Matter mở rộng cơ hội cho các nhà phát triển sản phẩm Nhà thông minh

Matter mở rộng cơ hội cho các nhà phát triển sản phẩm Nhà thông minh

Hình 1: Matter cung cấp một lớp ứng dụng tiêu chuẩn để sử dụng với một bộ giao thức không dây

Bằng cách đảm bảo khả năng tương tác giữa Thread, Wi-Fi và Ethernet, Matter sẽ giúp các nhà phát triển dễ dàng xây dựng các thiết bị cải tiến để phát triển hệ sinh thái tự động hóa cho bất kỳ gia đình nào. Bài viết này khám phá một loạt các khả năng.

Sau bước  khởi đầu chậm chạp, lĩnh vực nhà thông minh cuối cùng cũng đã có được sức hút. Hãng phân tích Statista dự đoán thị trường này sẽ tạo ra 154,4 tỷ USD vào năm 2024. Trong đó, khoảng 60 tỷ USD sẽ được chi cho các thiết bị thông minh.

Thị trường sôi động hứa hẹn mang lại lợi nhuận tốt cho các thiết bị nhà thông minh. Tuy nhiên, việc đưa sản phẩm lên kệ không hề dễ dàng. Ngoài những vấn đề kỹ thuật rõ ràng, các nhà phát triển còn phải đối mặt với những thách thức khác. Điều quan trọng trong số này là hệ sinh thái nhà thông minh nào sẽ được áp dụng. Với Amazon Alexa, Apple HomeKit, Google Home hoặc Samsung SmartThings, cùng với một số tùy chọn độc quyền, có thể khó quyết định nên rẽ theo hướng nào.

Tin vui là những nhà sản xuất lớn này, cùng với nhiều nhà sản xuất khác phục vụ lĩnh vực nhà thông minh, nhận ra những thách thức mà các nhà phát triển phải đối mặt và đã cùng nhau hợp tác dưới sự bảo trợ của Liên minh Tiêu chuẩn Kết nối (CSA). Kết quả là Matter - một giao thức kết nối dựa trên IP thống nhất được xây dựng trên các công nghệ đã được chứng minh, giúp các nhà phát triển dễ dàng xây dựng các sản phẩm nhà thông minh đáng tin cậy, kết nối liền mạch với hệ sinh thái IoT.

Ngày càng có nhiều sản phẩm được chứng nhận Matter - với một báo cáo từ công ty tình báo công nghệ ABI Research dự báo rằng hơn 5,5 tỷ thiết bị nhà thông minh tuân thủ giao thức sẽ được xuất xưởng vào năm 2030. Nhưng chính xác thì Matter là gì và việc kết hợp nó dễ dàng như thế nào vào các sản phẩm nhà thông minh?

Matter bên trong

Matter là một giao thức không dây được xây dựng dựa trên các công nghệ không dây hiện có của Thread và Wi-Fi trong nhà thông minh (cộng với Bluetooth LE để chạy thử). Nó cung cấp một lớp ứng dụng thống nhất, cho phép các nhà phát triển đảm bảo sản phẩm của họ tương thích và có thể tương tác với các sản phẩm của các nhà sản xuất khác.'

Hình 2: Bluetooth LE được sử dụng để vận hành các thiết bị Matter, nhưng không dùng để truyền dữ liệu qua mạng

Trong thiết lập nhà thông minh thông thường, các thiết bị Matter có công suất thấp hơn sẽ chạy trên mạng Thread, trong khi các thiết bị có nhu cầu băng thông dữ liệu và công suất cao hơn sẽ sử dụng Wi-Fi. Hỗ trợ Thread và Wi-Fi Giao thức Internet (IP) - công nghệ đã được chứng minh và áp dụng rộng rãi, hoạt động như một tiêu chuẩn giao tiếp lớp mạng để di chuyển dữ liệu nhanh chóng trên Internet. Mỗi thiết bị Thread hoặc Wi-Fi đều có địa chỉ IP riêng và khả năng tương tác với giao thức giúp việc kết nối từng thiết bị đó với Đám mây trở nên rất dễ dàng.

Việc triển khai Matter có đáng giá không?

