Matter的前世今生

物联网（IoT）产品“碎片化”的问题不仅让消费者和开发者们头疼不已，也阻碍了家庭智能硬件产品的进一步发展。目前，主导物联网产品发展的科技巨头们，都有各自独立的智能家居生态系统，如Amazon Alexa，Apple HomeKit和Google Home等等。消费者在挑选智能产品的过程中，不仅需要关注的是产品的功能、特性和价格，还需要去在意它是否兼容家中已有的生态系统，这难免造成了他们在选择上的困难以及使用中的不便。

同时，第三方开发者们在开发一款智能产品之前，也必须考虑该产品需要支持哪一种生态系统，以便于满足该产品目标用户的需求。如果，开发者们不满足于将自己的产品限制于某一种生态系统中，想要满足不同的消费者的多样化的需求并拓展自己的市场占有率。他们可能需要改造已有的设备支持更多的生态系统，或者重新开发支持更多智能生态系统的设备，而这两种选项都可能会让他们面临极大的困境。一方面，不得不花费更多的时间和精力去完成产品的软件层和不同智能生态系统的适配工作；另一方面，甚至要为了满足某些生态系统的要求，去改动底层硬件或者外观的设计。各方都希望能形成一套共同接受并遵循的“标准”，去解决以上的“碎片化”的问题。

为了满足这一共同需求，包括Amazon，Apple，Google等物联网生态系统构建者们与Zigbee联盟走到了一起，在2019 年 12 月 宣布成立了Connected Home over IP（CHIP）项目工作组，致力于打造一个基于开源生态的全新智能家居协议。2021年5月，随着Zigbee联盟更名为连接标准联盟（Connectivity Standards Alliance），项目工作组协商制定出这个局域网内的应用层标准协议的初稿，并将CHIP改名为：Matter。

Matter 的架构

Matter设备将工作在统一的应用层中，且仅仅依赖传输层中的 IPv6 标准所构成的TCP/IP和UDP协议，从而兼容不同的物理介质和数据链路标准。因为IP网络是一个Mesh结构，所以Matter也将呈现为Mesh拓扑结构（由不同通信技术的子网络组成）。

在计划于今年秋季正式发布的第一版Matter协议中，它将首先支持Ethernet，Wi-Fi和Thread网络进行设备间通信；并且利用蓝牙低功耗（BLE）技术作为Matter设备配网（Commissioning）的通道，以简化Matter设备的配置步骤。其中，Thread协议基于IEEE 802.15.4技术，其网络中的设备无法直接与Wi-Fi或以太网设备通信，因此在Matter拓扑结构中需要增加Thread边界路由器，使Thread网络中的Matter设备与其他网络中的设备可以互联。比如，一个仅支持Thread网络的Matter设备，可以通过Border Router（如HomePod Mini），来和其他的仅支持Wi-Fi网络的设备（如iPhone）进行通信。

Matter 的特性

Matter网络中将拥有统一的数据模型和交互模型。Matter协议把网络当作共享资源处理，没有设定排他性的网络所有权和访问权，这就使得多个不同协议的网络可以共存于同一组IPv6的网络中。

以往两个智能设备需要处于同一个物理网络中的才可以实现互相通讯。而Matter协议将构建起多个虚拟的网络，允许不同物理网络中的智能设备实现互相通讯。这里虚拟的网络是一群Matter设备的集合，被称作一个Fabric。在实现中，一个Fabric往往对应一个智能生态系统所构成的网络。一个物理设备被叫做Node（相当于HomeKit中的Accessory），一个Node可以被加入到一个或多个Fabrics之中。

Node下面用拥有独立地址的Endpoint（端点）来表示不同功能模块，比如上图中Endpoint 1和Endpoint 2来表示一个空调的不同功能模块；Endpoint 0是必须保留的根端点，用来描述设备特性。Endpoint中用若干个Cluster（继承于Zigbee Cluster Library，ZCL）来表述具体功能，如开关，风力，温度测量和温度控制。而Matter设备之间的交互（Interaction），则是由一个设备的某个Endpoint和另一个设备的某个Endpoint之间的通讯来完成的。

除此之外，Matter协议所构建的网络还具有以下特性：

Multi-Admin，支持把Matter设备同时加入到不同生态系统中的能力，被不同Fabrics中的管理员（Administrator）所管理，从而实现广泛的兼容性。

通过分布式合规设备总账（Distributed Compliance Ledger, DCL）来共享Matter厂商及设备的信息。每个生态系统都可以向DCL查询Matter配网，OTA等过程中所需要的信息。

允许使用者在无需连接到云端的情况下，进行本地设备的控制。

已经大量存在的非Matter的智能设备，也有机会通过Matter Bridge设备被添加到Matter Fabric之中。这个Matter Bridge设备负责和非Matter设备通信，它会将非Matter设备虚拟成对应的Endpoint，就像一个Node里面有多个不同功能的Endpoints，从而让Matter网络中的Matter设备可以和非Matter设备实现通信。

Matter 的功能

Matter协议主要是面向智能家居市场，其主要支持的设备类型有：

照明，开关等照明设备

加热，制冷等空气处理设备

探测器，报警器等安全设备

门禁，门锁等进入控制设备

音箱，电视等影音娱乐设备

窗户，窗帘等采光通风设备

热点，网桥等网络中继设备

随着Matter协议的发展和演化，在未来还会支持更多的智能设备。

Matter 的未来

Matter 项目获得如此高的关注，并不仅仅是因为它在概念和标准上的先进，而是源于三位智能家居巨头的承诺。在 Matter 项目立项之初，Amazon，Apple和Google就承诺使用该协议的设备将可以兼容他们的生态。在Matter协议推出之后，IoT产品的开发者们将能够做到一次开发同时支持多个生态系统（Amazon Alexa，Apple HomeKit和Google Home等）的接入协议，这将大大简化开发者的工作，使得智能设备能无缝地连接到任何Matter兼容的智能生态系统中。消费者也可以更容易地选购产品，而不用特别担心买到的设备和已有的生态系统的适配问题。

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泰凌微电子致力于为客户提供一站式的低功耗高性能无线连接SoC芯片解决方案，包括经典蓝牙，蓝牙低功耗，蓝牙Mesh，Zigbee，Thread，Matter，Apple HomeKit，Apple“查找（Find My）”，和私有协议等低功耗2.4GHz多协议无线连接系统级芯片和丰富的固件协议栈。公司产品广泛应用于智能照明，智能家居/楼宇，智能遥控，无线外设，智能零售，穿戴设备，无线音频，智能玩具，物流追踪，智慧城市等各类消费和商业应用场景中。

审核编辑 ：李倩