Tehnologia casei inteligente s-a maturizat rapid în ultimul deceniu, dar interoperabilitatea rămâne una dintre cele mai mari provocări de inginerie ale industriei. Proprietarii de case se așteaptă ca fiecare dispozitiv conectat să funcționeze împreună, indiferent de marcă, în timp ce instalatorii și integratorii de sistem sunt așteptați să livreze proiecte fiabile cu un timp de configurare minim.

În practică, totuși, multe instalații de umbrire motorizate implică în continuare mai multe protocoale de comunicare, gateway-uri dedicate și proceduri de punere în funcțiune-specifice ecosistemului. Un proiect poate combina Apple Home, Google Home, iluminarea Zigbee, camere Wi-Fi și accesorii Bluetooth-toate funcționând în aceeași clădire, dar vorbind „limbi” diferite.

Matter a fost introdus pentru a rezolva această{0}}problema de interoperabilitate de lungă durată. Dezvoltat de cătreAlianța pentru standarde de conectivitate (CSA)(Sursa: Connectivity Standards Alliance – Matter Arrives Bringing Un Internet Of Things mai interoperabil, mai simplu și mai sigur la viață,https://csa-iot.org/newsroom/matter-arrives/) și susținut de companii tehnologice majore, inclusiv Apple, Google, Amazon, Samsung și sute de producători de dispozitive, Matter stabilește un standard comun de aplicație-care permite dispozitivelor certificate să comunice în diferite ecosisteme de casă inteligentă, continuând să utilizeze tehnologiile de rețea existente, cum ar fi Wi-Fi, Ethernet și Thread.

Pentru producătorii de motoare inteligente de jaluzele, Matter nu este pur și simplu un alt protocol wireless de adăugat la fișa de specificații. Reprezintă o trecere către interoperabilitatea standardizată a dispozitivelor, punerea în funcțiune simplificată și o compatibilitate mai mare-pe termen lung în cadrul proiectelor de automatizare rezidențiale și comerciale.
 

Acest articol explică modul în care Matter diferă de Zigbee, unde aduce beneficii măsurabile pentru sistemele de umbrire motorizate și ce ar trebui să înțeleagă inginerii, instalatorii și cumpărătorii OEM înainte de a selecta motoarele de jaluzele compatibile Matter-.

Luați în considerare o instalație rezidențială tipică.
 

Proprietarul folosește deja Apple Home pentru a gestiona iluminatul, încuietorile ușilor și climatizarea. Ei decid să automatizeze șase jaluzele folosind motoare care acceptă comunicarea Zigbee.
 

Din punct de vedere hardware, motoarele sunt complet funcționale. Complicația se află în altă parte.
 

Deoarece Apple Home nu comunică direct cu dispozitivele Zigbee, este de obicei necesară un gateway Zigbee suplimentar pentru a realiza o punte de comunicare între motoare și ecosistemul Apple. Instalatorul trebuie să configureze gateway-ul, să împerecheze fiecare motor, să verifice compatibilitatea firmware-ului, să conecteze gateway-ul la rețeaua locală și apoi să completeze integrarea ecosistemului înainte de a începe automatizarea.
 

Fiecare dispozitiv suplimentar crește numărul de componente care trebuie instalate, configurate, întreținute și susținute pe toată durata de viață a sistemului.
 

În proiectele comerciale mai mari, situația devine și mai complexă. Clădirile de birouri, hoteluri și apartamente combină adesea echipamente furnizate de diferiți producători în mai multe faze de construcție. Pe măsură ce se adaugă noi dispozitive, menținerea interoperabilității între diferite standarde de comunicare devine din ce în ce mai dificilă.
 

Multe vizite de service nu sunt cauzate de defecțiuni ale motorului în sine, ci de probleme de comunicare, cum ar fi modificări ale configurației rețelei, înlocuirea controlerului, incompatibilitatea firmware-ului sau depanarea-de gateway. În timp ce gateway-urile rămân o parte importantă a multor arhitecturi de case inteligente existente, fiecare strat de traducere suplimentar introduce un alt punct în care pot apărea probleme de compatibilitate sau întreținere.
 

