消費(fèi)者選擇智能設(shè)備，旨在改善家庭的安保水平，提升安全性、便利性、節(jié)能效果，以及健康保障。雖然單個(gè)設(shè)備的特性和功能能夠滿(mǎn)足用戶(hù)需求，但在整個(gè)智能家居網(wǎng)絡(luò)中，互操作性問(wèn)題卻困擾著許多用戶(hù)。隨著設(shè)備數(shù)量的增加，通過(guò)Thread、Wi-Fi和藍(lán)牙等多種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)管理多個(gè)接口常常讓用戶(hù)感到力不從心。

Matter借助其行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)框架，有效解決了智能家居領(lǐng)域的碎片化難題，促進(jìn)了設(shè)備間的無(wú)縫互聯(lián)、穩(wěn)定性與安全性。它獨(dú)立支持Wi-Fi、Thread和以太網(wǎng)，使開(kāi)發(fā)者、設(shè)備制造商及消費(fèi)者能夠?qū)Ｗ⒂趹?yīng)用與用例本身，而無(wú)需過(guò)多關(guān)注技術(shù)或標(biāo)準(zhǔn)細(xì)節(jié)，為構(gòu)建更加兼容、高效的智能家居生態(tài)打下基礎(chǔ)。

圖1，物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)的早期階段（左）和支持Matter的新生態(tài)系統(tǒng)（右）

Matter通過(guò)單一接口為物聯(lián)網(wǎng)制造商、平臺(tái)供應(yīng)商（如亞馬遜、谷歌、蘋(píng)果）以及智能家居設(shè)備市場(chǎng)提供了必要的互操作性和控制能力。圖2展示了Matter帶來(lái)的主要推動(dòng)因素。

圖2，圍繞Matter的主要驅(qū)動(dòng)因素

Matter通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化開(kāi)發(fā)和產(chǎn)品認(rèn)證支持來(lái)簡(jiǎn)化智能設(shè)備生態(tài)系統(tǒng)。這使得零售商能夠解決消費(fèi)者對(duì)無(wú)線(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)和互操作性的擔(dān)憂(yōu)。

那么，在Matter的整體架構(gòu)中，無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議Thread又扮演著怎樣的角色？Thread是基于 IEEE 802.15.4 標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建的一種低功耗無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，并采用互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第6版 （IPv6）作為其網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。Thread具備多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，包括強(qiáng)大的加密功能、低延遲通信以及低功耗設(shè)計(jì)，同時(shí)支持單個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容納數(shù)百個(gè)設(shè)備。

這種無(wú)線(xiàn)技術(shù)專(zhuān)為支持Matter的智能家居設(shè)備而設(shè)計(jì)，有助于增強(qiáng)Matter設(shè)備的整體性能、容量和覆蓋范圍。在本文后續(xù)部分我們將更深入地探討Thread，但在此之前，讓我們先快速了解一下Matter。

Matter 及其軟件架構(gòu)棧

如圖3所示，Matter采用分層架構(gòu)，底層是物理層，頂層為應(yīng)用層，并整合了多種IP技術(shù)，包括傳輸控制協(xié)議（TCP）和用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UDP）——均為用于網(wǎng)頁(yè)瀏覽的常見(jiàn)協(xié)議。在核心層面，Matter使用IPv6。IPv6作為一種互聯(lián)網(wǎng)層協(xié)議，能夠在各種網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)端到端的數(shù)據(jù)傳輸，常見(jiàn)于筆記本電腦和智能手機(jī)等日常設(shè)備中。

圖3，Matter分層架構(gòu)

這一框架使Matter能夠在基于IPv6的傳輸協(xié)議上建立安全的應(yīng)用層，從而促進(jìn)消息路由。與當(dāng)前的藍(lán)牙或Zigbee等系統(tǒng)不同，使用IP技術(shù)使所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都能直接通信——例如，您的筆記本電腦可以使用Wi-Fi與支持IP的燈泡實(shí)現(xiàn)交互，而無(wú)需基于云的翻譯或網(wǎng)關(guān)解析。

此外，Matter支持多種物理層連接方式，包括以太網(wǎng)和Wi-Fi。它還引入了通過(guò)Thread協(xié)議使用Matter的選項(xiàng)；這種支持Thread的標(biāo)準(zhǔn)提高了電池供電設(shè)備的響應(yīng)速度與能效表現(xiàn)。接下來(lái)，我們將探討Thread如何為更高效、更可靠的家庭網(wǎng)絡(luò)提供所需的推動(dòng)力。

Thread的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

Thread是一種專(zhuān)為電池供電設(shè)備等低功耗物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備設(shè)計(jì)的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。其低功耗特性顯著延長(zhǎng)了電池壽命，非常適合應(yīng)用睡眠模式運(yùn)行的終端設(shè)備，如恒溫器、門(mén)鎖和家庭傳感器。

