导读
想象这样一个画面：经过一天的劳累，你回到家中。随着指纹一触，智能门锁“咔嚓”开启，温馨的灯光瞬间填满整个客厅，仿佛在说“欢迎回家”。紧接着，轻柔的音乐从智能音箱中流淌出来，疲惫如潮水般退去。
听起来多么美妙！不过，现实中我们往往被迫下载一堆不同的APP来控制各种智能设备，繁琐的操作让人不胜其烦。因此，Matter横空出世。它犹如智能设备之间的智能翻译机，使得不同品牌的设备能够无障碍地进行沟通和协作。
准备好迎接一个更智能的未来了吗？让我们一起探索Matter带来的可能性，并期待那个真正的“科技家园”能早日成为现实！
一、前言
Matter协议是一个开放标准的智能家居协议，旨在实现设备的互联互通。它提供了统一的设备发现、安全性、数据模型和通信协议，使不同品牌的设备能够无缝连接和协同工作。Matter协议简化了设备配置和控制，提供了更便捷、智能和安全的智能家居体验。它的优势包括设备互操作性、简化配置和控制、安全性和隐私保护以及扩展性和开放性。Matter协议的未来发展将集中在增加设备和厂商的支持、拓展生态系统和推动智能家居行业的发展。
二、Matter的诞生
现有的有线的、无线的通信协议众多，在智能家居领域也有各种通信协议可供选择，为什么还需要新造一个Matter标准协议？
目前智能家居市场拥有各样通信协议，如Ethernet、Zigbee、Thread、Wi-Fi、Z-wave和蓝牙等。这些协议在连接稳定性、功耗等方面有着不同的优势，适用于各种不同的设备和场景（如大型电器多用Wi-Fi、小功率设备多用Zigbee等）。然而，不同协议间的设备往往难以实现互联互通；比如WiFi芯片通常采用TCP/IP协议栈，但是像蓝牙、Zigbee、433M等，都不会支持一个这么耗资源的协议栈，而是会根据自己所擅长的领域，设计一些相对轻量级、低功耗等特性的网络层、传输层以及应用层的协议，由于底层物理层和链路层的差异，本身就不能直接通信，再加上不同厂商的设备在应用层的开发往往存在差异。因此，即便不同厂商的设备采用了相同的技术标准，但是它们在应用层协议上的实现仍存在割裂现象。这无疑增加了用户在构建和维护智能家居系统时的难度，特别是在涉及多品牌设备协同工作的场景中。
为了解决这些问题，一些厂商如苹果、小米、华为等，从应用层协议入手，开发了如Apple HomeKit、小米的米家、华为的鸿蒙智联等平台，通过认证机制实现了不同设备间的兼容。例如，通过HomeKit Accessory Protocol（HAP），第三方智能设备可以与苹果的产品兼容。
尽管这些平台在一定程度上促进了设备间的兼容性，但它们也带来了新的问题：
- 厂商推动统一平台的目的是想建立自身产品的防护墙，迫使更多用户选择自家系统的产品，打造优势壁垒，造成多厂商平台林立局面，不利于整体行业发展；
- 厂商平台的接入门槛可能导致成本增加或功能受限，导致难以成为主流。例如，苹果的HomeKit兼容设备通常价格较高，而小米的米家设备虽性价比高，但可能在增强和定制化功能上有所妥协；
在行业和用户侧都存在强烈需求的背景下，Matter协议应运而生。
三、Matter技术架构及原理
Matter是怎么实现设备互联互通的？又要怎么去理解Matter呢？
Matter协议能够实现互联互通，根源来自其架构的特性。Matter协议是基于IPv6，聚焦在制定应用层标准的协议规范（图左）。将应用层架构展开来看（图右），Matter技术规范定义数据消息的封装和发送、通信的加密和授权、以及“物模型”和应用层数据的“交互模型”等。同时它还明确了如何在不同的物理和链路层技术上实施，目前主要包括三种链路层技术： Wi-Fi、以太网、Thread 。 BLE 在 Matter 中主要用于辅助设备的配网过程 。通过在这些技术之上构建统一的 应用层协议 （所以很多产品在介绍时会标注 Matter over Wi-Fi、Matter over Ethernet、Matter over Thread），使得不同品牌和技术的设备能够无缝地连接和交互，从而在 技术层面上实现了真正的互联互通 。
