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.
Until May 2021, the ZigBee Alliance established in 2002 was renamed CSA (Connectivity Standard Alliance). Literally, it is an alliance related to connection standards. It sounds more domineering, like a family bucket. Then, the Connected Home over IP protocol was renamed Matter, which is the “Matter” from “it doesn't Matter”.
The CSA puts the Matter protocol in the top, which shows the status of Matter and its popularity.
With the release of Matter protocol development plan, the working group works overtime, and the pace of issuing has become increasingly tight. There are still many problems in need of our in-depth analysis:
What changes will Matter protocol bring to the existing IoT communication protocol in smart home?
The communication protocols used in existing smart home IoT products are also diverse, and each wireless technology has its characteristics and applications.
Since Matter is a protocol related to IoT communication, and mainly used at the application layer protocol, will it affect the development of these protocols, especially the landing of products using these protocol technologies? The answer is yes. From the current Matter working group, the first round of protocols discussed and supported are Wi-Fi, Thread, ZigBee, and Bluetooth.
Will Wi-Fi based on the IP protocol be popular again?
As one of the most popular communication protocols in the IoT applications, Wi-Fi will benefit from the birth of Matter protocol again. On one side, Wi-Fi is a technology based on IP protocol from the beginning, and can directly support Matter naturally. On the other hand, Wi-Fi has been short of unified protocol at the application layer, especially at the business level of the smart home industry. Although we are familiar with application layer protocols widely used in Internet of things applications such as HTTP, COAP, and MQTT, they are all standards at the communication level.
When IoT Wi-Fi products were just launched, smart plugs have become the most popular products. Meanwhile, some problems also appeared to the public.
If a user want to adpot the smart plug produced by each manufacturer, he/she has to install a specific mobile app that will match up the smart device. The function of each smart device is similar, but there are too many apps installed on the mobile phone, and the communication protocol used by each manufacturer and the business data format defined on the protocol are totally different. So, talking about interoperability is even more difficult.
Now with the support of the Matter protocol, the application business is unified, making it possible to interoperate between Wi-Fi-based smart home products. What's more powerful is that Wi-Fi products can also interoperate with other wireless technology products, making Wi-Fi products smarter.
Will Thread protocol application have an explosive growth?
You may haven’t heard of the Thread protocol before. In fact, it was born in 2014. The Thread protocol was developed by Google Nest Labs. When I read the Thread protocol standard for the first time, I was excited because of the advancement and practicality of many technical points. For example, especially compared to ZigBee and Z-wave, no decentralized mesh network of single-point-of-failure, easy to access the Internet based on the IPv6 protocol, high-level security standards, better compatibility guarantees with Open Source Stack, more device roles, and other features. Perhaps these are the reasons why many foreign giants have joined the Thread Alliance. However, the technical advantages did not help Thread to quickly implement productization. Thread products of some manufacturers can be found in foreign countries, and there are few in China.
The reason is also Thread protocol's lack of uniform standards at the application layer. Although there is also application layer support such as Google Weave, there is still a lack of strong promotion. Nowadays, the support of Matter protocol can be regarded as having the shortcut of the application layer to the Thread protocol, and it is the shortcut recognized by the major giants. Thread can take advantage of IP-based advantages to easily access the Matter network to achieve interoperability with other products.
したがって、Thread プロトコルはスマート ホーム システムに完全に適用できるようであり、スマート ホームにおける ZigBee、Z-wave、およびその他のプロトコルに挑戦する可能性があります。Google Home、Amazon Echo、Apple Home Pod のサポートにより、Thread 単一カテゴリ製品へのアクセスが確実に加速します。そのため、海外ではThreadプロトコルのアプリケーションの開発が早い可能性がありますが、中国ではエコシステムが鍵となるため、さらに時間がかかる可能性があります。たとえば、これまでスマートホームで広く使用されてきたBエンドのハードカバー住宅市場では、ほぼZigBeeプロトコルが業界標準として採用されています。
ZigBee製品は単一製品時代に移行できるでしょうか?
