Protokół Matter łączy Thread i BLE

Jak pokazują doświadczenia ostatnich lat, najwyraźniej żaden protokół komunikacji bezprzewodowej nie zdobędzie całkowitego prymatu w sektorze inteligentnego domu.

Globalna wizja inteligentnego domu obejmuje różne technologie, takie jak inteligentne oświetlenie, termostaty, zamki do drzwi czy systemy audio, które bezproblemowo komunikują się, aby uczynić życie lepszym dla milionów konsumentów na całym świecie. Aby jednak ta wizja stała się rzeczywistością, rozwiązania inteligentnego domu muszą nadal ewoluować. Kluczem do dalszego rozwoju wydają się być następujące czynniki:

• Zacieśnienie współpracy całej branży
• Znacznie zmniejszona złożoność systemów i polepszona interoperacyjność między urządzeniami bezprzewodowymi i platformami, w tym koncentratorami domowymi od kluczowych dostawców ekosystemów, takich jak Amazon, Apple i Google
• Chęć pełnego wykorzystania unikalnych korzyści, jakie oferują różne protokoły bezprzewodowe, w zaawansowanych aplikacjach inteligentnego domu

© Nordic Semiconductor

Połączone zalety Bluetooth LE i Thread

Jak już powiedziano, żaden pojedynczy protokół łączności bezprzewodowej nie zapanuje nad powszechnie przyjętym sektorem inteligentnego domu.Z drugiej strony, łącząc możliwości różnych wiodących protokołów, producenci OEM mogą przyśpieszyć rozwój swoich produktów i usług bezprzewodowych, tworząc sprawniej działające systemy, a tym samym zdobywając przewagę na coraz bardziej konkurencyjnym rynku inteligentnych domów.

Każdy główny protokół wnosi coś wartościowego. Na przykład Thread (protokół sieci mesh oparty na standardach IPv6 bez pojedynczego punktu awarii) wydaje się być doskonałym standardem dla systemów inteligentnego domu. Jednak Bluetooth LE - opracowany głównie z myślą o aplikacjach konsumenckich typu peer-to-peer - nadal lepiej nadaje się do realizacji łączności ze smartfonami, która jest warunkiem łatwego wdrażanie kolejnej fali innowacji w inteligentnym domu. Jednak do tej pory nie było można nie docenić zalet tego połączenia, ponieważ z punktu widzenia użytkownika końcowego przeszkodą był duży stopień skomplikowania systemu.

Obecnie Bluetooth LE i Thread są coraz częściej używane razem jako protokoły wzajemnie się uzupełniające i rozszerzające szereg technologii inteligentnego domu. Użytkownicy cieszą się zaletami łączności Bluetooth LE, umożliwiającej sprawne uruchamianie i konfigurowanie urządzeń w sieci za pomocą smartfona. Natomiast implementacja Thread umożliwia  pracę o małej energochłonności, w niewielkim zakresie pasma.

Urządzenia sieciowe Thread o małej mocy tworzą stabilnie połączoną sieć, rozszerzając zasięg bez dodatkowej infrastruktury. Ponadto, Thread umożliwia w pełni szyfrowaną komunikację między poszczególnymi urządzeniami a chmurą.

Współpraca robi różnicę

Ścisła współpraca interesariuszy z branży może przyspieszyć adopcję systemów inteligentnego  domu. Grupa firm znana jako Matter stara się stworzyć użyteczne standardy wykorzystujące połączone ekosystemy producentów urządzeń i dostawców technologii. Z kolei Connectivity Standards Alliance (CSA), globalna organizacja wykorzystująca otwarte standardy technologii bezprzewodowych o niskim poborze mocy, ma ambicje stworzenie warunków prawdziwej, pełnej interoperacyjności inteligentnych domów, co ma doprowadzić do pełnego ich upowszechnienia.

CSA tworzy uniwersalny protokół aplikacji, który jest w stanie zapewnić kompleksową łączność w chmurze przy jednoczesnym zwiększeniu bezpieczeństwa i prywatności między urządzeniem bezprzewodowym a innym urządzeniami i aplikacjami. Protokół ten będzie oparty na dojrzałym protokole kontroli transmisji TCP (Transmission Control Protocol) i protokole UDP (User Datagram Protocol), a także na rozpowszechnionym protokole internetowym (IPv6) i innych protokołach niższych warstw, w tym Bluetooth LE i Thread.

W przypadku aliansu Matter, kompatybilne produkty muszą jednocześnie obsługiwać protokoły bezprzewodowe Bluetooth LE i Thread. Pierwszy umożliwia bezpieczne i bezproblemowe uruchomienie urządzenia za pomocą smartfona lub tabletu, drugi przekazuje dane, gdy urządzenie połączy się z siecią.

Inteligentna żarówka LED dzięki Matter

Jednym z praktycznych przykładów interoperacyjności inteligentnego domu w działaniu jest A19 Tunable White Bulb, żarówka opracowana przez LEEDARSON, chińską firmę technologiczną IoT z Xiamen i członka zarządu CSA. Inteligentna żarówka LED może zastąpić konwencjonalną żarówkę, umożliwiając dodatkowo użytkownikom bezprzewodowe sterowanie oświetleniem wewnętrznym w inteligentnym domu lub budynku komercyjnym. Można nią także sterować głosem za pośrednictwem inteligentnego ekosystemu domowego, takiego jak Alexa firmy Amazon, Siri firmy Apple lub Asystent Google. Inteligentna żarówka LED jest uruchamiana za pomocą aplikacji na smartfona przez Bluetooth LE, po przykręceniu jej do kompatybilnego uchwytu. Aby osiągnąć w pełni interoperacyjną komunikację i bezproblemowo współpracować z inteligentnymi urządzeniami, aplikacjami mobilnymi i usługami w chmurze innych producentów, urządzenie wykorzystuje protokół Matter.

Wieloprotokołowy układ Nordic

Ponieważ w warstwie sieciowej Matter opiera się na Thread, wykorzystując Bluetooth LE do uruchomienia, wieloprotokołowy SoC nRF52840 firmy Nordic okazał się być dobrym wyborem dla przestrajalnej białej żarówki A19 opartej na nowym protokole łączności. Firma LEEDARSON wybrała nRF52840 do inteligentnej żarówki LED przede wszystkim ze względu na obsługę technologii Matter, która umożliwia bezproblemową współpracę z urządzeniami, aplikacjami i ekosystemami inteligentnego domu innych firm. Zaawansowane, wieloprotokołowe i pobierające niewielkie ilości energii układy SoC firmy Nordic nRF52840 i nRF5340 umożliwiają aplikacjom, OpenThread i Bluetooth LE działanie na tym samym 64MHz, 32-bitowym procesorze Arm Cortex M4 z FPU. Jako członek CSA firma Nordic zintegrowała Matter ze swoim nRF Connect SDK, w tym certyfikowanymi stosami protokołów Bluetooth LE i Thread oraz systemem operacyjnym czasu rzeczywistego (RTOS) Zephyr.

Dzięki inicjatywom, takim jak Matter i producentom chipów, takim jak Nordic, pomagającym deweloperom tworzyć lepsze produkty, zbliżamy się do powszechnego przyjęcia inteligentnego domu.

Artykuł opublikowano dzięki uprzejmości firmy © Nordic Semiconductor

Autor: Krzysztof Loska