Pixabay.com
Tayeb MEZAHDIA

Какво е бъдещето на стандарта за умен дом 2.0? (част 2)

Перспективите пред спецификацията Matter, стартирала като Project CHIP, според ABI Research

от Владимир Владков

15 ноември 2022 13:31

Pixabay.com

През следващите 20 години нашите домове ще преминат през огромна трансформация и скоро те ще вземат много решения самостоятелно. Ще се разширят дейностите, които домовете поддържат. Но най-важното е, че с интегриране в реално време в по-широк аспект на околната среда и градската икономика домовете все повече ще отговарят на нуждите на всеки човек, на обществата, на икономиките, в крайна сметка - и на планетата.

В първата част на статията

Стандартизацията на умния дом

Какво е Matter и как успява да се наложи?

Пазарна подкрепа за спецификацията

Технически подход за реализацията

Пазарът на интелигентни домове, поддържащи новото свързано оборудване, което се инсталира и използва в домовете по света през цялото десетилетие. Между 2022 г. и 2030 г. в света ще бъдат продадени повече от 20 милиарда безжично свързани интелигентни домашни устройства. Значителна част от тези типове устройства са незабавно адресирани от спецификацията Matter и през следващите няколко години по-голямата част от тези продукти, както и други като потребителски роботи и интелигентни уреди ще поддържат спецификацията Matter

Технологии, които поддържат Matter

Безжичната свързаност е в основата на по-широкото възприемане на интелигентния дом и на спецификацията Matter. Съответствието ще изисква от OEM производителите да преосмислят проектирането, производството и управлението на жизнения цикъл на продукта. Водещи доставчици на безжични чипсети подготвят разнообразни предложения за чипове и услуги, за да подкрепят прехода на Matter на пазара на интелигентни домове. Вече има и разнообразна гама от предложения за свързаност, сигурност и услуги заедно с набор от иновативни интегрални схеми (ИС). Сред играчите на пазара са NXP, Silicon Labs, ST Microelectronics, Texas Instruments, като всека от тях участва активно в процеса на разработка на Matter на CSA.

Горната графика показва мащаба на търсенето на протоколи, поддържани от Matter, в интелигентни домашни устройства. Matter разчита на привлекателността на Wi-Fi и Bluetooth, но стандартът ще стимулира възприемането и търсенето на протокола Thread в широка гама устройства - от нискоенергийни евтини сензори до устройства за гласово управление, които поемат функционирането на граничните рутери. Търсенето ще расте със средногодишен темп от близо 50%, а доставките на уреди с вградена поддръжка на Thread ще скочат до над 674 милиона годишно към 2030 г., докато през 2021 г. само шепа OEM производители поддържат технологията. Важно е обаче, че един тип устройство в много случаи ще поддържа Matter чрез редица протоколи.

WI-FI

С почти повсеместна наличност в домовете и поддръжка за комуникация с висока пропусквателна способност, включително видео и глас, протоколът вече има значителна роля в интелигентните домашни устройства и приложения. Въпреки усилията за въвеждане на Wi-Fi свързаност в захранвани с батерии крайни възли - като начин за опростяване на инсталацията, заобикаляйки необходимостта от специален мост или шлюз - технологията се оказа популярна само в устройства с постоянно захранване. Wi-Fi ще остане неоспорим лидер при интелигентните домашни устройства, изискващи по-голяма пропусквателна способност, като размерът, мощността и допълнителните разходи за Wi-Fi могат да бъдат поддържани. Wi-Fi е подкрепена от нейното повсеместно разпространение в домовете, познаването на крайния потребител, пазарното ценообразуване, което използва огромен мащаб на производство и функционална способност да не се изисква допълнителен хардуер (шлюз) за достъп до облака.

Wi-Fi 6 започна да навлиза в интелигентните домашни устройства и уреди заради способността на спецификацията да управлява и приоритизира трафика в интелигентната домашна мрежа. Wi-Fi обаче ще остане по-сложната и по-скъпа опция. Вграденият Wi-Fi модул изисква повече от 20 външни компонента, докато спецификацията Thread изисква само 5. Ясно е, че в устройства, които не изискват голям пропускателен капацитет или не могат да си позволят цената и размера на Wi-Fi, Matter ще стимулира поддръжката на Thread.