1、Matter网络拓扑
目前Matter底层仅支持WiFi、以太网、Thread等协议，那它是怎么做到与蓝牙或者Zigbee等设备进行交互的呢？
Matter支持多种物理层技术，目前包括Wi-Fi、Thread、Ethernet等。因此，Matter设备可以通过不同的物理层技术进行组网。如下图所示， Matter over Wi-Fi设备是星型组网方式，Matter over Thread通常是Mesh组网。
· 支持Matter协议的Wi-Fi、Ethernet设备，直接连接无线路由器即可；
· 支持Matter协议的Thread设备，通过 边界路由器 （Border Routers），也可以与Wi-Fi等基于IP的网络互联；
· 对于不支持Matter协议的设备，例如Zigbee或者蓝牙设备等，可以连接到 网桥类设备 （Matter Bridge/Gateway），进行 协议转换 ，然后连接无线路由器。
2、Matter协议技术特点
从实现原理上来看，Matter似乎看起来和主流厂商推出的协议很类似（例如HomeKit），Matter相对其他的平台协议有什么优势呢？
Matter与HomeKit、米家(Mijia)的实现原理在高层次设计上确有相似之处，因为它们都旨在提供智能家居设备的互操作性，但它们在具体的实现细节和生态系统集成方面有所不同。
Matter是由苹果、亚马逊、谷歌和Zigbee联盟等行业领导者共同推出，并且有超过500家企业共同维护推广的一个 开放标准 。相对而言，Matter具备以下优势：
· 开放性 ：它的协议及代码都是开源的，这意味着任何制造商或开发者都可以用它来创建新的智能家居设备。其促进了竞争和创新，使得市场上的智能家居产品更加丰富和多样化。
·
更稳定和安全 ：Matter整合了苹果的HAP Security框架，端对端通讯及本地局域网操控，保证了强大的隐私和安全性。用户数据只会被存储在设备中，并在设备之间端对端通信；同时其开源性意味着全球开发者都可以审查和改进代码，使其更稳定可靠。
·
· 统一的标准 ：Matter的设计采纳了谷歌的Weave设备操作机制、Zigbee的物模型，通过统一的应用层标准，简化了不同设备间的互操作性，使得设备配置和管理变得更加简单直观。
3、Matter-Admin（Multi-Fabrics）
虽然Matter从技术原理上可以实现设备互联互通，但它是怎么解决不同厂商生态割裂的问题的呢？
Matter定义了一个重要的特性，Multi-Admin(多管理员)，基于该特性即可实现设备在不同生态之间的互联互通。另外它还给家居设备带来了新的玩法 ； 在传统的智能家居系统中，通常只有一个管理员，即设备所有者。这限制了设备的管理和控制权限，尤其是在家庭或团队中共享设备的情况下。使用Multi-Admin，家庭成员或团队成员可以被授权为设备的管理员，他们可以共同管理设备的设置、控制和访问权限。例如，家庭中的每个成员都可以有自己的管理权限，而不仅限于设备所有者。这样，每个成员都可以根据自己的需求和偏好来配置和控制智能家居设备，增加了灵活性和便利性。