Industria a recunoscut de mult această provocare. În loc să creeze un alt ecosistem proprietar, scopul din spatele Matter a fost să stabilească un cadru comun de comunicare care să permită dispozitivelor certificate să lucreze împreună, indiferent de platforma de casă inteligentă aleasă de utilizatorul final.
 

Una dintre cele mai comune concepții greșite este că materia înlocuiește Zigbee.

Nu.

Matter și Zigbee operează la diferite straturi ale arhitecturii de comunicare.

Zigbee definește atât comportamentul în rețea, cât și al aplicației pentru dispozitivele care operează prin comunicații fără fir IEEE 802.15.4. Dispozitivele care utilizează Zigbee necesită, în general, un coordonator compatibil sau o poartă de acces pentru a face schimb de informații cu ecosistemele care nu acceptă protocolul în mod nativ.

Materia are o abordare diferită.

În loc să definească o nouă tehnologie fără fir, Matter standardizează modul în care dispozitivele se descriu, schimbă comenzi, raportează starea și interacționează cu controlerele la nivelul aplicației.

Transportul de bază rămâne flexibil.

Un motor de jaluzele certificat Matter-poate comunica prin:

Wi-Fi

Ethernet

Fir

prezentând în același timp exact aceeași interfață funcțională pentru Apple Home, Google Home, Amazon Alexa sau Samsung SmartThings.(Sursa: Google Home Developers – Matter Primer,https://developers.home.google.com/matter/primer)

Această abstractizare permite producătorilor să dezvolte un singur model de aplicație, mai degrabă decât să mențină integrări separate pentru fiecare ecosistem.

Pentru instalatori, beneficiul practic este reducerea fragmentării ecosistemului. Un motor Matter certificat poate fi pus în funcțiune utilizând un proces standardizat de integrare în loc să se bazeze pe metode de integrare specifice-platformei.

În timp ce Matter definește modul în care dispozitivele comunică, Thread oferă una dintre tehnologiile de rețea capabile să transporte trafic Matter.
 

Thread este un protocol de rețea IPv6 de -putere redusă, construit pe standardul IEEE 802.15.4. Spre deosebire de rețelele tradiționale de tip stea-topologie Wi{-Fi, Thread permite dispozitivelor să transmită mesaje unul pentru celălalt, creând o rețea de auto-vindecare care poate continua să funcționeze chiar dacă nodurile individuale devin indisponibile.
 

Această arhitectură oferă mai multe avantaje practice pentru aplicațiile inteligente de umbrire.
 

În primul rând, Thread acceptă comunicarea IP nativă. Fiecare dispozitiv participă ca un nod IP, permițând interacțiunea directă cu alte dispozitive Matter fără a necesita traducerea protocolului la nivelul aplicației.(Sursa: Silicon Labs – Ghidul pentru dezvoltatori Matter,https://docs.silabs.com/matter/2.0.0/matter-start/)

În al doilea rând, rețeaua mesh îmbunătățește fiabilitatea comunicațiilor în clădirile în care semnalele wireless trebuie să circule prin pereți, mobilier sau mai multe etaje. În loc să se bazeze pe o singură cale fără fir, mesajele pot fi direcționate prin dispozitivele Thread învecinate, atunci când este cazul.
 

În al treilea rând, Thread este proiectat pentru funcționare cu putere redusă-. Deși motoarele de jaluzele sunt de obicei alimentate de la rețea-, accesoriile asociate, cum ar fi întrerupătoarele de perete, senzorii de ocupare și senzorii de mediu, pot funcționa cu baterii pentru perioade îndelungate. Utilizarea unei rețele Thread comună permite acestor dispozitive să participe la același sistem de automatizare, menținând în același timp un consum redus de energie.
 

