Chủ đề chúng ta sẽ thảo luận hôm nay liên quan đến nhà thông minh.
Khi nói đến nhà thông minh, chắc hẳn ai cũng không xa lạ. Ngay từ đầu thế kỷ này, khi khái niệm Internet vạn vật (IoT) ra đời, lĩnh vực ứng dụng quan trọng nhất chính là nhà thông minh.
Qua nhiều năm, cùng với sự phát triển không ngừng của công nghệ kỹ thuật số, ngày càng nhiều thiết bị gia dụng thông minh được phát minh. Những thiết bị này đã mang lại sự tiện lợi to lớn cho cuộc sống gia đình và làm tăng thêm niềm vui trong cuộc sống.
Theo thời gian, bạn sẽ có rất nhiều ứng dụng trên điện thoại của mình.
Đúng vậy, đây chính là vấn đề rào cản sinh thái đã gây khó khăn cho ngành công nghiệp nhà thông minh từ lâu.
Trên thực tế, sự phát triển của công nghệ IoT luôn được đặc trưng bởi sự phân mảnh. Các kịch bản ứng dụng khác nhau tương ứng với các đặc điểm khác nhau của công nghệ IoT. Một số cần băng thông lớn, một số cần tiêu thụ điện năng thấp, một số tập trung vào tính ổn định, và một số rất quan tâm đến chi phí.
Điều này đã tạo ra sự kết hợp của các công nghệ truyền thông cơ bản như 2/3/4/5G, NB-IoT, eMTC, LoRa, SigFox, Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, Thread.
Ngược lại, nhà thông minh là một kịch bản mạng LAN điển hình, với các công nghệ truyền thông tầm ngắn như Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, Thread, v.v., thuộc nhiều loại và ứng dụng đa dạng.
Hơn nữa, vì nhà thông minh hướng đến người dùng không chuyên, các nhà sản xuất thường xây dựng nền tảng và giao diện người dùng riêng, đồng thời áp dụng các giao thức lớp ứng dụng độc quyền để đảm bảo trải nghiệm người dùng. Điều này đã dẫn đến "cuộc chiến hệ sinh thái" hiện nay.
Rào cản giữa các hệ sinh thái không chỉ gây ra vô số rắc rối cho người dùng mà còn cho cả nhà cung cấp và nhà phát triển - việc ra mắt cùng một sản phẩm đòi hỏi phải phát triển cho các hệ sinh thái khác nhau, làm tăng đáng kể khối lượng công việc và chi phí.
Do vấn đề rào cản sinh thái là một trở ngại nghiêm trọng đối với sự phát triển lâu dài của nhà thông minh, ngành công nghiệp đã bắt đầu nghiên cứu tìm kiếm giải pháp cho vấn đề này.
Sự ra đời của giao thức Matter
Vào tháng 12 năm 2019, Google và Apple đã gia nhập Liên minh Zigbee, cùng với Amazon và hơn 200 công ty cùng hàng nghìn chuyên gia trên toàn thế giới để thúc đẩy một giao thức lớp ứng dụng mới, được gọi là giao thức Project CHIP (Connected Home over IP).
Như tên gọi đã cho thấy, CHIP tập trung vào việc kết nối ngôi nhà dựa trên các giao thức IP. Giao thức này được ra mắt với mục đích tăng cường khả năng tương thích thiết bị, đơn giản hóa quá trình phát triển sản phẩm, cải thiện trải nghiệm người dùng và thúc đẩy ngành công nghiệp tiến lên.
Sau khi nhóm làm việc CHIP ra đời, kế hoạch ban đầu là phát hành tiêu chuẩn vào năm 2020 và ra mắt sản phẩm vào năm 2021. Tuy nhiên, vì nhiều lý do, kế hoạch này đã không thành hiện thực.
Vào tháng 5 năm 2021, Liên minh Zigbee đã đổi tên thành CSA (Connectivity Standards Alliance). Đồng thời, dự án CHIP được đổi tên thành Matter (có nghĩa là "tình huống, sự kiện, vấn đề" trong tiếng Trung).
