Matter的工作原理和演进历程

无缝互联的智能家居自1984年在美国全国住宅建造商协会(NAHB)大会上被首次提出以来，众多设备制造商针对该概念进行了反复展望、探讨和展示。然而，即便物联网与云端连接技术为智能家居带来了诸多进步，现实发展仍落后于预期。业主在尝试打造真正互联的智能家居时，仍面临安装、兼容性与安全性问题。这并非由于标准缺失——事实上是标准众多，却彼此难以兼容。正因如此，连接标准联盟(CSA)联合280余家企业于2022年10月推出了Matter 1.0 规范，旨在打造统一的智能家居标准。如今距Matter发布已逾两年，它的进展如何?消费者又如何看待它?

Matter的优势：统一标准致力于解决智能家居互操作性、简易性与安全性问题

对消费者而言，设备互联一直颇为复杂。他们不得不在生态系统中艰难抉择(每个生态的设备选择有限)，跨生态添加设备时则面临兼容性挑战，此外，还要担忧设备与家庭生态系统的安全性。

对设备制造商而言，多生态适配也是巨大负担。面对不同生态的差异化要求，厂商被迫为每个生态开发定制版本。纷繁的生态、多样的家居产品及协议选择，使得实现真正互联且安全的智能家居困难重重。为此，苹果、谷歌、亚马逊等企业联合推动制定统一标准，以突破这一困境。

CSA发布的Matter 1.0 规范通过提供统一的应用层标准，解决了上述难题。该标准覆盖智能门锁、照明、温控器、安防系统、传感器及媒体设备等场景，并得到苹果、谷歌、亚马逊、英飞凌等550余家国际科技企业支持，共同为消费者与制造商破解连接与安全困局。

Matter的工作原理

Matter为智能家居定义了应用层协议。其架构基于IPv6协议，并独立于底层网络与物理层。通过应用层抽象，Matter可运行于Wi-Fi、以太网及Thread(基于IEEE 802.15.4射频的低功耗低速网络)之上。此外，Matter提供标准化桥接功能，使传统Zigbee设备可映射为原生Matter设备，保障用户现有设备的兼容性。

Matter在应用层定义了什么?Matter包含一系列内容以确保设备间互操作性并增强消费者信心，具体包括：

面向消费者的设备安装与配置

设备间消息交互及消息内容

设备安全要求及交互安全标准

设备安装与配置流程包含多个步骤。首先是将设备接入用户家庭网络，这一过程通过苹果、谷歌、亚马逊等厂商支持的简易配对机制实现——设备需在被识别后，经过安全认证和身份验证才会被加入网络。设备安全接入后，用户可对其进行命名、与其他设备配对，并设置常规操作(如为温控器进行日程编程或调节灯泡亮度)。完成这些步骤后，设备即可投入正常使用。

Matter明确定义了应用层消息传输、数据类型与格式以及安全规范。这看似简单，实则基于Zigbee数据模型多年积累的设备定义标准。例如，温控器必须支持加热/制冷功能，可选支持占用感应、周计划或用户自定义温度回差。由于这些功能的行为和消息交互已全面定义，暖通空调制造商可确保其产品能兼容iPhone、安卓设备或Alexa语音助手等通用用户界面设备的内置控制功能。

此外，Matter显著提升了设备安全性，实现多项极佳实践。非常关键的是，设备将在制造阶段加载证书，用于验证设备已完成Matter认证且由认证制造商合法生产。设备加入网络后，将获得操作证书以建立网络内安全通信。Matter还要求所有设备支持安全的无线软件更新，以便在出现问题时进行设备升级和补丁修复。

其他Matter相关计划

Matter的开发工作并非普通的标准制定活动，其涵盖以下关键方向：

Matter规范体系，包含设备库及应用功能

开源软件计划，通过GitHub开放源代码，确保开发者可自由使用Matter协议

测试与认证体系，提供测试工具链，对设备进行验证与认证，通过后方可使用Matter徽标

Matter的底层网络技术包括Wi-Fi和Thread。Wi-Fi使Matter设备能够通过大带宽本地网络进行交互，并允许智能家居设备与云端通信。Thread则提供了一个高能效且高度可靠的基于IP的网状网络，即使低功耗设备也能通过Thread边界路由器连接到Wi-Fi和云端。

