В 2025 году мировой рынок смарт-домашних технологий будет оцениваться в 47,5 миллиарда долларов США с CAGR 21,4% к 2034 году.Это увеличение частично связано с тем, что стандарт Mate позволяет совместимость устройств..
Мастер-стандарт начинается с проекта IP Connected Home (CHIP) в 2019 году, альянса компаний, работающих вместе над созданием умной домашней сети с открытым исходным кодом.Стандарт был выпущен с версией 1.0 в 2022 году и версии 1.5 в ноябре 2025 года.Ключевым принципом является обязательство, что сертифицированные продукты Mater могут подключаться друг к другу и к Smart Home Hub, которое принимает любой член Mater-Alliance, включая Google, Amazon, Apple и Samsung.
Каждая новая версия стандарта поддерживает больше типов устройств, позволяя локальную связь через IPv6 и сети с низкой мощностью и низкой задержкой без необходимости облачного шлюза.В текущий список устройств, поддерживающих Mater, входят умные светильники и розетки, приборы, датчики, шторы, кондиционеры и тепловые насосы, солнечные батареи, Wi-Fi маршрутизаторы, динамики и видеоплееры.
Потребители ожидают бесперебойного подключения и немедленной работы при добавлении таких устройств к своей умной домашней сети.OEM-производители должны интегрировать архитектуру Matrix в свои продукты с самого начала.
Состав материальной системы
Устройства в системе Master Smart Home могут выполнять одну или несколько следующих функций: шлюзы, контроллеры, краевые узлы, терминальные узлы и мосты.Вход подключает систему к Интернету и использует Wi-Fi для взаимодействия с контроллерамиКонтроллер посылает команды на крайний узел и терминальный узел,в то время как краевой узел и мост только маршрут информации между узлом и шлюза или контроллера без применения логики.
Еще один основной принцип архитектуры Matrix заключается в достижении высокой энергоэффективности с помощью радиочастотной связи с низкой мощностью (RF).Подключение Bluetooth используется для первоначального запуска сети доступа устройства, но сама сеть состоит из других протоколов, использующих одну и ту же частотную полосу.Мост действует как переводчик., подключающие устройства, использующие другие протоколы, такие как Zigbee, к сети (рисунок 1).
Начертание карты мастер интеллектуальной домашней сети (нажмите для увеличения)
Рисунок 1: Мастерная сеть умного дома включает в себя шлюз (синий круг), контроллер (свежесиний круг), пограничный маршрутизатор (красный круг), мост (фиолетовый круг),Крайний узел (зеленый круг) и конечный узел (оранжевый круг). Источник изображения: NXP)
Устройства в сети Mater должны иметь возможности беспроводной связи (узкая полоса, Wi-Fi или оба) и компьютер с одним чипом (MCU) для запуска приложений, управления связью,и обеспечить безопасность устройстваВыбор протоколов связи и спецификаций MCU зависит от сетевой роли устройства, характеристик потребления энергии и его использования для потребителей.умная лампочка как терминальный узел может иметь простую структуру и может только принимать и выполнять команды включения/выключения, в то время как маршрутизатор намного сложнее.
Система с одним чипом для интеллектуального дома
Пограничный маршрутизатор должен сбалансировать энергоэффективность и низкую задержку, требуемую сетью Mate, со сложностью управления связью с потоком и Wi-Fi, безопасностью устройств,и исполнение приложенийRW61X Wi-Fi 6 Tri-Radio от NXP Semiconductor включает в себя процессорное ядро на одном чипе, Wi-Fi радио, способное передавать каналы 20 МГц в диапазоне 2,4 ГГц и 5 ГГц,узкополосная радиостанция для пуска в эксплуатацию и сетевой сети, и безопасный анклав для управления ключами устройства и конфигурациями доверия, требующие только 3,3 В внешнего питания для работы (рисунок 2).
NXP RW61X Wi-Fi 6 Tri-Radio работает в двух Wi-Fi радиополосных изображениях
Рисунок 2: RW61X Wi-Fi 6 Tri-Radio использует внешнее питание 3.3 V для работы двух радиодиапазонов Wi-Fi, одного узкополосного местного радио, одного MCU 260 МГц и бортовых функций безопасности.
Подсистема MCU RW61X использует ядро Arm ® Cortex ®- M33 с частотой 260 МГц с TrustZone TM- M Hardware Secure и 1,2 МБ статической памяти случайного доступа (SRAM).MCU может общаться с оборудованием через серийный периферийный интерфейс (SPI) и универсальный асинхронный приемопередатчик (UART), общаться с датчиком через интерфейс шины интегральной схемы (I 2 C) и общаться с оборудованием аудиоввода через интерфейс встроенной шины аудио встроенной схемы (I 2 S).Протокол точного времени (PTP) позволяет синхронизировать сеть через физический уровень (PHY) чипа 100 Мбит/с Ethernet модуля.
Чип RW61X поддерживает Wi-Fi 6 на базе Mat-Wi-Fi для повышения производительности сети и энергоэффективности.Встроенный в RW61X усилитель мощности RF (PA) и усилитель низкого шума (LNA) объединяют 125 мВт мощности передачи для обеспечения стабильной связиКласс 3 Wi-Fi защищенный доступ (WPA) обеспечивает шифрование и безопасность.
Эти чипы также могут поддерживать Mater-over - THREAD через Bluetooth с низкой мощностью или IEEE 802.15.4Они также сертифицированы Bluetooth 5.2 и 5.4 и поддерживают различные режимы работы Bluetooth, включая режим высокой скорости 2 Мбит / с,дистанционный режим для передачи данных с более низкими скоростями на большие расстояния с помощью кодированного PHYВ режиме расширения передачи оборудование может транслировать большие пакеты данных и может быть найдено легче.Этот узкополосный радиомодуль также использует RF PA и LNA для достижения мощности передачи 32 мВт.
В чипах RW61X безопасность, важная часть экосистемы Material Smart Home, управляется через энклав EdgeLock Secure.Это защищенное от подтасовки оборудование аутентифицирует устройство его сертификатом, ключ шифрования, и идентификация для установления корня.- г. Защита безопасности загрузки, отладки и обновления защиты, аппаратное шифрование, and physical non-cloning functions (PUF) help RW61X chips meet the requirements of Level 3 Assurance of the Internet of Things Platform Security Assessment Standard (Level 3 Assurance and Platform Security Architecture (PSA) Level 3 Certification Framework.