Thread的設(shè)計(jì)旨在使物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行更快、故障點(diǎn)更少、功耗更低，并實(shí)現(xiàn)更加無(wú)縫的互聯(lián)互通。它特別針對(duì)那些需要長(zhǎng)時(shí)間休眠、僅短暫?jiǎn)拘寻l(fā)送數(shù)據(jù)后再次進(jìn)入休眠狀態(tài)的設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化。

總體而言，Thread是一種低功耗、高速率通信標(biāo)準(zhǔn)，能夠創(chuàng)建網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。這使得它能夠在網(wǎng)絡(luò)中具備冗余能力，通信速度也優(yōu)于藍(lán)牙和低功耗藍(lán)牙（BLE）。

Thread網(wǎng)絡(luò)中只需要一個(gè)邊界路由器，它可以?xún)?nèi)置于任何Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中，如燈泡、恒溫器等。然而，網(wǎng)絡(luò)中的邊界路由器越多，網(wǎng)絡(luò)就越高效、越可靠。如圖4所示，配備更多支持Thread的設(shè)備和邊界路由器，可以增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的效率及可靠性。

圖4，Matter的物聯(lián)網(wǎng)智能家居生態(tài)系統(tǒng)

Thread創(chuàng)建了一個(gè)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，使得燈泡、恒溫器、照明開(kāi)關(guān)、智能窗簾、傳感器等設(shè)備能夠相互通信，而無(wú)需每次都回傳至Wi-Fi或網(wǎng)絡(luò)中繼器或網(wǎng)橋。Thread網(wǎng)絡(luò)不需要中繼器，因?yàn)槿绻W(wǎng)絡(luò)中的某個(gè)設(shè)備出現(xiàn)故障，數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)通過(guò)其他設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)（例如另一個(gè)燈泡或傳感器）。

Thread的互操作性與未來(lái)適應(yīng)性

理想的智能家居將擁有一個(gè)普遍兼容的設(shè)備生態(tài)系統(tǒng)，無(wú)論制造商是誰(shuí)，設(shè)備之間都能相互通信；這正是Matter的目標(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，Matter必須采用一種能夠確保未來(lái)適應(yīng)性的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。投資Thread這樣的技術(shù)就能保證這一點(diǎn)，因?yàn)樗辉O(shè)計(jì)為能夠隨著時(shí)間的推移而不斷進(jìn)化；例如通過(guò)Thread 1.4.0等更新，為家庭物聯(lián)網(wǎng)的未來(lái)發(fā)展做好準(zhǔn)備。作為一種基于IP的開(kāi)放技術(shù)，Thread不依賴(lài)于特定制造商或市場(chǎng)策略。

物聯(lián)網(wǎng)將很快擁有幾乎無(wú)延遲或延遲難以察覺(jué)的設(shè)備。Thread協(xié)議面向這些低延遲、高吞吐量、實(shí)時(shí)場(chǎng)景而設(shè)計(jì)；無(wú)論是將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫耍€是在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間傳輸，它都能以最小的延遲確保有效性和效率。Thread還支持多路徑路由，因此隨著更多基于Matter的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備面向消費(fèi)者推出，它們也能輕松接入現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)。

在網(wǎng)絡(luò)中，安全性始終至關(guān)重要，而在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，安全漏洞是一個(gè)令人擔(dān)憂(yōu)的問(wèn)題。Thread構(gòu)建了一個(gè)高度安全的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，采用金融級(jí)安全加密技術(shù)。Thread對(duì)所有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量都采用128位高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)（AES），為用戶(hù)提供高階安全保障。

Thread所帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)：

增強(qiáng)的靈活性： Thread允許每個(gè)設(shè)備在自修復(fù)、自組織的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中充當(dāng)微型中繼器。無(wú)需中央控制節(jié)點(diǎn)，即使某個(gè)設(shè)備離線(xiàn)，也能確保網(wǎng)絡(luò)持續(xù)運(yùn)行。

互操作性： Thread基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP），意味著它可與所有基于IP的設(shè)備直接通信，如智能手機(jī)、平板電腦、計(jì)算機(jī)和Wi-Fi路由器。

低延遲： 基準(zhǔn)測(cè)試顯示，Thread是一種低延遲的通信標(biāo)準(zhǔn)。

安全性： Thread通過(guò)為所有網(wǎng)絡(luò)流量使用128位AES加密、采用金融級(jí)的安全措施來(lái)防護(hù)常見(jiàn)的安全漏洞，并為每個(gè)設(shè)備分配唯一的網(wǎng)絡(luò)密鑰，以防止未經(jīng)授權(quán)的訪(fǎng)問(wèn)，確保所有通信都經(jīng)過(guò)加密且防篡改，從而為物聯(lián)網(wǎng)和智能家居打造高度安全的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。

自修復(fù)： 如果某個(gè)路由器或邊界路由器離線(xiàn)，其它設(shè)備將自動(dòng)接管其功能，確保網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定可靠。