Matter自初始发布以来的演进

Matter 1.0版本于2022年10月发布，这是将Matter推向更广阔市场的重要里程碑。但与其他标准一样，它仍在持续演进。这一点至关重要，因为制造商和消费者都希望一个标准能够获得持续支持、不断发展并随时间推移增加更多功能。

Matter承诺每年进行两次更新，包括错误修复、新功能和新设备类型。这并非易事，因为这意味着每年需要两次更新规范、开源代码和测试基础设施以反映这些变化。下表展示了Matter成功兑现定期更新承诺的情况。

Matter 1.0初始版本

覆盖智能家居照明、音箱、安防及舒适度调节功能。该版本发布后，更多设备制造商持续加入Matter计划，带来设备类型与功能特性的不断增加。这一发展通过一系列持续发布的版本得以体现，从而不断扩展Matter在智能家居中的应用边界。

Matter 1.2版本

新增家电设备和扫地机器人、空气质量探测器、烟雾一氧化碳探测器，将Matter应用场景从家居安防系统和照明延伸至厨房与洗衣区。

Matter 1.3版本

进一步扩展家电支持范围，并新增能源与水资源管理及数据报告等关键功能。随着全球消费者对水电资源管理认知的持续深化，Matter积极响应这一趋势，提供相应的创新功能。

在历次版本更新中，除新增功能与设备支持外，Matter团队持续开展错误修复与优化工作，着力提升协议的稳健性与易用性。数百名工程师长期投入此项工作，彰显Matter作为统一智能家居标准的持续发展态势及重要价值。

Matter版本更新：Matter 1.4

CSA现已宣布推出Matter 1.4——半年一次更新周期中的新版本。此版本包含常规错误修复与功能增强，同时新增以下主要特性：

新增支持太阳能系统、电池、热泵及热水器

改进电动汽车充电、能源管理及热水器管理功能

家庭路由器与接入点升级：新增Thread凭证发现与边界路由器管理

Aliro集成：允许通过Matter网络安装Aliro门锁凭证

占用传感更新和改进

生态系统协同增强：支持网络凭证同步

此新版本进一步扩展了Matter在智能家居中的设备兼容性与用户行为支持能力，彰显了参与企业持续推动功能改进与技术创新的承诺，呼应Matter采用率持续增长的行业趋势。

其他Matter相关计划

Matter的开发工作并非普通的标准制定活动，其涵盖以下关键方向：

Matter规范体系，包含设备库及应用功能

开源软件计划，通过GitHub开放源代码，确保开发者可自由使用Matter协议

测试与认证体系，提供测试工具链，对设备进行验证与认证，通过后方可使用Matter徽标

Matter的底层网络技术包括Wi-Fi和Thread。Wi-Fi使Matter设备能够通过大带宽本地网络进行交互，并允许智能家居设备与云端通信。Thread则提供了一个高能效且高度可靠的基于IP的网状网络，即使低功耗设备也能通过Thread边界路由器连接到Wi-Fi和云端。

未来创新

Matter协议通过实现跨品牌、跨操作系统的设备互操作性与向后兼容性，正在加速智能家居解决方案的普及。在苹果、谷歌、亚马逊等科技巨头的引领下，该协议已对设备制造商和消费者产生显著影响。

统一的协议标准解决了智能家居市场的碎片化问题，既减少了消费者的使用困扰，也简化了设备开发流程。这些优势将成为推动家庭场景下高效连接、数字化与低碳化转型的关键。未来，Matter将被用于家庭能源节约与负载转移优化。

我们可预见，Matter生态内的企业将持续创新，逐步纳入更多主流智能家居设备，例如IP摄像头和门铃以及个人健康与医疗设备。

Matter倡议与英飞凌集成式Matter解决方案，助力设备制造商简化产品开发流程并提升消费者对其产品的接受度。对消费者而言，Matter使其能够以简单、安全的方式定制、连接并控制智能家居体验，同时以极高效的模式优化能源使用。同样甚至更为重要的是，通过硬件与软件层面的协同优化，Matter可提供强大的安全保障。例如，这些安全层能有效防止监控摄像头、门锁及医疗数据等个人记录被未授权用户访问。

Matter发展路径图

CSA Matter工作组持续根据成员企业的新兴需求组建新技术赋能团队。来自280余家企业的工程师与开发人员团队已着手推进未来Matter版本的开发工作。鼓励感兴趣的企业代表联系CSA，共同参与这些未来改进计划。