موضوعی که امروز قصد داریم در مورد آن صحبت کنیم مربوط به خانه‌های هوشمند است.
وقتی صحبت از خانه‌های هوشمند می‌شود، هیچ‌کس نباید با آنها ناآشنا باشد. در ابتدای قرن حاضر، زمانی که مفهوم اینترنت اشیا برای اولین بار متولد شد، مهم‌ترین حوزه کاربرد، خانه هوشمند بود.
در طول سال‌ها، با توسعه مداوم فناوری دیجیتال، سخت‌افزارهای هوشمند بیشتری برای خانه اختراع شده‌اند. این سخت‌افزارها راحتی زیادی را برای زندگی خانوادگی به ارمغان آورده و به لذت زندگی افزوده‌اند.
با گذشت زمان، برنامه‌های زیادی روی گوشی خود خواهید داشت.
بله، این مشکل مانع اکولوژیکی است که مدت‌هاست صنعت خانه‌های هوشمند را گرفتار کرده است.
در واقع، توسعه فناوری اینترنت اشیا همیشه با چندپارگی مشخص شده است. سناریوهای کاربردی مختلف با ویژگی‌های مختلف فناوری‌های اینترنت اشیا مطابقت دارند. برخی به پهنای باند زیاد، برخی به مصرف برق کم، برخی بر پایداری تمرکز دارند و برخی دیگر بسیار نگران هزینه هستند.
این امر باعث ایجاد ترکیبی از 2/3/4/5G، NB-IoT، eMTC، LoRa، SigFox، Wi-Fi، Bluetooth، Zigbee، Thread و سایر فناوری‌های ارتباطی زیربنایی شده است.
خانه هوشمند، به نوبه خود، یک سناریوی معمولی LAN است که در آن فناوری‌های ارتباطی کوتاه‌برد مانند Wi-Fi، بلوتوث، Zigbee، Thread و غیره در طیف وسیعی از دسته‌بندی‌ها و کاربردهای متقابل قرار دارند.
علاوه بر این، از آنجایی که خانه‌های هوشمند برای کاربران غیرمتخصص طراحی شده‌اند، تولیدکنندگان تمایل دارند پلتفرم‌ها و رابط‌های کاربری خود را بسازند و پروتکل‌های لایه کاربردی اختصاصی را برای تضمین تجربه کاربر اتخاذ کنند. این امر منجر به «جنگ اکوسیستم» فعلی شده است.
موانع بین اکوسیستم‌ها نه تنها مشکلات بی‌پایانی را برای کاربران ایجاد کرده است، بلکه برای فروشندگان و توسعه‌دهندگان نیز دردسرهای زیادی ایجاد کرده است - راه‌اندازی یک محصول مشابه مستلزم توسعه برای اکوسیستم‌های مختلف است که به طور قابل توجهی حجم کار و هزینه‌ها را افزایش می‌دهد.
از آنجا که مشکل موانع اکولوژیکی یک محدودیت جدی برای توسعه بلندمدت خانه‌های هوشمند است، این صنعت شروع به یافتن راه‌حلی برای این مشکل کرده است.
تولد پروتکل ماده
در دسامبر ۲۰۱۹، گوگل و اپل به اتحاد زیگبی پیوستند و به آمازون و بیش از ۲۰۰ شرکت و هزاران متخصص در سراسر جهان پیوستند تا یک پروتکل لایه کاربردی جدید، معروف به پروتکل پروژه CHIP (خانه متصل از طریق IP) را ترویج دهند.
همانطور که از نامش پیداست، CHIP در مورد اتصال خانه بر اساس پروتکل‌های IP است. این پروتکل با هدف افزایش سازگاری دستگاه‌ها، ساده‌سازی توسعه محصول، بهبود تجربه کاربری و پیشبرد صنعت راه‌اندازی شده است.
پس از تشکیل گروه کاری CHIP، برنامه اولیه انتشار استاندارد در سال ۲۰۲۰ و عرضه محصول در سال ۲۰۲۱ بود. با این حال، به دلایل مختلف، این برنامه محقق نشد.
در ماه مه ۲۰۲۱، اتحاد زیگبی نام خود را به CSA (اتحاد استانداردهای اتصال) تغییر داد. همزمان، پروژه CHIP به Matter (به معنی "وضعیت، رویداد، ماده" در زبان چینی) تغییر نام داد.