Liên minh được đổi tên vì nhiều thành viên ngần ngại tham gia Zigbee, và CHIP được đổi thành Matter, có lẽ vì từ CHIP quá quen thuộc (ban đầu nó có nghĩa là "chip") và rất dễ gây lỗi.
Vào tháng 10 năm 2022, CSA cuối cùng đã phát hành phiên bản 1.0 của giao thức tiêu chuẩn Matter. Ngay trước đó, vào ngày 18 tháng 5 năm 2023, phiên bản 1.1 của Matter cũng đã được phát hành.
Các thành viên của Liên minh CSA được chia thành ba cấp độ: Người khởi xướng, Người tham gia và Người áp dụng. Người khởi xướng ở cấp độ cao nhất, là những người đầu tiên tham gia vào việc soạn thảo nghị định thư, là thành viên của Hội đồng quản trị của Liên minh và tham gia ở một mức độ nhất định vào việc lãnh đạo và ra quyết định của Liên minh.
Google và Apple, với tư cách là đại diện của những người khởi xướng, đã đóng góp đáng kể vào các đặc tả ban đầu của Matter.
Google đóng góp lớp mạng và giao thức ứng dụng Weave hiện có của Smart Home (một tập hợp các cơ chế xác thực và lệnh tiêu chuẩn cho hoạt động của thiết bị), trong khi Apple đóng góp HAP Security (cho giao tiếp đầu cuối và thao tác mạng LAN cục bộ, đảm bảo quyền riêng tư và bảo mật mạnh mẽ).
Theo số liệu mới nhất trên trang web chính thức, liên minh CSA được khởi xướng bởi tổng cộng 29 công ty, với 282 thành viên tham gia và 238 đơn vị áp dụng.
Dưới sự dẫn dắt của các ông lớn trong ngành, các doanh nghiệp đang tích cực xuất khẩu tài sản trí tuệ của họ sang Matter và cam kết xây dựng một hệ sinh thái lớn, thống nhất và kết nối liền mạch.
Kiến trúc giao thức của Matter
Sau tất cả những cuộc thảo luận này, vậy chính xác thì chúng ta hiểu giao thức Matter như thế nào? Mối quan hệ của nó với Wi-Fi, Bluetooth, Thread và Zigbee là gì?
Khoan đã, hãy xem sơ đồ sau:
Đây là sơ đồ kiến trúc giao thức: Wi-Fi, Thread, Bluetooth (BLE) và Ethernet là các giao thức cơ bản (lớp vật lý và lớp liên kết dữ liệu); phía trên là lớp mạng, bao gồm các giao thức IP; phía trên nữa là lớp vận chuyển, bao gồm các giao thức TCP và UDP; và giao thức Matter, như chúng ta đã đề cập, là một giao thức lớp ứng dụng.
Ngoài các giao thức cơ bản, Bluetooth và Zigbee còn có các lớp mạng, lớp truyền tải và lớp ứng dụng riêng biệt.
Do đó, Matter là một giao thức loại trừ lẫn nhau với Zigbee và Bluetooth. Hiện tại, các giao thức cơ bản duy nhất mà Matter hỗ trợ là Wi-Fi, Thread và Ethernet.
Ngoài kiến trúc giao thức, chúng ta cần biết rằng giao thức Matter được thiết kế dựa trên triết lý mở.
Đây là một giao thức mã nguồn mở mà bất kỳ ai cũng có thể xem, sử dụng và sửa đổi để phù hợp với các kịch bản và nhu cầu ứng dụng khác nhau, từ đó mang lại những lợi ích kỹ thuật về tính minh bạch và độ tin cậy.
Tính bảo mật của giao thức Matter cũng là một điểm bán hàng quan trọng. Nó sử dụng công nghệ mã hóa mới nhất và hỗ trợ mã hóa đầu cuối để đảm bảo rằng thông tin liên lạc của người dùng không bị đánh cắp hoặc giả mạo.
Mô hình mạng của Matter
Tiếp theo, chúng ta xem xét sự kết nối thực tế của Vật chất. Điều này được minh họa bằng sơ đồ như sau:
Như sơ đồ minh họa, Matter là một giao thức dựa trên TCP/IP, vì vậy Matter là bất cứ thứ gì được nhóm lại thành từ TCP/IP.
