Технологията за интелигентен дом се развива бързо през последното десетилетие, но оперативната съвместимост остава едно от най-големите инженерни предизвикателства в индустрията. Собствениците на жилища очакват всяко свързано устройство да работи заедно, независимо от марката, докато инсталаторите и системните интегратори се очаква да доставят надеждни проекти с минимално време за конфигуриране.

На практика обаче много моторизирани инсталации за засенчване все още включват множество комуникационни протоколи, специални шлюзове и специфични за екосистемата-процедури за въвеждане в експлоатация. Един проект може да комбинира Apple Home, Google Home, Zigbee осветление, Wi-Fi камери и Bluetooth аксесоари-всички работещи в една и съща сграда, но говорещи различни „езици“.

Matter беше въведен за справяне с този -дългогодишен проблем с оперативната съвместимост. Разработено отАлианс за стандарти за свързаност (CSA)(Източник: Алианс за стандарти за свързване – Matter Arrives Bringing a more interoperable, прост и сигурен интернет на нещата,https://csa-iot.org/newsroom/matter-arrives/) и поддържана от големи технологични компании, включително Apple, Google, Amazon, Samsung и стотици производители на устройства, Matter установява общ стандарт за -слой на приложения, който позволява на сертифицирани устройства да комуникират в различни интелигентни домашни екосистеми, като същевременно продължават да използват съществуващи мрежови технологии като Wi-Fi, Ethernet и Thread.

За производителите на интелигентни мотори за щори, Matter не е просто друг безжичен протокол, който да се добави към спецификационния лист. Това представлява преминаване към стандартизирана оперативна съвместимост на устройствата, опростено въвеждане в експлоатация и по-голяма дългосрочна-съвместимост в жилищни и търговски проекти за автоматизация.
 

Тази статия обяснява как Matter се различава от Zigbee, където носи измерими ползи за моторизирани системи за засенчване и какво трябва да разберат инженерите, монтажниците и купувачите на OEM, преди да изберат мотори за щори с активиран Matter-.

Помислете за типична жилищна инсталация.
 

Собственикът на дома вече използва Apple Home за управление на осветлението, ключалките на вратите и климатичния контрол. Те решават да автоматизират шест ролетни щори, използвайки двигатели, които поддържат Zigbee комуникация.
 

От хардуерна гледна точка двигателите са напълно функционални. Усложнението е другаде.
 

Тъй като Apple Home не комуникира директно със Zigbee устройства, обикновено е необходим допълнителен Zigbee шлюз за свързване на комуникацията между двигателите и екосистемата на Apple. Инсталаторът трябва да конфигурира шлюза, да сдвои всеки двигател, да провери съвместимостта на фърмуера, да свърже шлюза към локалната мрежа и след това да завърши интегрирането на екосистемата, преди автоматизацията да започне.
 

Всяко допълнително устройство увеличава броя на компонентите, които трябва да бъдат инсталирани, конфигурирани, поддържани и поддържани през целия живот на системата.
 

При по-големите търговски проекти ситуацията става още по-сложна. Офис сградите, хотелите и жилищните комплекси често съчетават оборудване, доставено от различни производители на множество строителни фази. С добавянето на нови устройства поддържането на оперативна съвместимост между различни комуникационни стандарти става все по-трудно.
 

Много посещения на сервиз не са причинени от самите повреди на двигателя, а от комуникационни проблеми, като например промени в конфигурацията на мрежата, подмяна на контролер, несъвместимост на фърмуера или отстраняване на неизправности,-свързани с шлюза. Въпреки че шлюзовете остават важна част от много съществуващи интелигентни домашни архитектури, всеки допълнителен слой за превод въвежда друга точка, където могат да възникнат проблеми със съвместимостта или поддръжката.
 

Индустрията отдавна е осъзнала това предизвикателство. Вместо да създаде друга собствена екосистема, целта зад Matter беше да се създаде обща комуникационна рамка, която позволява на сертифицираните устройства да работят заедно, независимо от платформата за интелигентен дом, избрана от крайния потребител.
 

Едно от най-често срещаните погрешни схващания е, че Matter замества Zigbee.

Не става.

Matter и Zigbee работят на различни нива на комуникационната архитектура.

