智能家居在現代生活中的重要性與日俱增，各類智能設備層出不窮。然而，由于市場趨于碎片化，完整的智能家居系統滲透率較低。很多物聯網廠商都有一套自己的生態系統，不同生態下的智能設備很難協同工作，這不僅嚴重制約了消費者的選擇，影響其使用體驗，也為設備廠商和開發者增加了支持和維護不同生態（Amazon Alexa、Google Assistant、Apple HomeKit）的成本。

為了打破行業現狀，推動市場健康、良性發展，CSA連接標準聯盟 （Connectivity Standards Alliance）聯合多家行業領先公司發起并推出了Matter智能家居互聯協議，旨在提高不同廠商智能家居產品間的兼容性和互操作性，解決通信協議紛繁復雜的碎片化問題，打破多生態系統間的交互壁壘，實現智能設備的無縫通信與協作。

Matter優勢

沒有生態壁壘

當用戶已經適應一個成熟的智能家居生態時，往往希望新增設備能夠直接加入現有系統，而非重新構建一套新的生態。

在 Matter 推出之前，每家設備廠商生產的智能家居設備只能通過自己的 App 控制，無法和其他生態設備互聯。但通過 Matter 協議，所有支持 Matter 的 App 和硬件設備均可輕松無縫互聯，協同工作。

目前，亞馬遜、蘋果、谷歌和三星等公司均已宣布支持 Matter。這意味著我們日常生活中常見的智能設備控制終端（如 iOS/安卓手機、語音助手、智能音箱等）均將支持 Matter 協議。用戶甚至不需要單獨的 Matter 設備 App，就可直接控制 Matter 設備。

更加自動化

Matter 允許設備間直接進行高效的通信，整個過程無需特定的轉發設備。例如，Matter 智能開關或傳感器可以直接打開/關閉 Matter 燈泡，而無需借助任何 App、云或其他特別操作。一旦完成配置，Matter 設備間的通信和控制都會直接在本地局域網絡中實現。

沒有通信壁壘

Matter 協議可以讓多種支持 IP 網絡的設備協同工作，如 Wi-Fi 和 Thread/802.15.4 設備。您的手機通過 Matter 協議可以控制所有上述設備。

舉個例子，您可以將一個 802.15.4 傳感器設置為無需通過 App 或云，就直接打開/關閉一個 Wi-Fi 燈泡。當然，它也支持您通過手機 App 進行控制。Wi-Fi 和 Thread 設備之間通信時需要一個可以同時支持 Wi-Fi 和 802.15.4 協議的“Thread 邊界路由器”，它可以讓設備在兩個網絡之間進行通信。

值得一提的是，由于上述所有通信都在本地 Wi-Fi 或 Thread 網絡中進行，因此即使在斷網情況下，設備仍可正常工作。

Matter 還可以幫助目前的一些存量 Zigbee 或 Bluetooth LE Mesh 設備通過橋接方式接入 Matter 生態網絡。

易于開發

在 Matter 的支持下，設備廠商不再需要同時維護多個生態系統或通過多種認證，從而大大節省了時間和人力成本。

協議開放

Matter 是一套開放規范，由多家公司合作推出，極大加速了設備的評估和開發流程。

設備自動化

設備間的自動化有助于讓智能家居系統的聯動更加便利。例如，您僅需一個 Matter 傳感器外加一個 Matter 燈泡，就能構建一個簡單的智能家居系統，而且該系統對傳感器或燈泡的廠商沒有任何限制。

對于生產傳感器或開關等智能家居設備配套產品的廠商而言，Matter 協議可以讓您專注于設計產品的核心功能，無需擔心設備之間的通信問題。客戶也可以自行選擇任意品牌的智能設備（比如燈泡、風扇等），盡情發揮想象力，定制自己的智能生態系統。

自定義功能

如今，Matter 規范支持的設備類型、屬性、命令越來越豐富，而且還支持自定義屬性。用戶能夠基于 Matter 實現豐富的功能。

Matter數據模型

Node（節點）：節點通常被定義為一個具有某些功能的網絡可尋址實體，具有唯一性。用戶可以看到的智能設備實體，比如說照明系統，就是一個節點。

Endpoint（端點）：端點可以被想象為一個可提供某種或某些服務的虛擬設備，每個節點可以擁有多個端點。比如，我們照明系統節點就擁有不止一個端點，Dimmable Light 和 On/Off Light 都是照明系統節點的端點。

Endpoint是Matter協議中控制node的最小單位，其中包含了3個屬性：

Cluster：多個常用操作組合為一個可復用的模塊，分為服務器和客戶端，例如燈和開關。

Attribute：表示可以讀取或寫入的內容，例如On/Off表示設備的開關狀態。Attribute 既可以長期有效，也可以在設備重啟之后失效；讀寫權限也可設置為“只讀”或“可讀可寫”。

Matter 規范中的 Attribute 支持豐富的數據類型：包括典型值、布爾值、整數（有符號/無符號）、浮點數、枚舉數、字符串，甚至集合（列表或數據結構）。

Command：代表觸發Cluster進行某種行為的命令，例如打開、關閉。

針對Endpoint中的屬性Matter規范提供了一系列的標準，用戶可以從列表中找到適合自己設備的配置。

Endpoint 0

每個節點的第一個端點 Endpoint 0 用于提供一些適用于整個節點的服務，因此需要保留。Endpoint 0 的設備類型為“根節點”。作為一個特殊的 Endpoint，它提供了一些適用于整個節點的 Cluster，包括：