Este important de reținut că Matter over Thread încă necesită aRouter de margine a firului(Sursa: Silicon Labs – Matter Documentationhttps://docs.silabs.com/matter/1.0.4/matter-start/)pentru a conecta rețeaua Thread la rețeaua IP mai largă. Cu toate acestea, multe produse actuale pentru casă inteligentă-inclusiv Apple HomePod mini, Apple TV 4K (a doua generație și mai târziu), Google Nest Hub (a doua generație), Amazon Echo (a patra generație) și Samsung SmartThings Station-includ deja funcționalitatea Thread Border Router. Pentru multe instalații rezidențiale noi, nu este necesară nicio gateway Zigbee proprietar suplimentar atunci când este deja prezent un controler Matter compatibil.

Această distincție este importantă. Materia nu elimină infrastructura de rețea; în schimb, reduce dependența de gateway-uri specifice de protocol-prin utilizarea comunicațiilor standardizate bazate pe IP-.

Pentru instalatori, succesul unui proiect de jaluzele inteligente este rareori determinat de dacă un motor se poate roti sau opri într-o poziție prestabilită. Motoarele tubulare moderne au atins un nivel ridicat de fiabilitate mecanică. Provocarea mai mare constă în coerența comunicării pe toată durata de viață a produsului.
 

Pe măsură ce casele inteligente devin mai complexe, interoperabilitatea a devenit mai degrabă o problemă de inginerie decât o simplă caracteristică software. Este de așteptat ca un motor de jaluzele să funcționeze alături de sisteme de iluminat, senzori de ocupare, controlere HVAC, asistenți vocali și aplicații mobile de la diferiți producători. Fiecare integrare suplimentară crește complexitatea punerii în funcțiune și a întreținerii-pe termen lung.
 

Matter încearcă să simplifice acest mediu prin standardizarea modului în care dispozitivele certificate comunică cu controlerele, indiferent de ecosistemul de casă inteligentă selectat de utilizator.
 

Pentru producătorii de motoare și integratorii de sisteme, acest lucru aduce mai multe avantaje practice.

 

Una dintre cele mai semnificative caracteristici arhitecturale ale Matter este suportul pentru comunicarea locală.
 

Multe produse de casă inteligentă din prima{0}}generație s-au bazat în mare măsură pe serviciile cloud. O comandă emisă de la o aplicație mobilă poate călători prin internet la un server la distanță înainte de a fi redirecționată către dispozitivul local. În timp ce această arhitectură a simplificat accesul la distanță, a introdus și o latență suplimentară și a creat dependență de disponibilitatea rețelei externe.(Sursa: Silicon Labs – Ghidul pentru dezvoltatori Matterhttps://docs.silabs.com/matter/2.0.0/matter-start/)

Materia a fost concepută cu o altă filozofie.
 

Ori de câte ori este posibil, dispozitivele Matter certificate comunică direct în rețeaua IP locală. Dacă conexiunea la internet este întreruptă, rutinele locale de automatizare, actualizările stării dispozitivului și controlul direct rămân disponibile atâta timp cât controlerul local continuă să funcționeze.
 

Pentru utilizatorii rezidenți, acest lucru înseamnă, în general, că controlul orb poate continua în timpul întreruperilor temporare de internet.
 

Pentru proiectele comerciale-inclusiv birouri, hoteluri, facilități educaționale și clădiri de asistență medicală-beneficiul este și mai semnificativ. Multe sarcini de automatizare, cum ar fi umbrirea programată, controlul strălucirii sau gestionarea luminii naturale, sunt de așteptat să funcționeze continuu, indiferent de conexiunea externă la internet. Execuția locală îmbunătățește continuitatea operațională prin reducerea dependenței de serviciile cloud pentru controlul de rutină a dispozitivului.
 

Această arhitectură se aliniază cu tendințele mai largi în automatizarea clădirilor, unde funcțiile critice de control rămân din ce în ce mai mult în rețeaua locală, mai degrabă decât să se bazeze exclusiv pe infrastructura cloud.