Zigbee определя както мрежовото поведение, така и поведението на приложението за устройства, работещи през безжична комуникация IEEE 802.15.4. Устройствата, използващи Zigbee, обикновено изискват съвместим координатор или шлюз за обмен на информация с екосистеми, които не поддържат първоначално протокола.

Материята има различен подход.

Вместо да дефинира нова безжична технология, Matter стандартизира начина, по който устройствата се описват, обменят команди, отчитат статус и взаимодействат с контролерите на приложния слой.

Основният транспорт остава гъвкав.

Сертифициран{0}}сляп мотор може да комуникира през:

Wi{0}}Fi

Ethernet

Нишка

като същевременно представя абсолютно същия функционален интерфейс на Apple Home, Google Home, Amazon Alexa или Samsung SmartThings.(Източник: Google Home Developers – Matter Primer,https://developers.home.google.com/matter/primer)

Тази абстракция позволява на производителите да разработят един модел на приложение, вместо да поддържат отделни интеграции за всяка екосистема.

За монтажниците практическата полза е намалената фрагментация на екосистемата. Сертифициран двигател на Matter може да бъде въведен в експлоатация с помощта на стандартизиран процес на включване, вместо да се разчита на-специфични за платформа методи за интегриране.

Докато Matter определя как комуникират устройствата, Thread предоставя една от мрежовите технологии, способни да пренасят трафик на Matter.
 

Thread е IPv6 mesh мрежов протокол с ниска-мощност, изграден върху стандарта IEEE 802.15.4. За разлика от традиционните Wi-Fi мрежи със звездообразна-топология, Thread позволява на устройствата да препредават съобщения едно за друго, създавайки само-възстановяваща се мрежа, която може да продължи да работи дори ако отделни възли станат недостъпни.
 

Тази архитектура предлага няколко практически предимства за интелигентни приложения за засенчване.
 

Първо, Thread поддържа естествена IP комуникация. Всяко устройство участва като IP възел, което позволява директно взаимодействие с други устройства на Matter, без да се изисква транслация на протокол на приложния слой.(Източник: Silicon Labs – Ръководство за разработчици на Matter,https://docs.silabs.com/matter/2.0.0/matter-start/)

Второ, мрежовата мрежа подобрява надеждността на комуникацията в сгради, където безжичните сигнали трябва да преминават през стени, мебели или няколко етажа. Вместо да разчитат на единичен безжичен път, съобщенията могат да бъдат маршрутизирани през съседни Thread устройства, когато е подходящо.
 

Трето, Thread е проектиран за-работа с ниска мощност. Въпреки че двигателите на щорите обикновено се-захранват от електрическата мрежа, свързаните аксесоари като стенни превключватели, сензори за заетост и сензори за околната среда може да работят с батерии за продължителни периоди. Използването на обща Thread мрежа позволява на тези устройства да участват в една и съща система за автоматизация, като същевременно поддържат ниска консумация на енергия.
 

Важно е да се отбележи, че Matter over Thread все още изисква aРутер за граници на нишки(Източник: Silicon Labs – Matter Documentationhttps://docs.silabs.com/matter/1.0.4/matter-start/)за свързване на Thread mesh към по-широката IP мрежа. Много настоящи продукти за интелигентен дом обаче-включително Apple HomePod mini, Apple TV 4K (2-ро поколение и по-нови), Google Nest Hub (2-ро поколение), Amazon Echo (4-то поколение) и Samsung SmartThings Station-вече включват функционалност Thread Border Router. За много нови жилищни инсталации не е необходим допълнителен патентован Zigbee шлюз, когато вече е наличен съвместим контролер Matter.

Това разграничение е важно. Материята не елиминира мрежовата инфраструктура; вместо това намалява зависимостта от специфични за протокол-шлюзове чрез използване на стандартизирана IP-комуникация.

За монтажниците успехът на проект за интелигентни щори рядко се определя от това дали моторът може да се върти или да спре в предварително зададена позиция. Съвременните тръбни двигатели са достигнали високо ниво на механична надеждност. По-голямото предизвикателство е последователността на комуникацията през целия експлоатационен живот на продукта.
 