نام اتحاد به این دلیل تغییر کرد که بسیاری از اعضا تمایلی به پیوستن به زیگبی نداشتند و CHIP به Matter تغییر یافت، احتمالاً به این دلیل که کلمه CHIP بیش از حد شناخته شده بود (در اصل به معنای "تراشه" بود) و به راحتی از کار می‌افتاد.
در اکتبر ۲۰۲۲، CSA سرانجام نسخه ۱.۰ پروتکل استاندارد Matter را منتشر کرد. کمی قبل از آن، در ۱۸ مه ۲۰۲۳، نسخه ۱.۱ Matter نیز منتشر شد.
اعضای کنسرسیوم CSA به سه سطح تقسیم می‌شوند: آغازگر، مشارکت‌کننده و پذیرنده. آغازگران در بالاترین سطح قرار دارند و اولین کسانی هستند که در تهیه پیش‌نویس پروتکل شرکت می‌کنند، عضو هیئت مدیره اتحاد هستند و تا حدودی در رهبری و تصمیم‌گیری‌های اتحاد مشارکت دارند.
گوگل و اپل، به عنوان نمایندگان مبتکران، سهم قابل توجهی در مشخصات اولیه Matter داشتند.
گوگل لایه شبکه و پروتکل کاربردی موجود خانه هوشمند خود، Weave (مجموعه‌ای از مکانیسم‌ها و دستورات احراز هویت استاندارد برای عملکرد دستگاه) را ارائه داد، در حالی که اپل HAP Security (برای ارتباطات سرتاسری و دستکاری LAN محلی، تضمین حریم خصوصی و امنیت قوی) را ارائه داد.
طبق آخرین اطلاعات موجود در وب‌سایت رسمی، کنسرسیوم CSA در مجموع توسط ۲۹ شرکت، با ۲۸۲ شرکت‌کننده و ۲۳۸ پذیرنده، آغاز به کار کرد.
بازیگران صنعت به رهبری غول‌ها، به طور فعال در حال صادرات مالکیت معنوی خود برای Matter هستند و متعهد به ساختن یک اکوسیستم بزرگ، یکپارچه و متصل به هم هستند.
معماری پروتکل Matter
بعد از همه این صحبت‌ها، دقیقاً چطور می‌توانیم پروتکل Matter را درک کنیم؟ رابطه آن با Wi-Fi، Bluetooth، Thread و Zigbee چیست؟
نه خیلی سریع، بیایید به نمودار نگاه کنیم:
این نموداری از معماری پروتکل است: وای‌فای، ترد، بلوتوث (BLE) و اترنت پروتکل‌های زیربنایی (لایه‌های فیزیکی و پیوند داده) هستند؛ به سمت بالا لایه شبکه، شامل پروتکل‌های IP؛ به سمت بالا لایه انتقال، شامل پروتکل‌های TCP و UDP؛ و پروتکل Matter، همانطور که قبلاً اشاره کردیم، یک پروتکل لایه کاربرد است.
بلوتوث و زیگبی علاوه بر پروتکل‌های اساسی، لایه‌های شبکه، انتقال و کاربرد اختصاصی نیز دارند.
بنابراین، Matter یک پروتکل متقابلاً منحصر به فرد با Zigbee و بلوتوث است. در حال حاضر، تنها پروتکل‌های اساسی که Matter از آنها پشتیبانی می‌کند Wi-Fi، Thread و Ethernet (اترنت) هستند.
علاوه بر معماری پروتکل، باید بدانیم که پروتکل Matter با فلسفه باز طراحی شده است.
این یک پروتکل متن‌باز است که می‌تواند توسط هر کسی مشاهده، استفاده و اصلاح شود تا متناسب با سناریوها و نیازهای مختلف برنامه باشد، که مزایای فنی شفافیت و قابلیت اطمینان را فراهم می‌کند.
امنیت پروتکل Matter نیز یکی از نقاط قوت اصلی آن است. این پروتکل از جدیدترین فناوری رمزگذاری استفاده می‌کند و از رمزگذاری سرتاسری پشتیبانی می‌کند تا از سرقت یا دستکاری نشدن ارتباطات کاربران اطمینان حاصل شود.
مدل شبکه‌سازی Matter
در مرحله بعد، به شبکه‌بندی واقعی Matter نگاهی می‌اندازیم. باز هم، این موضوع با نمودار نشان داده شده است:
همانطور که نمودار نشان می‌دهد، Matter یک پروتکل مبتنی بر TCP/IP است، بنابراین Matter هر چیزی است که TCP/IP در آن گروه‌بندی شده باشد.