Việc thiết kế một sản phẩm tương thích với Matter sẽ làm tăng thêm độ phức tạp cho toàn bộ quá trình, chẳng hạn như vì có các yêu cầu bảo mật nghiêm ngặt (điều này mang lại lợi thế là làm cho sản phẩm trở nên đáng tin cậy và được bảo vệ hơn). Ngoài ra, việc giới thiệu một thiết bị được chứng nhận Matter ra thị trường sẽ tốn kém hơn so với việc giới thiệu một thiết bị tương thích với chỉ một hệ sinh thái IoT toàn cầu hoặc một giải pháp thay thế độc quyền.

Hơn nữa, thiết bị tương thích với Matter yêu cầu cả kết nối Bluetooth LE và Thread (trong trường hợp thiết bị Matter-over-Thread) hoặc Wi-Fi (đối với thiết bị Matter-over-Wi-Fi), cũng như đủ sức mạnh tính toán và bộ nhớ để chạy ngăn xếp Matter. Đối với các hoạt động cập nhật chương trình cơ sở thiết bị qua mạng (OTA-DFU), giải pháp sẽ yêu cầu bộ nhớ flash gấp đôi so với chỉ phần mềm ứng dụng. Một nguyên tắc nhỏ là cần có tối thiểu 1MB bộ nhớ flash tích hợp (cộng với cùng lượng bộ nhớ flash bên ngoài) và 256kByte RAM cho thiết bị Matter tiêu chuẩn. Sẽ cần thêm tài nguyên nếu thiết bị dự kiến ​​​​sẽ làm được nhiều việc hơn là chỉ chạy Matter.

Matter phụ thuộc vào việc triển khai rộng rãi các điểm truy cập Wi-Fi (AP) sẽ cho phép tương tác với các thiết bị phù hợp. Bộ định tuyến viền luồng cũng được yêu cầu đối với các thiết bị Thread cần kết nối Internet cho một số chức năng nhất định (chẳng hạn như lệnh thoại). Tuy nhiên, bất chấp một số thách thức, Matter đang tỏ ra có lợi cho cộng đồng nhà phát triển vì bằng cách xây dựng các sản phẩm tuân thủ, các nhà sản xuất thiết bị sẽ thoát khỏi những ràng buộc do một hệ sinh thái duy nhất áp đặt. Điều đó làm cho tổng thị trường có thể định địa chỉ cho các thiết bị của họ lớn gấp 3 hoặc 4 lần so với bình thường. Matter cũng có lợi cho người tiêu dùng vì điều đó có nghĩa là họ không phải cam kết với một nhà cung cấp duy nhất cho tất cả các thiết bị gia dụng thông minh của mình.

Vận hành Bluetooth LE và Matter-over-Thread

Bluetooth LE là công nghệ không dây năng lượng thấp hoàn thiện được tích hợp vào hầu hết các thiết bị cầm tay điện thoại thông minh hiện đại. Điều này rất quan trọng vì điện thoại thông minh tạo thành giao diện hoàn hảo để thiết lập các tiện ích nhà thông minh. Vì lý do đó, Bluetooth LE được hỗ trợ trong tiêu chuẩn Matter cho mục đích vận hành và cấu hình. Một nhược điểm của Bluetooth LE là thiếu khả năng tương tác với giao thức IPv6 - do đó, nó cần có điện thoại thông minh hoặc thiết bị cổng khác để kết nối với mạng Wi-Fi.

Ngược lại, Thread là một giao thức lưới dựa trên IPv6, dựa trên lớp vật lý/điều khiển truy cập trung bình (MAC)/lớp vật lý (PHY) IEEE 802.15.4. Nó nhắm đến các ứng dụng băng thông thấp và mang lại đặc tính tiết kiệm năng lượng tốt cho các thiết bị đơn giản như phích cắm thông minh hoặc bóng đèn. Thread là một lưới có khả năng tự phục hồi, tiêu thụ điện năng thấp, có thể thích ứng với các thiết bị được thêm vào hoặc xóa khỏi mạng. Nó cung cấp khả năng hoạt động với độ trễ thấp (vì các thiết bị có thể giao tiếp trực tiếp với nhau mà không cần trung tâm trung gian), tính năng dự phòng tích hợp, cộng với thời lượng pin kéo dài.

