung cấp BLE trong Matter,PHY sẽ tạo ra các chip AIOT đa chế độ để đáp ứng nhu cầu thị trường và giúp khách hàng đẩy nhanh quá trình triển khai sản phẩm.
Là ngôi sao đang lên của chip Wi-Fi IoT, Bouffalo Lab đã được các khách hàng hàng đầu trong lĩnh vực thiết bị gia dụng, chiếu sáng và các thị trường khác công nhận nhờ hiệu suất tuyệt vời trên thị trường ứng dụng chip Wi-Fi nội địa Biển Đỏ ngày nay. Sau đó, chip BL702, cũng là chip kết hợp của BLE5.0 + IEEE 802.15.4 và chip Wi-Fi trước đó chắc chắn được tán thành để hỗ trợ Matter. Từ quan điểm của kiến trúc chip BL702, nó có thể được coi là một chip thùng gia đình vượt trội. So với các chip chế độ kép truyền thống khác, nó có cả các chức năng có thể hiểu được và không mong đợi. Tôi tin rằng Bouffalo Lab cũng sẽ tập trung vào Wi-Fi và phân luồng trên Matter để thâm nhập hệ sinh thái Matter nước ngoài và truy cập mạng Matter thông qua một sản phẩm duy nhất.
Gần đây, thông qua một số nhà cung cấp IEEE802.15.4 và BLE IP chính thống, chúng tôi biết được rằng các công ty bán dẫn khác của Trung Quốc cũng đang tư vấn tích hợp IP có liên quan vào các chip hiện có, với hy vọng giành được thị phần trong thị trường Matter trong tương lai.
Các nhà cung cấp sản phẩm đầu cuối có tập trung vào cổ tức ban đầu của Matter không?
Những sản phẩm nhà thông minh của các nhà sản xuất thiết bị đầu cuối IoT tại Trung Quốc đang phát triển nhanh đến mức khiến người nước ngoài phải ngạc nhiên. Tất cả họ đều hy vọng sẽ nhanh chóng giới thiệu các sản phẩm của Matter ra nhiều thị trường. Đối với hầu hết các nhà sản xuất thiết bị đầu cuối, giờ đây bạn có thể bước vào giai đoạn chuẩn bị để tìm hiểu về Vật chất. Bạn có thể theo dõi cập nhật mã trên Github (https://github.com/project-chip/connectedhomeip), có thể dựa trên sự hỗ trợ hiện tại Xây dựng một số bản demo của thiết bị phần cứng. Rốt cuộc, SDK nguồn mở chính thức của Matter sẽ ra mắt vào cuối năm 2021 và phiên bản 1.0 của Thông số kỹ thuật dự kiến sẽ được phát hành vào đầu năm 2022. Chỉ khi đó mới có tiêu chuẩn giao thức, môi trường phát triển và chứng nhận tương đối hoàn chỉnh đảm bảo kiểm tra. Và các nhà sản xuất chip ở thượng nguồn phải lo lắng hơn, và họ đều đang làm việc ngoài giờ trong quá trình phát triển, với hy vọng cung cấp một giải pháp Matter "chìa khóa trao tay" hoàn hảo để giúp sản phẩm cập bến. Về môi trường sinh thái và kỹ thuật sử dụng các sản phẩm Matter, môi trường sinh thái sản phẩm ban đầu của Matter phải ở nước ngoài, chủ yếu dựa trên hệ sinh thái của Google, Apple và Amazon. Về mặt kỹ thuật, đó phải là các sản phẩm liên quan đến Wi-Fi và Thread được kết nối đầu tiên với giao thức Matter. Sau đó, sẽ có ZigBee, Z-wave và các sản phẩm khác cần hỗ trợ cầu nối.
Bản tóm tắt
Những tài liệu tham khảo
Được viết bởi cố vấn cấp cao của ngôi sao RF, ông Wireless (một nhà tiểu luận của We-Media)
Shenzhen HQ: Room 502, Podium Building No. A-12, Shenzhen Bay Science and Technology Ecological Park, Nanshan District, Shenzhen, Guangdong, China, 518063
Chengdu Branch: N2-1604, Global Center, North No. 1700, Tianfu Avenue, Hi-Tech District, Chengdu, Sichuan, China
ĐT : +86 (0)28-86925399
E-mail : info@szrfstar.com
Skype : +86 18190842785
Whatsapp : +8618190842785
