如何將現(xiàn)有智能家居設備連接到Matter？

本文作者：Rob Alexander是 Silicon Labs 的Matter首席產(chǎn)品經(jīng)理

隨著Matter的出現(xiàn)，在未來幾年里，改善物聯(lián)網(wǎng)(IoT)連接并實現(xiàn)新應用和解決方案的機會越來越多。Matter是一個應用程序?qū)訕藴蕝f(xié)議，它允許來自不同供應商的不同產(chǎn)品使用其他技術無縫地協(xié)同工作。

該協(xié)議旨在減少不同制造商之間的碎片化，增強不同供應商的智能家居設備與物聯(lián)網(wǎng)平臺之間的互操作性。為了實現(xiàn)這一目標，Matter將使用提供設備之間互操作性的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)來定義標準應用層，而無論底層網(wǎng)絡協(xié)議如何。

如果物聯(lián)網(wǎng)公司想要在當今不斷發(fā)展的市場中保持領先地位，他們就需要在底層物聯(lián)網(wǎng)無線協(xié)議方面有深入的專業(yè)知識，包括藍牙、Thread 和Wi-Fi。那么，在不考慮協(xié)議的情況下，如何實現(xiàn)Matter互操作性呢?答案可能在于橋接。

什么是橋接?為什么需要橋接

由于現(xiàn)有的非IP的Zigbee、Z-Wave和其他無線物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的產(chǎn)品基數(shù)很大，無線共存是必要的，而且非常復雜。目前市場上有超過2100種經(jīng)過認證的非 IP 智能家居產(chǎn)品，支持廣泛的應用。隨著Matter標準的發(fā)展，這些設備將需要進行橋接以確保與新協(xié)議的兼容性。

以國外常見的智能家居產(chǎn)品為例，使用Zigbee或Z-Wave的產(chǎn)品——如Philips Hue燈泡、SmartThings傳感器、Ring報警系統(tǒng)和Ecobee恒溫器等等，它們已經(jīng)在世界各地正在進行銷售并在大量用戶家庭中使用，但目前與Matter不兼容。一般來說，將Zigbee和Z-Wave設備連接到Matter將涉及更新現(xiàn)有集線器或添加支持新協(xié)議的新橋接設備。

開發(fā)人員需要一種方法將Matter連接到這些設備，并將當今現(xiàn)有的智能家居設備帶入未來，以便消費者可以通過現(xiàn)有產(chǎn)品享受Matter帶來的好處。盡管一些公司可能會選擇在滿足閃存和RAM要求的情況下現(xiàn)場升級他們的終端設備，但對于物聯(lián)網(wǎng)提供商來說，將現(xiàn)有的傳感器網(wǎng)絡與Matter網(wǎng)絡連接起來將是更明智的做法，因為它將為用戶提供更直觀、更輕松便捷的體驗。

值得慶幸的是，越來越多的物聯(lián)網(wǎng)公司計劃推出Matter橋接產(chǎn)品，這些產(chǎn)品將有助于支持已部署Zigbee/Z-Wave產(chǎn)品和使用藍牙低功耗 (BLE) 進行調(diào)試并通過Thread、Wi-Fi 和以太網(wǎng)協(xié)議運行的較新的Matter產(chǎn)品。

接下來，讓我們仔細看看Matter橋接的工作原理。

Matter橋的工作原理

Matter橋的工作原理是將連接擴展到Matter結(jié)構(gòu)中的非Matter物聯(lián)網(wǎng)設備，并允許消費者將現(xiàn)有的非Matter設備(如Zigbee和Z-Wave設備)與新的Matter設備一起使用。網(wǎng)橋使用各自的協(xié)議（例如 Zigbee、Z-Wave 或藍牙）連接到每個設備，然后將它們之間的消息轉(zhuǎn)換為彼此都能理解的Matter協(xié)議。

因此，當一個設備向另一個設備發(fā)送消息時，網(wǎng)橋會攔截它，并將其轉(zhuǎn)換為Matter協(xié)議，然后將其發(fā)送到接收設備。然后，接收設備將消息轉(zhuǎn)換回自己的協(xié)議，并相應地對其進行操作。

從本質(zhì)上講，Matter橋充當使用不同通信協(xié)議的智能家居設備之間的中介。它使設備能夠無縫協(xié)同工作，無論它們使用何種協(xié)議。這對于消費者來說尤其重要，因為他們可能擁有來自不同制造商的使用不同協(xié)議的智能家居設備。