Các thiết bị Wi-Fi và Ethernet hỗ trợ giao thức Matter có thể được kết nối trực tiếp với bộ định tuyến không dây. Các thiết bị Thread hỗ trợ giao thức Matter cũng có thể được kết nối với các mạng dựa trên IP như Wi-Fi thông qua các bộ định tuyến biên.
Các thiết bị không hỗ trợ giao thức Matter, chẳng hạn như thiết bị Zigbee hoặc Bluetooth, có thể được kết nối với thiết bị dạng cầu nối (Matter Bridge/Gateway) để chuyển đổi giao thức và sau đó kết nối với bộ định tuyến không dây.
Những tiến bộ công nghiệp trong Vật chất
Matter đại diện cho một xu hướng trong công nghệ nhà thông minh. Do đó, nó đã nhận được sự chú ý rộng rãi và sự ủng hộ nhiệt tình kể từ khi ra đời.
Ngành công nghiệp rất lạc quan về triển vọng phát triển của Matter. Theo một báo cáo gần đây của công ty nghiên cứu thị trường ABI Research, hơn 20 tỷ thiết bị nhà thông minh kết nối không dây sẽ được bán trên toàn thế giới từ năm 2022 đến năm 2030, và một tỷ lệ lớn trong số các loại thiết bị này sẽ đáp ứng tiêu chuẩn Matter.
Hiện tại, Matter sử dụng một cơ chế chứng nhận. Các nhà sản xuất phát triển phần cứng cần phải vượt qua quy trình chứng nhận của liên minh CSA để nhận được chứng chỉ Matter và được phép sử dụng logo Matter.
Theo CSA, tiêu chuẩn Matter sẽ áp dụng cho nhiều loại thiết bị như bảng điều khiển, khóa cửa, đèn, ổ cắm, công tắc, cảm biến, bộ điều nhiệt, quạt, bộ điều khiển khí hậu, rèm cửa và thiết bị đa phương tiện, bao trùm hầu hết mọi tình huống trong nhà thông minh.
Xét trên phạm vi ngành, hiện đã có một số nhà sản xuất có sản phẩm đạt chứng nhận Matter và đang dần thâm nhập thị trường. Về phía các nhà sản xuất chip và module, cũng có sự hỗ trợ khá mạnh mẽ dành cho Matter.
Phần kết luận
Vai trò quan trọng nhất của Matter với tư cách là một giao thức lớp trên là phá vỡ các rào cản giữa các thiết bị và hệ sinh thái khác nhau. Mỗi người có quan điểm khác nhau về Matter, có người coi nó như một vị cứu tinh, trong khi những người khác lại xem nó như một khởi đầu mới.
Hiện tại, giao thức Matter vẫn đang trong giai đoạn đầu ra mắt thị trường và ít nhiều gặp phải một số vấn đề và thách thức, chẳng hạn như chi phí cao hơn và chu kỳ thay thế thiết bị dài hơn.
Dù sao đi nữa, điều này cũng mang đến một cú sốc cho những năm tháng trì trệ của hệ thống công nghệ nhà thông minh. Nếu hệ thống cũ đang hạn chế sự phát triển của công nghệ và giới hạn trải nghiệm người dùng, thì chúng ta cần những công nghệ như Matter để vươn lên và đảm nhận nhiệm vụ lớn lao này.
Liệu Matter có thành công hay không, chúng ta không thể chắc chắn. Tuy nhiên, đó là tầm nhìn của toàn bộ ngành công nghiệp nhà thông minh và là trách nhiệm của mỗi công ty và chuyên gia trong ngành nhằm đưa công nghệ kỹ thuật số vào cuộc sống gia đình và liên tục cải thiện trải nghiệm sống kỹ thuật số của người dùng.
Hi vọng rằng nhà thông minh sẽ sớm phá bỏ mọi rào cản kỹ thuật và thực sự hiện diện trong mọi gia đình.
Thời gian đăng bài: 29/06/2023