初识Matter(Connected Home over IP)协议

初识Matter
Matter是 CSA连接标准联盟(原Zigbee 联盟)新推出的一个应用层协议。是一种新的、基于IP的连接标准,Matter的商标所有权是隶属于CSA联盟的。
初识Matter(Connected Home over IP)协议
Matter原来叫Connected Home over IP (CHIP)项目,2021年5月12日正式更名为Matter,同一时间Zigbee联盟更名为CSA连接标准联盟(CSA联盟)。大力推广Matter项目。
Matter的目标是简化制造商的开发并提高消费者的兼容性。该项目建立在一个共同的信念之上,即智能家居设备应该是安全、可靠和无缝使用的。该项目以网际互联协议 (IP) 为基础,并为设备定义一组基于 IP 的网络技术。

Matter的协议构架:
初识Matter(Connected Home over IP)协议

如上图所示,Matter定义了部署在设备上的基于 IPv6 网络的用层,以实现互操作性架构目标。Matter最初将以 Wi-Fi 和 Thread 作于底层通信的核心、未来将会支持蓝牙低功耗 (Bluetooth Low Energy),Cellular,Ethernet等通信协议。

Matter应用层可以进一步细分为7个模块:
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  1. 应用层:设备的高阶商业逻辑。例如,专注于照明的应用程序可能包含打开/关闭灯泡以及灯泡颜色控制的逻辑。

  2. 数据模型层:描述设备各种功能的数据原型。当应用程序有意与设备交互时,应用程序对这些数据结构进行操作。

  3. 互动模型层:表示可以在设备上执行的能于设备交互的一组操作。例如,在设备上读取或写入属性将相当于和设备进行交互。这些操作对数据模型层定义的数据结构进行操作。

  4. 动作框架层:一旦使用交互模型构建了一个动作,它就会被构造成一个方便 在“连接”上表示的,规范的二进制格式封包。

  5. 安全性&加密和签名:对交互的数据进行加密和签名,以确保数据包的发送方和接收方都对数据进行加密和验证。

  6. 消息构架和路由:与加密和签名的交互,通过可选的或需要的包头创建需要的数据构造,指定消息的属性以及一些路由信息。

  7. IP 成帧和传输管理:将交互的数据进行IP封包,江将其发送到底层传输协议以进行数据的 IP 管理。

Matter的网络拓扑结构:
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  1. 设备通过蓝牙加入到Matter网络
  2. 设备通过Wi-Fi 或Thread相互连接
  3. Thread设备通过边界路由器(Border Routers)连接到其它的基于IP的网络
  4. 网桥可以连接到其他协议的设备,例如Zigbee 和 Z-Wave

Matter的前世今生:
2014年7月Google以802.15.4为基础,基于网际协议(IP)开发了个新新的协议—Thread。并联合了苹果公司一起推广基于IP的Thread协议。
Zigbee和Thread都是基于2.4GHz的802.15.4的协议,所以联盟推出了一个Dotdot,Dotdot是基于Thread和Zigbee之上的应用协议。目的在于统一Thread和Zigbee的互操作。
Thread协议市场反映一般,认证的产品很少,Dotdot也没多少认证产品,在2019年12月18日Google和Apple公司一起加入了Zigbee联盟,联合Zigbee联盟共同推广新的基于IP的协议,也就是Connected Home over IP (CHIP)工作组。
2021年5月12日Connected Home over IP (CHIP)项目正式更名为Matter

Matter协议主要来源有Google OpenWeave, Apple HomeKit, Zigbee Dotdot, Open Thread,目标是要成为Bluetooth,Wi-Fi一样通用的,物联网的三大主流协议,大佬们信心很大。前景如何,我们拭目以待。
初识Matter(Connected Home over IP)协议

参考资料:
https://github.com/project-chip/connectedhomeip#connected-home-over-ip
https://csa-iot.org/
https://buildwithmatter.com/

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