Hình 3: Thread là giao thức lưới dựa trên IPv6 và dựa trên IEEE 802.15.4 MAC và PHY

Mặc dù các sản phẩm Thread có thể hoạt động mà không cần bộ định tuyến viền Thread, nhưng những sản phẩm này cần thiết cho các mạng Matter-over-Thread. Các bộ định tuyến như vậy cho phép các thiết bị Thread truy cập mạng cục bộ và liên lạc với các thiết bị dựa trên IP khác như các sản phẩm Wi-Fi. Các AP Wi-Fi, loa thông minh và thiết bị chiếu sáng có thể kết hợp với bộ định tuyến viền ren. Mọi bộ định tuyến viền luồng đều có thể giao tiếp với bất kỳ thiết bị Thread nào trên cùng một mạng - giống như mọi bộ định tuyến Wi-Fi đều có thể giao tiếp với bất kỳ thiết bị Wi-Fi nào. Và khi thiết bị Thread là một phần của mạng Matter-over-Thread, nó có thể hoạt động với bất kỳ nền tảng Matter nào.

Matter qua Wi-Fi

Wi-Fi rất quan trọng đối với sự thành công của Matter, vì nhiều thiết bị nhà thông minh tương thích với tiêu chuẩn sử dụng Wi-Fi để kết nối Internet và trao đổi dữ liệu với các thiết bị khác cũng như dịch vụ dựa trên đám mây. Ví dụ: bộ điều chỉnh nhiệt thông minh tương thích với Matter có thể sử dụng Wi-Fi để kết nối với Internet nhằm truy cập thông tin thời tiết hoặc dữ liệu sử dụng năng lượng nhằm cải thiện hiệu suất của nó.

Phiên bản hiện tại của thông số kỹ thuật Wi-Fi, Wi-Fi 6, đã làm cho công nghệ không dây phổ biến phù hợp hơn với các ứng dụng IoT, chẳng hạn như các ứng dụng được sử dụng trong tự động hóa gia đình. Dòng IC đồng hành Wi-Fi 6 nRF70 là một phần của danh mục sản phẩm Bắc Âu. Ví dụ: nRF7002 là thiết bị Wi-Fi 6 tiết kiệm năng lượng, cung cấp kết nối băng tần kép (2,4GHz và 5GHz) liền mạch và khả năng tồn tại mạnh mẽ với các đài Bluetooth LE, Thread và Zigbee.

Lớp ứng dụng Matter giúp các thiết bị Thread giao tiếp với mạng Wi-Fi gia đình và từ đó đến Đám mây trở nên đơn giản hơn. Các thiết bị Matter sử dụng Wi-Fi để truyền tải mạng sẽ không cần hỗ trợ tích hợp cho mạng lưới vì phạm vi phủ sóng của Wi-Fi 6 là thiết bị Matter sẽ nằm trong phạm vi phủ sóng cho hầu hết các trường hợp sử dụng.

Hình 4: Bộ định tuyến viền luồng cho phép các thiết bị Thread trong mạng truy cập mạng cục bộ và liên lạc với các thiết bị dựa trên IP khác như các sản phẩm Wi-Fi

Bắt đầu với Matter

Các công ty silicon đang giúp các nhà phát triển dễ dàng sử dụng matter hơn trong các sản phẩm nhà thông minh mới của họ. Ví dụ: Nordic cung cấp một số SoC đa giao thức, tiêu thụ điện năng cực thấp, hỗ trợ cả giao thức Bluetooth LE và Thread. NRF52840 cho phép sử dụng Bluetooth LE để chạy thử và Thread để truyền dữ liệu. Dòng nRF54H và nRF54L mới được công bố của công ty, với bộ xử lý ứng dụng Arm Cortex-M33 và bộ nhớ dồi dào, được tối ưu hóa cho các sản phẩm cuối Matter-over-Thread thế hệ tiếp theo.

Bộ công cụ phát triển phần mềm (SDK) nRF Connect hỗ trợ các ví dụ trường hợp sử dụng Matter cho trạm thời tiết, bóng đèn, công tắc đèn, khóa cửa, cùng với Matter đối với cầu Bluetooth LE. Tùy chọn trạm thời tiết thu thập từ xa dữ liệu nhiệt độ, áp suất không khí và độ ẩm tương đối bằng cảm biến. Nó hoạt động như một thiết bị phụ kiện Matter và có thể ghép nối cũng như được điều khiển từ xa thông qua mạng Matter-over-Thread.