Тъй като умните домове стават по-сложни, оперативната съвместимост се превърна в инженерен проблем, а не просто в софтуерна функция. Може да се очаква сляп мотор да работи заедно със системи за осветление, сензори за заетост, HVAC контролери, гласови асистенти и мобилни приложения от различни производители. Всяка допълнителна интеграция увеличава сложността на пускането в експлоатация и дългосрочната-поддръжка.
 

Matter се опитва да опрости тази среда, като стандартизира как сертифицираните устройства комуникират с контролерите, независимо от екосистемата на интелигентния дом, избрана от потребителя.
 

За производителите на двигатели и системните интегратори това носи няколко практически предимства.

 

Една от най-значимите архитектурни характеристики на Matter е неговата поддръжка за локална комуникация.
 

Много продукти за интелигентен дом от първо-поколение разчитаха в голяма степен на облачни услуги. Команда, издадена от мобилно приложение, може да пътува през интернет до отдалечен сървър, преди да бъде препратена обратно към локалното устройство. Въпреки че тази архитектура опрости отдалечения достъп, тя също така въведе допълнително забавяне и създаде зависимост от наличността на външна мрежа.(Източник: Silicon Labs – Ръководство за разработчици на Matterhttps://docs.silabs.com/matter/2.0.0/matter-start/)

Matter е проектиран с различна философия.
 

Когато е възможно, сертифицираните устройства на Matter комуникират директно в локалната IP мрежа. Ако интернет връзката бъде прекъсната, местните процедури за автоматизация, актуализациите на състоянието на устройството и директният контрол остават налични, докато локалният контролер продължава да работи.
 

За домашните потребители това обикновено означава, че сляпото управление може да продължи по време на временни прекъсвания на интернет.
 

За търговски проекти-включително офиси, хотели, образователни съоръжения и здравни сгради-ползата е още по-значима. Очаква се много задачи за автоматизация, като планирано засенчване, контрол на отблясъците или управление на дневната светлина, да работят непрекъснато, независимо от външната интернет връзка. Локалното изпълнение подобрява оперативната непрекъснатост чрез намаляване на зависимостта от облачни услуги за рутинен контрол на устройството.
 

Тази архитектура е в съответствие с по-широките тенденции в автоматизацията на сградите, където критичните контролни функции все повече остават в локалната мрежа, вместо да разчитат изключително на облачна инфраструктура.

Друга функция, въведена от Matter, е Multi-Admin.
 

Традиционните интелигентни домашни устройства често са свързани с една екосистема или акаунт. Преместването на устройство от един контролер на друг често изисква нулиране на фабричните настройки, изтриване на предишни сдвоявания и повтаряне на процеса на пускане в експлоатация.

Matter позволява сигурно споделяне на сертифицирано устройство в множество екосистеми.

Например, един двигател на щората може едновременно да бъде достъпен за:

Начало на Apple

Начална страница на Google

Samsung SmartThings
 

при условие че всеки контролер е получил разрешение по време на въвеждане в експлоатация.

Тази гъвкавост предлага практически предимства извън жилищните инсталации.

В новозавършени жилищни сгради разработчиците могат първоначално да възложат устройства за тестване, преди да прехвърлят контрола на управлението на собствеността и евентуално на собственика на жилището. Multi-Admin опростява тези преходи на собственост, без да изисква многократно нулиране на фабричните настройки.
 

По същия начин търговските сгради често включват множество заинтересовани страни. Фасилити мениджърите, екипите по поддръжката и наемателите могат да изискват различни нива на достъп до една и съща система за автоматизация. Matter предоставя стандартизирана рамка за сигурно споделяне на контрол на устройството, като същевременно поддържа удостоверяване на потребителя.
 

Едно от най-малко обсъжданите-но най-важни-предимства на Matter е неговият стандартизиран модел на устройство.

В исторически план производителите често са внедрявали подобни функции, използвайки различни патентовани структури от данни. Една толкова проста команда като „затворете щората до 50%“ може да бъде представена по различен начин в зависимост от комуникационния протокол или API-специфичния за доставчика.

Това несъответствие наложи разработчиците на софтуер и системните интегратори да създадат-специфични за протокола драйвери и слоеве за превод за всяко продуктово семейство.

Matter се занимава с този проблем, като дефинира общи типове устройства, атрибути, команди и модели на взаимодействие.