O altă caracteristică introdusă de Matter este Multi-administrator.
 

Dispozitivele tradiționale de acasă inteligente sunt adesea asociate cu un singur ecosistem sau cont. Mutarea unui dispozitiv de la un controler la altul necesită frecvent resetarea din fabrică, ștergerea împerecherilor anterioare și repetarea procesului de punere în funcțiune.

Matter permite ca un dispozitiv certificat să fie partajat în siguranță în mai multe ecosisteme.

De exemplu, un singur motor de jaluză poate fi disponibil simultan pentru:

Apple Acasă

Google Home

Samsung SmartThings
 

cu condiția ca fiecărui controlor să i sa acordat permisiunea în timpul punerii în funcțiune.

Această flexibilitate oferă avantaje practice dincolo de instalațiile rezidențiale.

În clădirile de apartamente nou finalizate, dezvoltatorii pot comanda inițial dispozitive pentru testare înainte de a transfera controlul către managementul proprietății și, eventual, către proprietarul casei. Multi-Administratorul simplifică aceste tranziții de proprietate fără a necesita resetări repetate din fabrică.
 

În mod similar, clădirile comerciale implică adesea mai multe părți interesate. Managerii de unități, echipele de întreținere și chiriașii pot necesita niveluri diferite de acces la același sistem de automatizare. Matter oferă un cadru standardizat pentru partajarea în siguranță a controlului dispozitivului, menținând în același timp autentificarea utilizatorului.
 

Unul dintre cele mai puțin discutate-dar cele mai importante-avantaje ale Matter este modelul de dispozitiv standardizat.

Din punct de vedere istoric, producătorii au implementat adesea funcții similare folosind diferite structuri de date proprietare. O comandă la fel de simplă precum „închideți jaluzelul la 50%” poate fi reprezentată diferit, în funcție de protocolul de comunicare sau de API-ul-specific al furnizorului.

Această inconsecvență a impus dezvoltatorilor de software și integratorilor de sistem să creeze drivere{0}}specifice de protocol și straturi de traducere pentru fiecare familie de produse.

Matter abordează această problemă prin definirea unor tipuri comune de dispozitive, atribute, comenzi și modele de interacțiune.

Pentru un dispozitiv de acoperire a ferestrei, acesta include metode standardizate pentru raportarea poziției, primirea comenzilor de mișcare și comunicarea stării operaționale.

Drept urmare, platformele de casă inteligentă nu mai trebuie să interpreteze mai multe interfețe proprietare pentru produse care îndeplinesc în esență aceeași funcție.

Această consecvență simplifică integrarea ecosistemului, reducând în același timp întreținerea software-ului în timp.

Deși materia reprezintă un pas important către interoperabilitate, ea nu ar trebui privită ca o soluție universală pentru fiecare problemă de integrare.

Rămân mai multe limitări practice.

Capacitățile dispozitivului depind încă de implementare

Matter definește funcții standardizate pentru fiecare categorie de dispozitive, dar producătorii pot continua să ofere funcții avansate în afara specificațiilor actuale Matter.

De exemplu, rutinele proprietare de calibrare a motoarelor, algoritmii specializați de urmărire-soarelui sau funcțiile de automatizare specifice producătorului-poate necesita în continuare aplicații dedicate.

Cu alte cuvinte, Matter îmbunătățește interoperabilitatea pentru funcțiile comune, dar nu elimină diferențierea produsului.

Sprijinul ecosistemului continuă să evolueze

Certificarea Matter stabilește un standard comun de comunicare, dar suportul pentru tipurile de dispozitive nou introduse depinde de furnizorii ecosistemului.

Când CSA extinde specificația Matter, Apple, Google, Amazon și Samsung trebuie să implementeze fiecare suport în cadrul propriilor platforme înainte ca utilizatorii să experimenteze funcționalități identice în ecosisteme.

În consecință, disponibilitatea caracteristicilor poate diferi temporar între controlori, chiar dacă specificația Matter de bază a fost deja publicată.