Cập nhật mới nhất về tiêu chuẩn

Phiên bản 1.2 của Matter được giới thiệu vào tháng 10 năm 2023 - mang đến những sửa đổi và bổ sung cho các danh mục hiện có, cũng như những cải tiến cốt lõi về thông số kỹ thuật, v.v. Phiên bản này cũng bổ sung 9 loại thiết bị mới - tủ lạnh, máy điều hòa không khí trong phòng, máy rửa chén, máy giặt, máy hút bụi robot , thiết bị báo khói/khí carbon monoxide, cảm biến chất lượng không khí, máy lọc không khí và quạt.

Những cải tiến cốt lõi mà đặc tả Matter 1.2 được hưởng lợi bao gồm:

•Các cải tiến nắm bắt được cấu hình chung của bộ phận khóa chốt và chốt kết hợp.

•Thêm mô tả về hình thức của thiết bị.

•Khả năng thiết bị giờ đây được cấu thành theo thứ bậc từ các điểm cuối phức tạp, nhờ đó cho phép lập mô hình chính xác.

•Thẻ ngữ nghĩa để cung cấp một cách có thể tương tác để mô tả vị trí và chức năng ngữ nghĩa của các cụm/điểm cuối Vấn đề chung nhằm cho phép hiển thị/ứng dụng nhất quán trên các máy khách khác nhau.

•Các mô tả cho phép thể hiện các chế độ hoạt động khác nhau của thiết bị một cách tổng quát, do đó giúp tạo ra các loại thiết bị mới dễ dàng hơn trong các phiên bản Matter trong tương lai.

Figujavascript:WebForm_DoPostBackWithOptions(new WebForm_PostBackOptions("ctl00$MainContent$btnImageAdd", "", true, "Image", "", false, true))re 5: Matter cho phép các mạng Thread và Wi-Fi hoạt động hài hòa với nhau

Matter 1.2 cũng cung cấp những cải tiến quan trọng trong chương trình thử nghiệm và chứng nhận. Điều này sẽ giúp các công ty đưa các sản phẩm (như phần cứng, phần mềm, chipset và ứng dụng hỗ trợ) ra thị trường nhanh hơn. Các phần giới thiệu khác bao gồm SDK Matter 1.2, có sẵn cho các nền tảng mới và các cải tiến cho Khai thác thử nghiệm vấn đề nguồn mở. Khai thác này giúp đảm bảo thông số kỹ thuật và các tính năng của nó đang được triển khai chính xác.

Hiệu suất và bảo mật tốt hơn cho ngôi nhà thông minh

Sự xuất hiện của Matter báo hiệu những cải tiến lâu dài về chất lượng và tính bảo mật của các sản phẩm nhà thông minh. Khi các vấn đề về khả năng tương tác được giải quyết, các nhà sản xuất thiết bị có thể tập trung hơn vào việc thúc đẩy cải tiến chất lượng sản phẩm và phát triển các tính năng mới. Và vì Matter có vẻ sẽ trở thành một tiêu chuẩn nhà thông minh trên thực tế, nên việc thực thi cơ sở bảo mật tiêu chuẩn và mạnh mẽ hơn cho các thiết bị cũng có thể sẽ trở nên dễ dàng hơn.

Trước Matter, tự động hóa ngôi nhà rất phổ biến với những người đầu tiên am hiểu công nghệ, nhưng lại gây nhầm lẫn cho thị trường phổ thông. Vấn đề hiện đang giúp người tiêu dùng áp dụng công nghệ nhà thông minh trở nên đơn giản hơn nhiều và điều này đã kích thích thị trường thành công. Do đó, khái niệm nhà thông minh cuối cùng có vẻ đã thực hiện được lời hứa đã mong đợi.

 

Cici

LutaSmart – Quality Creates Trust !

MỌI THÔNG TIN CHI TIẾT VUI LÒNG LIÊN HỆ

CÔNG TY CỔ PHẦN LUTASMART

• Trụ sở chính: Tầng 8, tòa nhà Detech Tower II, số 107 Nguyễn Phong Sắc, Phường Dịch Vọng Hậu, Quận Cầu Giấy, Thành phố Hà Nội
• VPGD: P610, Tòa CT1A, Chung cư Hateco Apollo, phường Xuân Phương, quận Nam Từ Liêm, thành phố Hà Nội
• Hotline: 094.234.8879
• Email: maichi@lutasmart.vn
• Website: https://www.matter.vn