За устройство за покриване на прозорци това включва стандартизирани методи за докладване на позиция, получаване на команди за движение и съобщаване на работното състояние.

В резултат на това платформите за интелигентен дом вече не трябва да интерпретират множество собствени интерфейси за продукти, изпълняващи по същество една и съща функция.

Тази последователност опростява интеграцията на екосистемата, като същевременно намалява поддръжката на софтуера във времето.

Въпреки че Matter представлява важна стъпка към оперативна съвместимост, той не трябва да се разглежда като универсално решение на всеки проблем с интеграцията.

Остават няколко практически ограничения.

Възможностите на устройството все още зависят от изпълнението

Matter дефинира стандартизирани функции за всяка категория устройства, но производителите могат да продължат да предлагат разширени функции извън текущата спецификация на Matter.

Например патентовани рутинни процедури за калибриране на двигателя, специализирани алгоритми за-проследяване на слънцето или-специфични за производителя функции за автоматизация все още може да изискват специални приложения.

С други думи, Matter подобрява оперативната съвместимост за общите функции, но не елиминира продуктовата диференциация.

Поддръжката на екосистемата продължава да се развива

Сертифицирането на Matter установява общ стандарт за комуникация, но поддръжката за нововъведени типове устройства зависи от доставчиците на екосистеми.

Когато CSA разшири спецификацията на Matter, Apple, Google, Amazon и Samsung трябва всеки да внедри поддръжка в рамките на своите собствени платформи, преди потребителите да изпитат идентична функционалност в екосистемите.

В резултат на това наличността на функцията може временно да се различава между контролерите, въпреки че основната спецификация на Matter вече е публикувана.

Планирането на мрежата от нишки все още има значение

Matter over Thread опростява оперативната съвместимост, но безжичното инженерство остава важно.

Големи жилищни имоти, търговски сгради и много{0}}етажни инсталации все още изискват подходящо мрежово покритие на Thread.

Въпреки че Thread използва само{0}}възстановяваща се мрежова мрежа, качеството на комуникацията в крайна сметка зависи от разположението на възела, разпространението на сигнала, строителните материали и наличността на Border Router.

Следователно инсталаторите трябва да продължат да третират безжичното планиране като инженерна задача, вместо да приемат, че Matter автоматично гарантира оптимална производителност.

При избора на комуникационни технологии за интелигентни мотори за щори няма универсално „най-добро“ решение. Всяка опция предлага различни-компромиси в зависимост от инсталационната среда, изискванията на екосистемата и мащаба на проекта.

Важно е да се признае, че тези технологии не са директни конкуренти във всеки сценарий.

Wi-Fi остава подходящ за много самостоятелни жилищни инсталации.

Zigbee продължава да се използва широко в мрежите за търговско осветление и домашна автоматизация.

Материята над нишката е особено привлекателна, когато дългосрочната-оперативна съвместимост в множество екосистеми е важна цел на дизайна.

Вместо да замества всяка съществуваща комуникационна технология, Matter предоставя стандартизиран приложен слой, който позволява на тези технологии да участват по-последователно в съвременните интелигентни домашни екосистеми.

За производителите на тръбни двигатели и моторизирани системи за засенчване поддръжката на Matter не е просто въпрос на добавяне на друг безжичен модул. То засяга продуктовата архитектура, разработването на фърмуер, планирането на сертифициране и дългосрочната-поддръжка.
 

За разлика от собствените екосистеми, сертифицирането на Matter изисква съответствие с обща спецификация, поддържана от Алианса за стандарти за свързване (CSA). Сертифицираните устройства трябва да прилагат стандартизирани типове устройства, механизми за сигурност, процедури за въвеждане в експлоатация и изисквания за оперативна съвместимост, преди да могат да показват сертификационния знак Matter.
 

От инженерна гледна точка това променя развитието на продукта по няколко начина.
 

Първо, дизайнът на фърмуера става по-стандартизиран. Вместо да поддържат отделна логика на приложението за различни интелигентни домашни екосистеми, производителите могат да се развиват около унифициран модел на взаимодействие, като същевременно продължават да поддържат различни транспортни технологии като Wi-Fi или Thread.