Planificarea rețelei de fire încă contează

Matter over Thread simplifică interoperabilitatea, dar ingineria wireless rămâne importantă.

Proprietățile rezidențiale mari, clădirile comerciale și instalațiile cu mai multe-etaje necesită în continuare acoperire adecvată a rețelei Thread.

Deși Thread folosește o rețea de tip plasă cu auto-recuperare, calitatea comunicării depinde în cele din urmă de plasarea nodurilor, de propagarea semnalului, de materialele de construcție și de disponibilitatea Border Router.

Prin urmare, instalatorii ar trebui să continue să trateze planificarea wireless ca pe o sarcină de inginerie, în loc să presupună că Matter garantează automat performanță optimă.

La selectarea tehnologiilor de comunicare pentru motoarele inteligente de jaluzele, nu există o soluție universală „cea mai bună”. Fiecare opțiune oferă avantaje-diferite, în funcție de mediul de instalare, cerințele ecosistemului și scara proiectului.

Este important să recunoaștem că aceste tehnologii nu sunt concurenți direcți în fiecare scenariu.

Wi-Fi rămâne adecvat pentru multe instalații rezidențiale independente.

Zigbee continuă să fie implementat pe scară largă în rețelele de iluminat comercial și de automatizare a locuinței.

Matter over Thread este deosebit de atractiv acolo unde interoperabilitatea pe termen lung-în mai multe ecosisteme este un obiectiv important de proiectare.

În loc să înlocuiască orice tehnologie de comunicare existentă, Matter oferă un strat de aplicație standardizat care permite acestor tehnologii să participe mai constant în ecosistemele moderne de case inteligente.

Pentru producătorii de motoare tubulare și sisteme de umbrire motorizate, sprijinirea Matter nu este doar o chestiune de adăugare a unui alt modul wireless. Afectează arhitectura produsului, dezvoltarea firmware-ului, planificarea certificării și întreținerea-pe termen lung.
 

Spre deosebire de ecosistemele proprietare, certificarea Matter necesită conformitatea cu o specificație comună menținută de Connectivity Standards Alliance (CSA). Dispozitivele certificate trebuie să implementeze tipuri de dispozitive standardizate, mecanisme de securitate, proceduri de punere în funcțiune și cerințe de interoperabilitate înainte de a putea afișa marca de certificare Matter.
 

Din punct de vedere ingineresc, acest lucru schimbă dezvoltarea produsului în mai multe moduri.
 

În primul rând, designul firmware-ului devine mai standardizat. În loc să mențină o logică de aplicație separată pentru diferite ecosisteme de casă inteligentă, producătorii se pot dezvolta în jurul unui model de interacțiune unificat, continuând în același timp să accepte diferite tehnologii de transport, cum ar fi Wi-Fi sau Thread.

În al doilea rând, testarea interoperabilității devine din ce în ce mai importantă. Se așteaptă ca un motor de jaluzele activat Matter-să comunice în mod consecvent cu controlerele de la mai mulți furnizori, mai degrabă decât să funcționeze exclusiv într-un singur ecosistem. Acest lucru pune un accent mai mare pe validarea firmware-ului, conformitatea protocolului și întreținerea software-ului-pe termen lung.
 

În cele din urmă, securitatea nu mai este o caracteristică opțională. Matter introduce autentificarea obligatorie, atestarea dispozitivului și comunicarea criptată ca parte a procesului de certificare. Prin urmare, producătorii trebuie să ia în considerare securitatea cibernetică pe tot parcursul ciclului de viață al produsului, mai degrabă decât să o trateze ca pe o caracteristică software suplimentară.
 

Pentru furnizorii OEM, adoptarea Matter înseamnă și pregătirea produselor pentru o gamă mai largă de ecosisteme de clienți. Pe măsură ce Apple, Google, Amazon, Samsung și alți furnizori continuă să extindă suportul pentru Matter, cumpărătorii se așteaptă din ce în ce mai mult ca noile dispozitive inteligente să se integreze cu platformele existente fără a se baza pe gateway-uri proprietare sau pe aplicații specifice-platformelor.