通過物質(zhì)橋，他們可以將所有設備連接到一個網(wǎng)絡，并從一個應用程序或平臺控制它們。下圖顯示了線程網(wǎng)絡和物質(zhì)結(jié)構(gòu)之間的連接，以及物質(zhì)到非物質(zhì)網(wǎng)絡(如Z-Wave/Zigbee)使用橋接設備的連接。

借助Matter網(wǎng)橋，他們可以將所有設備連接到一個網(wǎng)絡，并從一個應用程序或平臺控制它們。下圖顯示了Thread網(wǎng)絡和Matter結(jié)構(gòu)之間的連接，以及Matter與非Matter網(wǎng)絡（例如使用橋接設備的Z-Wave/Zigbee）之間的連接。

Matter網(wǎng)橋通過將所有設備連接到一個網(wǎng)絡來工作的方式。資料來源：Silicon Labs

Matter over Thread

為了能夠通過 Thread 連接到 Matter，許多智能家居設備制造商正在構(gòu)建同時支持 Thread 和 Matter 協(xié)議的邊界路由器。這些設備旨在充當基于 Thread 的智能家居設備和基于 Matter 的設備之間的路由器，使它們能夠相互通信。

為了能夠連接到Matter over Thread，許多智能家居設備制造商正在構(gòu)建同時支持Thread和Matter協(xié)議的邊界路由器。這些設備被設計成基于Thread的智能家居設備和基于Matter的設備之間的路由器，允許它們相互通信。

Thread與其他網(wǎng)橋和集線器的獨特之處在于它能夠內(nèi)置于其他設備中，因為它是基于IP的。物聯(lián)網(wǎng)提供商正在構(gòu)建各種硬件設備，這些硬件設備將充當與Matter兼容的Thread邊界路由器，如智能家居集線器、智能揚聲器、智能鎖和智能照明，為用戶提供現(xiàn)有Matter和非Matter設備之間的無縫互操作性。

總的來說，任何同時支持Thread和 Matter的設備都有可能充當這兩種協(xié)議之間的邊界路由器。隨著Matter 的日益普及，我們很可能會看到越來越多的設備同時支持Thread和Matter。

此外，可以將Thread Border Router 功能與 Matter Bridge 相結(jié)合，以在單個集線器中支持 Matter Thread 和非Matter設備。事實上，一些公司已經(jīng)在采取措施使之成為現(xiàn)實。例如，Silicon Labs最近發(fā)布了功能齊全的Unify軟件開發(fā)套件 (SDK)，為Matter到Zigbee和Matter到Z-Wave提供橋接解決方案，并連接到Matter Thread設備。

該SDK為 Matter to Zigbee、Matter to Z-Wave 和 Matter to Thread 設備提供橋接解決方案。資料來源：Silicon Labs

Unify SDK是一種軟件網(wǎng)絡，可簡化物聯(lián)網(wǎng)基礎設施開發(fā)，包括基于應用處理器的終端產(chǎn)品、網(wǎng)關、集線器、網(wǎng)橋和接入點。每個Unify SDK組件都實現(xiàn)了一個消息隊列遙測傳輸 (MQTT) 接口，這是一種簡單的消息傳遞協(xié)議，用于基于Dotdot的統(tǒng)一語言。因此，它是用于系統(tǒng)集成的模塊化、可擴展、輕量級且定義明確的接口。

盡管Unify SDK本身在Linux上運行，但它的架構(gòu)是為了可移植性。Unify-Matter橋接應用是Unify SDK的一部分，基于 CSA 的Matter Bridge Application軟件。應用在Matter協(xié)議接口上接收Zigbee集群庫 (ZCL) 命令，轉(zhuǎn)換為Unify Controller Language數(shù)據(jù)模型，并發(fā)布到MQTT接口。

改善未來智能家居的連通性

通過使用Thread作為IoT設備的底層無線協(xié)議并通過邊界路由器添加Matter支持，IoT提供商可以更輕松地創(chuàng)建協(xié)同工作的連接設備生態(tài)系統(tǒng)。那些沒有原生Matter支持的設備仍然可以通過Matter橋與Matter進行互操作。

這種方法使消費者能夠從更廣泛的設備和制造商中進行選擇，同時仍然確保兼容性和易用性。隨著行業(yè)的不斷發(fā)展，我們可以期待看到更多同時支持Thread和Matter的設備，從而比以往任何時候都更容易創(chuàng)建無縫連接的智能家居體驗。

資料來源：EDN

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