Второ, тестовете за оперативна съвместимост стават все по-важни. От Matter-активиран сляп двигател се очаква да комуникира последователно с контролери от множество доставчици, вместо да работи изключително в една екосистема. Това поставя по-голям акцент върху валидирането на фърмуера, съответствието с протокола и дългосрочната-поддръжка на софтуера.
 

И накрая, сигурността вече не е незадължителна функция. Matter въвежда задължителна автентификация, атестация на устройството и криптирана комуникация като част от процеса на сертифициране. Поради това производителите трябва да обмислят киберсигурността през целия жизнен цикъл на продукта, вместо да я третират като допълнителна софтуерна функция.
 

За OEM доставчиците възприемането на Matter също означава подготовка на продукти за по-широка гама от клиентски екосистеми. Тъй като Apple, Google, Amazon, Samsung и други доставчици продължават да разширяват поддръжката на Matter, купувачите все повече очакват новите интелигентни устройства да се интегрират със съществуващи платформи, без да разчитат на собствени шлюзове или-специфични приложения за платформа.

В WJZ Motor нашият фокус не е просто върху поддържането на нов комуникационен стандарт, а върху гарантирането, че интелигентните мотори за щори остават съвместими с развиващите се екосистеми за автоматизация през целия им експлоатационен живот.

Тъй като приемането на Matter продължава в жилищни и търговски проекти, нашата инженерна работа се концентрира върху три области.

Оперативна съвместимост

Слепите двигатели трябва да комуникират последователно със сертифицираните контролери на Matter, като същевременно поддържат надеждна локална работа в поддържаните екосистеми.

Вместо да оптимизира продукти за една платформа за интелигентен дом, тестването за оперативна съвместимост има за цел да провери поведението при различни реализации на контролера и сценарии за въвеждане в експлоатация.

Поддръжка на фърмуера

Комуникационните стандарти продължават да се развиват.

Matter вече премина през множество актуализации на спецификациите от първоначалното си пускане, като всяка версия разширява категориите устройства и подобрява оперативната съвместимост. Следователно поддържането на съвместимост на фърмуера във времето е важно съображение по време на разработването на продукта.

За OEM клиенти дългосрочната-поддръжка на фърмуер може да намали бъдещите разходи за миграция, докато екосистемите продължават да се развиват.

Практическа системна интеграция

Комуникацията е само една част от моторизираната система за засенчване.

Производителността на двигателя, граничната точност, нивото на шума, стабилността на въртящия момент и електрическата надеждност остават също толкова важни.

Нашата философия за разработка е да комбинираме стабилно управление на двигателя с-базирана на стандарти комуникация, което позволява на системните интегратори да се съсредоточат върху изпълнението на проекта, а не върху съвместимостта на протоколите.
 

Индустрията на интелигентните сгради се движи към по-голяма оперативна съвместимост, а не към по-голяма фрагментация.

През последното десетилетие производителите разработиха независими екосистеми, за да разграничат своите продукти. Въпреки че този подход ускори иновациите, той също създаде предизвикателства за съвместимостта за инсталаторите, интеграторите и крайните потребители.

Материята представлява различна посока.

Вместо да замества съществуващите мрежови технологии, той предоставя общ език, който позволява на сертифицираните устройства да си сътрудничат в множество екосистеми, като същевременно запазва конкуренцията на ниво хардуер и софтуер.

За интелигентните мотори за щори това означава, че комуникацията става по-малко зависима от собствени интеграции и е по-фокусирана върху стандартизирано взаимодействие.

Преходът няма да стане за една нощ.

Милиони Zigbee, Z-Wave и Wi-Fi устройства продължават да работят и тези технологии ще продължат да играят важна роля в много инсталации през следващите години, но за нови интелигентни проекти за засенчване, където дългосрочната-оперативна съвместимост е приоритет, Matter все повече се превръща в част от инженерната дискусия, а не в експериментална технология.(Източник: Madadi-Barough et al., Matter: IoT Interoperability for Smart Homes, arXiv, 2024 г.https://arxiv.org/abs/2405.01618)

Независимо дали определят двигатели за жилищна автоматизация, търговски офис сгради, хотели или широко{0}}мащабни жилищни комплекси, инженерите трябва да оценят не само днешните изисквания за съвместимост, но и как е вероятно стандартите за комуникация да се развиват през целия експлоатационен живот на продукта.