La WJZ Motor, accentul nostru nu se pune doar pe sprijinirea unui nou standard de comunicare, ci pe asigurarea faptului că motoarele inteligente de jaluzele rămân compatibile cu ecosistemele de automatizare în evoluție pe parcursul duratei lor de viață.

Pe măsură ce adoptarea Matter continuă în proiecte rezidențiale și comerciale, munca noastră de inginerie se concentrează pe trei domenii.

Interoperabilitate

Motoarele de jaluzele ar trebui să comunice în mod consecvent cu controlerele Matter certificate, menținând în același timp funcționarea locală fiabilă în ecosistemele acceptate.

În loc să optimizeze produsele pentru o singură platformă de casă inteligentă, testarea de interoperabilitate are scopul de a verifica comportamentul în diferite implementări ale controlerului și scenarii de punere în funcțiune.

Mentenabilitatea firmware-ului

Standardele de comunicare continuă să evolueze.

Matter a progresat deja prin mai multe actualizări ale specificațiilor de la lansarea sa inițială, fiecare versiune extinzând categoriile de dispozitive și îmbunătățind interoperabilitatea. Menținerea compatibilității firmware-ului în timp este, prin urmare, un aspect important în timpul dezvoltării produsului.

Pentru clienții OEM, suportul de firmware pe termen lung-poate reduce costurile viitoare de migrare, pe măsură ce ecosistemele continuă să se maturizeze.

Integrare practică a sistemului

Comunicarea este doar o parte a unui sistem de umbrire motorizat.

Performanța motorului, precizia limită, nivelul de zgomot, stabilitatea cuplului și fiabilitatea electrică rămân la fel de importante.

Filozofia noastră de dezvoltare este de a combina controlul stabil al motorului cu comunicarea bazată pe standarde-, permițând integratorilor de sisteme să se concentreze mai degrabă pe implementarea proiectelor decât pe compatibilitatea protocolului.
 

Industria clădirilor inteligente se îndreaptă către o mai mare interoperabilitate, mai degrabă decât o fragmentare mai mare.

În ultimul deceniu, producătorii au dezvoltat ecosisteme independente pentru a-și diferenția produsele. În timp ce această abordare a accelerat inovația, a creat și provocări de compatibilitate pentru instalatori, integratori și utilizatorii finali.

Materia reprezintă o altă direcție.

În loc să înlocuiască tehnologiile de rețea existente, oferă un limbaj comun care permite dispozitivelor certificate să coopereze în mai multe ecosisteme, păstrând în același timp concurența la nivel hardware și software.

Pentru motoarele inteligente de jaluzele, aceasta înseamnă că comunicarea devine mai puțin dependentă de integrările proprietare și mai concentrată pe interacțiunea standardizată.

Tranziția nu va avea loc peste noapte.

Milioane de dispozitive Zigbee, Z-Wave și Wi-Fi rămân în funcțiune, iar aceste tehnologii vor continua să joace un rol important în multe instalații în anii următori, cu toate acestea, pentru noile proiecte de umbrire inteligente în care interoperabilitatea pe termen lung-este o prioritate, Matter devine din ce în ce mai mult parte din discuția de tehnologie experimentală, mai degrabă decât o problemă de inginerie.(Sursa: Madadi-Barough și colab., Matter: IoT Interoperability for Smart Homes, arXiv, 2024.https://arxiv.org/abs/2405.01618)

Indiferent dacă specifică motoare pentru automatizări rezidențiale, clădiri comerciale de birouri, hoteluri sau dezvoltări de locuințe la scară mare-, inginerii ar trebui să evalueze nu numai cerințele actuale de compatibilitate, ci și modul în care standardele de comunicare ar putea evolua pe parcursul duratei de viață a produsului.