| Multi-Admin ：指允许多个管理员（或者多个控制平台）来管理同一套Matter设备。这是Matter的核心功能之一，它允许用户将Matter设备连接到多个平台、应用程序或其他控制点，以便用户可以自行设置。· 多个Fabric对设备的管理员权限；依托Multi-Fabrics实现；· 同一Fabric的多管理员权限；克隆设备的管理员权限。 | Multi-Fabrics ：一个设备可以同时加入多个Fabric（可理解为生态网络），依托Node ID及NOC凭证在不同的Fabric中进行标识（可添加到Fabric的数量由设备的硬件资源决定）。· 设备在多个Fabric下的Data Model、 WiFi凭据等信息在多个 Fabric 的管理员之间共享（NOC 凭据具有唯一性，不会被共享）。例如，一个同时添加到Fabric A和B中的灯泡，其开关状态在Fabric A中被改变，那么会立即同步到在Fabric B。· 不同Fabric下对于设备的业务设置不进行共享。例如用户在Fabric A 建立的自动化或场景，在Fabric B中是不可见的。 |
四、Matter的发展
1、 Matter的发展
随着Matter第一版标准发布并且正式开放产品认证，这意味Matter协议正式启动商业化。此后，Matter不仅是一个标准协议，还是一个认证体系。厂商开发的硬件，需要通过CSA联盟的认证流程，才能获得Matter的认证证书，且允许使用Matter标志。这从商业层面上确保了设备之间的互联互通。
前文提到Matter为了保证不同设备之间能够无缝协作，Matter规范详细描述了每种产品类型应该如何通信和相互作用。目前Matter规范已经更新至 1.2版本 ，已支持电工、照明、HVAC、安防传感、门锁设备、窗帘幕帘、TVs、网桥&控制器、冰箱、独立空调、洗碗机、扫地机、洗衣机、烟雾及CO警报、风扇、空气净化器、空气质量传感器****等17种设备类型；未来将支持更多的设备类型，例如， 环境感测、车辆充电、能源管理、摄像头以及更多的家用设备 。
2、Matter面临的挑战
➤ 产品成本增加、认证复杂
由于Matter产品必须通过CSA认证才能贴标上市，而Matter的认证成本是一笔不小的开支，很多厂商并不愿意承担这个费用，使得Matter产品的价格相对存量产品而言并不占优势。Matter的开发、测试、发布涉及多个机构，使得其产品发布周期大大增加，无法迅速发布bug修复版本很大程度上影响了产品的可靠性。
➤ 产品差异化降低
统一有时候是一把双刃剑，当所有厂家都按照统一的标准去做，产品的差异化上就会变低，对于消费者来说可能某些个性化功能就无法体验。当然统一带来的好处是消费者手机上不用那么多的APP，设备选择上不用受限于某一个特有品牌。对于某些厂商而言，由于用户更倾向于使用手机自带的生态，导致用户粘性降低，从而使得设备被使用的记录、运行数据等可能没法再像之前回到厂商自己的平台上。
➤ 生态不够完善
Matter当前所支持的品类不多，更多的品类需要持续的制定数据模型标准，所以短时间内是无法购买到很全的品类的Matter设备的。这里面不同的品类要 制定统一的数据模型 ，其效率其实取决于这个品类的行业厂商之间的协作，所以品类推进的时间上会有不确定性。
五、结语
从理论上讲，Matter确实拥有解决智能家居市场碎片化问题的强大潜力；然而，在实际推广过程中，它仍面临着一些挑战。尽管如此，Matter协议的出现无疑是智能家居行业向前迈进的一大步。它是行业从用户需求出发，提出的一项创新解决方案。
智能家居的繁荣发展离不开设备互联互通。至于Matter是否会成为实现这一目标的关键，这还需要时间来证明。但从当前行业来看，Matter的期望值很大。我们期待着通过行业的共同努力，能够实现真正的“互联互通”，让智能家居技术惠及每一个家庭。
【参考文献】
[1] 移动Labs，2023-12-09，【Matter协议：实现智能家居设备互联互通】，mp.weixin.qq.com/s/l6_K93OVW….
[2] 于明月，2023-02-17，【matter协议火爆问世，万物互联生态已来】，www.cww.net.cn/article?fro…