易于設(shè)置和集成： Thread使用IP協(xié)議，使開(kāi)發(fā)者和制造商可以與產(chǎn)品和用戶(hù)保持直接通信；利用標(biāo)準(zhǔn)的互聯(lián)網(wǎng)工具，能夠更快地將產(chǎn)品推向市場(chǎng)，并隨著時(shí)間的推移對(duì)應(yīng)用層和云服務(wù)進(jìn)行更新。

實(shí)時(shí)通信： Thread專(zhuān)為低延遲和高吞吐量場(chǎng)景而設(shè)計(jì)，通過(guò)支持多徑路由，確保在設(shè)備離線(xiàn)或超出覆蓋范圍時(shí)仍能維持通信可靠性，無(wú)單一故障點(diǎn)。

可擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)： 作為一種低功耗、低延遲的無(wú)線(xiàn)協(xié)議，Thread支持最多250臺(tái)設(shè)備接入。通過(guò)邊界路由器構(gòu)建網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，無(wú)需中心中繼器或橋接設(shè)備，各設(shè)備之間可直接通信。作為一種低功耗、低延遲的無(wú)線(xiàn)協(xié)議，Thread支持最多250臺(tái)設(shè)備接入。通過(guò)邊界路由器構(gòu)建網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，無(wú)需中心中繼器或橋接設(shè)備，各設(shè)備之間可直接通信。

高度兼容： Thread利用現(xiàn)有的技術(shù)和2.4GHz頻段上的IEEE 802.15.4無(wú)線(xiàn)電實(shí)現(xiàn)全球部署，具有能效高和易于安裝的特點(diǎn)，其開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)以及主流品牌的支持增強(qiáng)了在Thread網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的兼容性與集成性。

更低功耗： 以路由網(wǎng)狀方式運(yùn)行，設(shè)備主動(dòng)尋找最佳路由，從而降低功耗和延遲。

克服 Matter/Thread 發(fā)展中的阻礙

當(dāng)然，Thread和Matter的發(fā)展并非一帆風(fēng)順，至少目前還不是。但就像Wi-Fi和藍(lán)牙剛起步時(shí)一樣，它們也面臨過(guò)一些阻礙。最終，Matter的主導(dǎo)者選擇了Wi-Fi和Thread作為其無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。

連接標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟（CSA）和Thread 工作組（Thread Group）意識(shí)到了這些阻礙，因而通過(guò)整合競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的技術(shù)來(lái)推動(dòng)Thread的采用。例如，Thread使用藍(lán)牙進(jìn)行初始設(shè)備發(fā)現(xiàn)，并允許ZigBee的應(yīng)用層在其網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行，以確保與現(xiàn)有ZigBee軟件的兼容性。

與任何新標(biāo)準(zhǔn)一樣，Thread也面臨著挑戰(zhàn)，其普及需要時(shí)間。然而，Thread帶來(lái)的諸多優(yōu)勢(shì)最終將使其成為安全物聯(lián)網(wǎng)Matter設(shè)備的首選標(biāo)準(zhǔn)之一。

最終，Thread的整體解決方案需要平臺(tái)和制造商就一種統(tǒng)一的方法達(dá)成一致，以便在設(shè)備間共享網(wǎng)絡(luò)憑證，并創(chuàng)建一個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，用于在家中安全地建立統(tǒng)一的Thread網(wǎng)絡(luò)。如今，CSA和Thread工作組正通過(guò)鼓勵(lì)團(tuán)結(jié)和制定清晰的戰(zhàn)略路線(xiàn)圖，果斷地應(yīng)對(duì)這些阻礙。

結(jié)語(yǔ)

本文深入探討了Matter和Thread如何共同提升物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的發(fā)展，為智能家居設(shè)備提供了一個(gè)強(qiáng)健的技術(shù)框架。Matter通過(guò)其開(kāi)源、基于IP的標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性，確保了設(shè)備間的互操作性；該標(biāo)準(zhǔn)支持多種物理層，包括以太網(wǎng)、Wi-Fi和Thread。Thread專(zhuān)為與Matter互補(bǔ)而設(shè)計(jì)，擅長(zhǎng)創(chuàng)建高效、可靠的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，支持多種設(shè)備，且無(wú)需中央控制節(jié)點(diǎn)。其特點(diǎn)，如低延遲、采用128位AES加密的高安全性，以及自修復(fù)能力，解決了當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)面臨的許多挑戰(zhàn)。盡管面臨阻礙，但得益于行業(yè)中各廠(chǎng)商間的協(xié)作，市場(chǎng)正在涌現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)憑證共享的標(biāo)準(zhǔn)化解決方案，旨在減少平臺(tái)碎片化，提升智能家居的用戶(hù)體驗(yàn)。Matter和Thread的共同努力正在為構(gòu)建一個(gè)普遍兼容、可擴(kuò)展且安全的物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。