在智能家居領(lǐng)域，行業(yè)發(fā)展長期以來并非受限于“連接能力”，而是受限于“生態(tài)碎片化”的困局。
從BLE、Wi-Fi到Thread，無線通信技術(shù)已較為成熟，并基本能滿足消費(fèi)者在傳輸速率、傳輸距離、隱私安全與穩(wěn)定性上的多元化需求，其本質(zhì)上已有效解決了“設(shè)備如何聯(lián)網(wǎng)”的問題。

然而，當(dāng)設(shè)備入網(wǎng)數(shù)量遞增，智能家居從單品智能邁向全屋智能時，新的問題出現(xiàn)了——不同品牌廠商的數(shù)據(jù)表達(dá)方式、控制邏輯、安全策略乃至網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)都存在著差異，難以形成統(tǒng)一的交互語義和協(xié)同機(jī)制，導(dǎo)致設(shè)備間互操作的復(fù)雜度呈線性上升，最終演變?yōu)橐粋€“生態(tài)碎片化”嚴(yán)重且難以維護(hù)的智能家居系統(tǒng)。

Matter協(xié)議，打通全屋智能的“最后一公里”

在此背景下，Matter協(xié)議價值凸顯——它并不是簡單疊加在現(xiàn)有技術(shù)體系之上的“新協(xié)議”，而是基于應(yīng)用層構(gòu)建的智能家居統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。Matter協(xié)議基于TCP/UDP傳輸層、IPv6網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)通信，可適配Wi-Fi、Thread、Ethernet等多種底層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。
如下圖所示，Matter會使用分層架構(gòu)來分離不同的職責(zé)，并且在不同的協(xié)議棧之間進(jìn)行良好的封裝，使應(yīng)用邏輯、數(shù)據(jù)定義、交互行為、消息編碼、安全處理以及網(wǎng)絡(luò)傳輸彼此解耦又協(xié)同運(yùn)作。

Matter協(xié)議下設(shè)備間互操作流程示意圖（分層架構(gòu)圖來源：CSA）

在此分層架構(gòu)中，Application層對應(yīng)于設(shè)備的高階業(yè)務(wù)邏輯，如照明應(yīng)用的開/關(guān)燈泡及控制顏色的功能；

Data Model層定義了應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)模型及動作，應(yīng)用程序?qū)⑹褂眠@些數(shù)據(jù)與設(shè)備進(jìn)行互操作；Interaction Model層定義了一系列客戶端設(shè)備與服務(wù)端設(shè)備進(jìn)行的交互(interaction)， 這些交互作用于Data Model層定義的元素。

它們可讓各類設(shè)備在系統(tǒng)中具有一致的表達(dá)方式。這意味著，不同廠商的燈具、開關(guān)或傳感器，在系統(tǒng)中不再彼此孤立，而是遵循同一語義模型進(jìn)行交互，從根本上消除了長期困擾行業(yè)的“生態(tài)碎片化”問題。

使用者一旦使用Interaction Model構(gòu)造了一個動作（action），該動作（action）將被序列化為規(guī)定的壓縮二進(jìn)制格式，以便進(jìn)行編碼以用于網(wǎng)絡(luò)傳輸，此過程在Action Framing層中處理。

經(jīng)過編碼action幀再由Security Layer層處理：消息被加密并附加消息身份驗(yàn)證碼，這些處理確保消息發(fā)送方和接收方之間數(shù)據(jù)的機(jī)密性和真實(shí)性。

當(dāng)交互被序列化、加密和簽名時，Message Layer使用必需和可選的頭字段構(gòu)造payload格式，其中頭字段規(guī)定消息的屬性以及邏輯路由信息；當(dāng)payload被Message Layer層構(gòu)造后，會使用基于IP的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議（TCP協(xié)議或Matter的MRP協(xié)議）。

對方設(shè)備收到數(shù)據(jù)后，數(shù)據(jù)流則沿著協(xié)議棧向上移動，即各個層反轉(zhuǎn)發(fā)送方對數(shù)據(jù)執(zhí)行的操作，以最終將消息傳遞給應(yīng)用程序。

此外，在安全層面，Matter協(xié)議還將安全設(shè)計(jì)上升為強(qiáng)制要求，Matter通信需要基于DTLS/TLS的端到端加密機(jī)制，并通過PASE/CASE會話建立流程實(shí)現(xiàn)設(shè)備認(rèn)證與安全通信。

在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上，Matter同樣展現(xiàn)出高度靈活性。Matter設(shè)備可在Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行，也可通過Thread邊界路由器實(shí)現(xiàn)Thread與Wi-Fi設(shè)備在IPv6網(wǎng)絡(luò)層的直接互通，從而構(gòu)建統(tǒng)一的低功耗與高帶寬設(shè)備混合網(wǎng)絡(luò)。

華普微Matter模塊，一站式適配多生態(tài)的硬件解決方案

然而，再先進(jìn)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，如果缺乏工程化的落地路徑，也難以真正改變行業(yè)格局；Matter協(xié)議真正走向規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵，是其能否被快速集成到實(shí)際產(chǎn)品中——在這一過程中，模塊化解決方案已成為連接“標(biāo)準(zhǔn)”與“產(chǎn)品”的關(guān)鍵橋梁。

例如，華普微推出的HM-MT2401就是一款基于2.4GHz頻段的Matter over Thread無線通信模塊，其設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于低功耗與網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性的平衡。

通過集成Thread能力，并提供PCB天線與外置天線座，HM-MT2401能夠在保證通信距離的同時優(yōu)化功耗表現(xiàn)，適用于燈具、開關(guān)、門鎖及各類傳感器等典型智能家居終端。

HM-MT7201是另一款Matter over Wi-Fi無線通信模塊，適用于對數(shù)據(jù)吞吐要求較高的設(shè)備，可以在保持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸性能的同時幫助設(shè)備直接接入Matter生態(tài)。

這類模塊將復(fù)雜的協(xié)議棧、安全機(jī)制及網(wǎng)絡(luò)管理能力封裝在底層，使設(shè)備廠商無需從零實(shí)現(xiàn)Matter協(xié)議，可大幅降低開發(fā)門檻，加速產(chǎn)品上市速度。

在實(shí)際應(yīng)用中，憑借著Matter協(xié)議自身的多Fabric機(jī)制，集成Matter模塊的智能家居設(shè)備可同時接入Apple Home、Amazon Alexa等主流平臺，而無須分別開發(fā)不同版本的軟件系統(tǒng)，這種能力從根本上改變了過去“綁定單一生態(tài)”的產(chǎn)品策略，使智能家居設(shè)備真正具備跨平臺互操作能力。

審核編輯 黃宇