ZigBee に詳しいメーカーや開発者は、ZigBee をシステム テクノロジとして扱うことがよくあります。彼らは、ZigBee 製品は Wi-Fi や Bluetooth などの単一カテゴリの製品とはまったく異なると考えています。このシステムについて一度言及すると、そのシステムの高度な複雑さ、着陸の難しさ、参入障壁の高さが思い浮かぶでしょう。しかし、ZigBee の最終目標は、消費者に受け入れられる単一カテゴリーの製品になることです。WiFi や Bluetooth 製品と同様に、IKEA、Amazon、淘宝網で購入した ZigBee 製品も電源を入れるとすぐに使用できます。ZigBeeプロトコルは、物理層からアプリケーション層まで完全なプロトコルが規定され、高い相互運用性を持って誕生します。これが、CSA Alliance (旧 ZigBee Alliance) が複数の大手企業と協力して Matter の開発を主導できる理由です。
繰り返しになりますが、 Matter プロトコルは単一製品の ZigBee 製品の可能性を提供し、より広範囲の相互運用性を広げることができます。ZigBee デバイスは、ZigBee-to-Matter ブリッジを介して Matter ネットワークに接続され、Matter プロトコルをサポートする他のデバイスと相互運用します。現在、成熟した ZigBee 3.0 デバイス間の相互運用性により、Matter ネットワークへの標準化されたアクセスが保証されます。
中国のIoTメーカーは行き詰まりを打破し、積極的な行動に出るだろうか？
CHIP の設立以来、Amazon、Google、Apple などの大手企業は、スマート ホーム ケーキをさらに拡大することを決意しました。序盤は巨人が高い技術を出してきた。Google の Weave、Amazon の Alexa、Apple の HomeKit、ZigBee の Dotdot は、新しいプロトコルの策定と開発に投資しました。その後、巨人はCHIPワーキンググループに多くの人的資源を投資した。新しいプロトコルの開発を推進するために、さまざまなチームが重要な役割を果たしました。5 月末までに 180 社以上の企業と、これらの企業の 1,700 人以上のエンジニアがこの目標に向けて懸命に取り組んできました。もちろん、そのほとんどは海外メーカーであり、中国のIoTメーカーも積極的な動きを見せています。の定式化からモノのインターネットのプロトコル標準から最終製品の出荷まで、チップ メーカーは産業チェーンの上流で重要な役割を担うことがよくあります。中国のチップメーカーの新たな動きを見てみましょう。
Espressif は、IoT Wi-Fi チップの最大サプライヤーの 1 つとして、海外、特にオープンソースやオタク界に幅広い顧客を抱えています。Espressif テクノロジーは、Matter プランに参加するトレンドを利用しており、これは Espressif が元の Wi-Fi フィールドから他の IoT プロトコルに迅速に移行するのにも役立ちます。8 月初旬、Espressif は、Matter プロトコルを完全にサポートするために、IEEE 802.15.4 および Bluetooth LE v5.2 標準をサポートする ESP32-H2 チップをリリースしました。中国の顧客のニーズを満たすために、Wi-Fi、Thread、Wi-Fi + Thread (ボードルーター) に注力すると考えています。
PHY+ Microelectronics は、これまで低電力 Bluetooth チップの開発に注力してきました。第 1 世代の Bluetooth チップ PHY6212 が発売されたとき、市場では、中国がついにヨーロッパやアメリカの Bluetooth チップとベンチマークできる国産 Bluetooth チップを手に入れたという声がありました。今回、PHY+ Microelectronics は、PHY6226、BLE+IEEE 802.15.4 デュアルモード チップを再び発売しました。現在、PHY62xx シリーズのプラットフォームは、CSA Alliance の ZigBee 互換プラットフォーム認定を初めて完了したものでもあります。
私たちはPHYを信じており、巨人が推進するMatterプロトコルがより多くのチャンスをもたらす可能性があることに同意します。PHY6226 のチップ アーキテクチャに関しては、「短くて強力」と表現できます。既存のIoT端末製品に採用するのにちょうどよいチップだという。PHY+ マイクロエレクトロニクス ソフトウェア R&D センターの所長、Yang Zhongqi 氏も、現時点ではスマート ホーム内で複数のプロトコルが共存するのがごく普通のことになるだろうと述べています。Matter プロトコルの策定により、ZigBee 3.0 標準製品にさらなるチャンスがもたらされます。PHY は、ZigBee、Thread、BLE、その他のテクノロジーに関する豊富な製品ロードマップ計画を作成しました。同時に、PHY は、ZigBee Direct、BLE Provisioning in Matter、Bluetooth の豊富な経験により、他のテクノロジー製品を強化します。PHY は、市場の需要に応え、顧客の製品実装の加速を支援するマルチモード AIOT チップを開発します。
IoT Wi-Fi チップの新星として、Buffalo Lab は、今日の紅海の国内 Wi-Fi チップ アプリケーション市場における優れたパフォーマンスにより、家電製品、照明、その他の市場の主要顧客に認められています。続いて、BLE5.0 + IEEE 802.15.4 のコンボチップでもある BL702 チップと以前の Wi-Fi チップは、間違いなく Matter サポートに向けてリベットで固定されています。BL702 チップ アーキテクチャの観点から見ると、これは極めて優れたファミリー バケット チップであると言えます。他の従来のデュアルモードチップと比較して、考えられる機能と予想外の機能の両方を備えています。Bouffalo Lab は、単一の製品を通じて異物エコロジーに参入し、Matter ネットワークにアクセスするために、Wi-Fi と Matter のスレッドにも焦点を当てると思います。
最近、いくつかの主流の IEEE802.15.4 および BLE IP プロバイダーを通じて、他の中国の半導体企業も、将来の Matter 市場のシェアを獲得することを期待して、既存のチップへの関連 IP 統合についてコンサルティングを行っていることを知りました。
端末製品ベンダーは Matter の早期配当に焦点を当てていますか?
中国のIoT端末メーカーのスマートホーム製品は外国人が驚くほどのスピードで開発されている。彼らは皆、Matter 製品を広範囲の市場に迅速に導入したいと考えています。ほとんどの端末メーカーでは、Matter について学ぶための準備段階に入ることができます。Github (https://github.com/project-chip/connectedhomeip) でコードの更新を追跡できます。これは、現在のサポートに基づくことができ、ハードウェア デバイスのいくつかのデモをビルドできます。結局のところ、公式の Matter オープンソース SDK は 2021 年末に公開され、仕様の 1.0 バージョンは 2022 年初頭にリリースされる予定です。そのときになって初めて、比較的完全なプロトコル標準、開発環境、および認証が完成します。テスト保証。そして上流のチップメーカーはもっと不安を抱えているに違いなく、製品の完成を助ける完璧な「ターンキー」Matter ソリューションを提供したいと考えて、全員が開発に残業をしている。Matter製品の生態環境と技術的利用の観点から、Matterの初期製品生態環境は主にGoogle、Apple、Amazonの生態環境に基づいて海外でなければなりません。技術的には、最初に Matter プロトコルに接続されるのは、Wi-Fi および Thread 関連製品である必要があります。次に、ZigBee、Z-wave、およびブリッジ支援を必要とするその他の製品も登場します。
まとめ
参考資料
執筆者：RF スター上級顧問 Mr. Wireless (We-Media エッセイスト)
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