دستگاه‌های وای‌فای و اترنت که از پروتکل Matter پشتیبانی می‌کنند، می‌توانند مستقیماً به یک روتر بی‌سیم متصل شوند. دستگاه‌های Thread که از پروتکل Matter پشتیبانی می‌کنند، همچنین می‌توانند از طریق روترهای Border به شبکه‌های مبتنی بر IP مانند Wi-Fi متصل شوند.
دستگاه‌هایی که از پروتکل Matter پشتیبانی نمی‌کنند، مانند دستگاه‌های Zigbee یا Bluetooth، می‌توانند به یک دستگاه از نوع پل (Matter Bridge/Gateway) متصل شوند تا پروتکل را تبدیل کرده و سپس به یک روتر بی‌سیم متصل شوند.
پیشرفت‌های صنعتی در ماده
Matter نمایانگر یک روند در فناوری خانه هوشمند است. به همین دلیل، از زمان آغاز به کار خود، توجه گسترده و حمایت مشتاقانه‌ای را به خود جلب کرده است.
این صنعت نسبت به چشم‌انداز توسعه Matter بسیار خوش‌بین است. طبق گزارش اخیر شرکت تحقیقات بازار ABI Research، بیش از 20 میلیارد دستگاه خانه هوشمند متصل به بی‌سیم از سال 2022 تا 2030 در سراسر جهان فروخته خواهد شد و بخش بزرگی از این نوع دستگاه‌ها مشخصات Matter را برآورده می‌کنند.
Matter در حال حاضر از یک مکانیزم صدور گواهینامه استفاده می‌کند. تولیدکنندگان، سخت‌افزاری را توسعه می‌دهند که برای دریافت گواهینامه Matter و اجازه استفاده از لوگوی Matter، باید فرآیند صدور گواهینامه CSA را پشت سر بگذارد.
طبق گفته CSA، مشخصات Matter برای طیف گسترده‌ای از انواع دستگاه‌ها مانند پنل‌های کنترل، قفل در، چراغ‌ها، پریزها، سوئیچ‌ها، حسگرها، ترموستات‌ها، فن‌ها، کنترل‌کننده‌های دما، پرده‌ها و دستگاه‌های رسانه‌ای اعمال خواهد شد و تقریباً همه سناریوها را در خانه هوشمند پوشش می‌دهد.
از نظر صنعتی، این صنعت در حال حاضر تعدادی تولیدکننده دارد که محصولاتشان گواهینامه Matter را دریافت کرده‌اند و به تدریج وارد بازار می‌شوند. از طرف تولیدکنندگان تراشه و ماژول نیز پشتیبانی نسبتاً قوی از Matter وجود دارد.
نتیجه‌گیری
بزرگترین نقش Matter به عنوان یک پروتکل لایه بالایی، از بین بردن موانع بین دستگاه‌ها و اکوسیستم‌های مختلف است. افراد مختلف دیدگاه‌های متفاوتی نسبت به Matter دارند، برخی آن را ناجی و برخی دیگر آن را یک لوح سفید می‌دانند.
در حال حاضر، پروتکل Matter هنوز در مراحل اولیه ورود به بازار است و کم و بیش با برخی مشکلات و چالش‌ها، مانند هزینه‌های بالاتر و چرخه تمدید طولانی‌تر برای موجودی دستگاه‌ها، مواجه است.
در هر صورت، این موضوع شوکی به سال‌های کسل‌کننده‌ی سیستم‌های فناوری خانه هوشمند وارد می‌کند. اگر سیستم قدیمی، توسعه‌ی فناوری و تجربه‌ی کاربری را محدود می‌کند، پس به فناوری‌هایی مانند Matter نیاز داریم تا پا پیش بگذارند و این وظیفه‌ی بزرگ را بر عهده بگیرند.
اینکه Matter موفق خواهد شد یا نه، نمی‌توانیم با اطمینان بگوییم. با این حال، این چشم‌انداز کل صنعت خانه هوشمند و مسئولیت هر شرکت و متخصص در این صنعت است که فناوری دیجیتال را در زندگی خانگی توانمند سازد و به طور مداوم تجربه زندگی دیجیتال کاربران را بهبود بخشد.
امید است که خانه هوشمند به زودی تمام قید و بندهای فنی را بشکند و واقعاً وارد هر خانه‌ای شود.
زمان ارسال: ۲۹ ژوئن ۲۰۲۳