Basic Information Cluster Server（基本信息 Cluster 服務器）：提供有關節點的基本信息，如固件版本、制造商等。

ACL Cluster Server（ACL Cluster 服務器）：允許配置可訪問控制此節點的其他節點列表。

Network Commissioning Cluster Server（網絡調試 Cluster 服務器）：允許在節點上配置網絡（Wi-Fi、以太網、Thread 等）。

Matter綁定

用戶可以（通過 Matter 手機 App）使用DNS協議將來自不同廠商的不同設備綁定起來。

如上圖綁定之后開關就可以獲取后燈泡的細節信息，從而實現不借助任何云或手機App，直接通過本地網絡即可進行交互。

Matter設備認證

Matter 設備通過公鑰基礎設施 PKI （Public Key Infrastructure） 進行身份識別與認證。

每個 Matter 節點都有自己的節點操作證書 NOC （Node Operational Certificate）。NOC 證書采用 X.509 格式標準，內含一個可用于識別某個節點的唯一標識符，即節點操作標識符（節點 ID）。

當某個 Matter 節點同時處于多個不同生態系統中時，該節點將擁有多個 NOC 證書（在每個生態系統中都有對應的證書）。NOC 證書和節點 ID 僅在所處的生態系統中有效，這里所描述的生態系統，在Matter 協議中被稱為 Matter Fabric。

一個 Matter 節點擁有的資源（即 CPU/RAM）決定了它最多可同時支持多少個 Fabric。每個 Matter Fabric 也會有其對應的根證書 （Root CA Certificate），用于驗證 Fabric 中各節點的身份，即各節點的 NOC 證書。

Matter設備配網

新設備一旦上電，將通過 BLE 或 DNS-sd 服務進行廣播。控制器接收到廣播時，會嘗試基于配對碼與設備建立加密會話。這個過程被稱為 Matter 的密碼認證會話建立 （Password Authenticated Session Establishment， PASE）。通常情況下，在 PASE 過程中，App 需要通過掃描二維碼來獲取設備的唯一配對碼。

建立 PASE 會話后，控制器將驗證設備的 DAC 證書。如果通過驗證，則會簽發一個新的 NOC，并將其安裝至設備。此外，控制器還會告知設備需要加入的 Wi-Fi 或 Thread 網絡。設備配網完成后，PASE 會話將被關閉。此后，所有通信都將受到證書的保護。這種新的會話也被稱為 Matter 的證書認證會話建立 （Certificate Authenticated Session Establishment， CASE）。

Matter訪問控制列表（ACL， Access Control List）

每個 Matter 節點都有一個訪問控制列表 （ACL， Access Control List） ，規定了在這個 Matter Fabric 中，何種設備可以在此 Matter 節點上執行何種操作，比如在節點 x 上的 Cluster y 上具有可讀/可寫/可調用權限。

當一個 Matter 手機 App 控制 Matter 網絡中的燈泡時：

·燈泡將獲得一系列由 ACL 定義的權限。

·此后，燈泡在執行任何操作之前，將首先通過手機 App 的 NOC 證書和安裝在燈泡上的受信根 CA 證書，來驗證手機 App 的身份。

·接著，燈泡將檢查 ACL，確認此手機 App 是否具有控制燈泡操作的權限。

Matter橋接設備

Matter 橋接設備可以讓非 Matter 設備加入 Matter 生態系統，允許用戶無差別得控制自己的 Matter 和非 Matter 設備。

在 Matter 生態系統中，非 Matter 設備可以作為“被橋接設備”節點，通過橋接設備完成其他協議（如 Zigbee）和 Matter 協議之間的映射，從而與系統中的 Matter 設備進行通信。

下面是一個 Matter 橋接設備的數據模型示例。

·Endpoint 0 中的設備類型為 Bridge。PartsList 字段列出橋接設備的所有端點，每個端點代表一個非 Matter 設備。

·每個端點上的 Descriptor（描述符）Cluster 可以提供有關特定被橋接設備的信息。

ESP-Matter

ESP Matter 是樂鑫 ESP32 系列 SoC 的官方 Matter 開發框架。它建立在開源 Matter SDK之上，并提供簡化的 API、常用外圍設備、用于安全、制造和生產的工具和實用程序，并附有詳盡的文檔。它包含豐富的生產參考，旨在簡化 Matter 產品的開發過程，使用戶能夠在最短的時間內投入生產。

樂鑫Matter文檔：

https://docs.espressif.com/projects/esp-matter/en/main/esp32/

樂鑫支持Matter的芯片

1. 支持 Wi-Fi 的 ESP32、ESP32-C 和 ESP32-S 等系列 SoC 和模組，均可用于開發 Matter Wi-Fi 終端設備。

2. 集成 IEEE 802.15.4 （Thread/Zigbee） 的 ESP32-H 系列 SoC 和模組，可用于開發 Matter Thread 終端設備。

3. 將 ESP32-H 系列 SoC 與樂鑫 Wi-Fi SoC 相組合，可搭建 Thread 邊界路由器，連通 Thread 與 Wi-Fi 網絡；也可搭建 Matter-Zigbee 橋接設備，連通 Matter 與非 Matter 網絡。

4. 使用一顆同時支持 Wi-Fi 和 Bluetooth LE 的單芯片，即可搭建 Matter-BLE Mesh 橋接設備，實現 Matter 網絡與 Bluetooth LE Mesh 設備的互聯互通。

審核編輯 ：李倩