THREAD

Изискването на системите за интелигентен дом да интегрират малки, евтини, обикновено захранвани с батерии датчици и други възлови устройства отдавна изисква използването на мрежови решетъчни (mesh) протоколи с ултраниска мощност, които могат да минимизират изтичането на енергия заради свързаността, а същевременно използват mesh мрежа, за да получат покритие на целия дом и по-голяма надеждност. Днес, за да достигнат до облака, тези мрежи обикновено изискват мост или шлюз за посредничество между ULP протокола и облака. Поддръжката на Thread за гранични (Border) рутери обаче ще бъде използвана в рамките на Matter. Това ще напълни домовете с редица гранични рутери, тъй като функционалността се хоства от постоянно захранвани Wi-Fi/Thread устройства, вариращи от умни битови уреди до смарт телевизори и интерфейси за гласово управление. Thread беше избрана пред по-широко използваните ULP mesh предложения заради поддръжката на IPv6.

Ключовото въздействие и промяната, която Matter ще донесе, е изборът на Thread. ABI Research смята, че само поддръжката на Matter ще помогне за превръщането на Thread в предпочитания ULP протокол за интелигентен дом, като изборът вече привлича значителни нови инвестиции в протокола. В САЩ най-голямото въздействие ще бъде върху Z-Wave, а подкрепата на Matter за Thread не само ще стимулира приемането на 802.15.4, но и ще отклони тази инвестиция от Zigbee.

BLUETOOTH (BT)

В момента BT не поддържа ключовия протокол IPv6, който е в основата на безжичните комуникации на Matter. Въпреки това протоколът се поддържа заради способността му да улеснява добавянето на нови устройства. Повсеместното разпространение на Bluetooth в интелигентните устройства го превръща в предпочитан протокол за иницииране на услугата и за интегриране, което позволява както на потребителите, така и на професионалистите да използват облачната свързаност на смартфони, които да се превърнат в портал за настройка на нови устройства и системи.

Въпреки че не е транспортна мрежа, Bluetooth ще има ценна роля в устройствата и уредите на Matter като начин не само за включване и интегриране на нови устройства в интелигентна домашна мрежа, но и чрез използване на смарт устройства като облачни шлюзове. Това е начин за осигуряване на инсталации преди наличието на широколентова свързаност, най-често в нови или временно свободни домове.

Нови интегрирани приложения

Опростяването и стимулирането на обмена на данни в интелигентния дом ще даде възможност за разработване на широка гама от взаимосвързани услуги в дома. Ето и няколко примера.

Цифров начин на живот. Умният дом все повече ще бъде в основата на дигиталния начин на живот на потребителите и все по-добре ще разбира поведението и предпочитанията при покупка, интересите и дейностите, бъдещите планове и ежедневието, потреблението на продукти, дори и намеренията. Всички тези прозрения имат висока добавена стойност за редица индустрии както във всеки конкретен дом, така и в милиони домове. Умният дом може да помогне да повлияе върху избора и доставката на застрахователни, здравни и транспортни услуги, потребление на енергия, избор на ежедневни стоки, тяхната доставка и получаване. Съветниците за личен начин на живот (за здраве, банкиране, пазаруване и т.н.) под формата на виртуални аватари или вградени интелигентни домашни интерфейси могат да бъдат в състояние да изтеглят информация от целия дома и дори извън него, за да се свържат с бази данни на трети страни и с API интерфейси на социални медии, както и да правят препоръки въз основа на потребителската история и планирани от него действия.
Потребителска роботика. Колективният интелект на интелигентния дом може да подхрани интегрирането на потребителската роботика в дома като физическо разширение на платформата за интелигентен дом. Роботизираните услуги от прахосмукачки до социални или домакински грижи като зареждане и разтоварване на интелигентни уреди, могат да бъдат интегрирани в работата на дома. В допълнение данните, събрани от способността на роботизирана система да картографира динамично дом и да актуализира системите за интелигентен дом, за да увеличи максимално неговата ефективност.
Нови източници на приходи. Интелигентният дом е идеална среда за свързване на данни между автомобили, смартфони, преносими устройства и плащания, като по този начин се създават нови потоци от приходи и се осигурява постоянен обмен на данни между бази данни на множество доставчици (като част от съществуващия фокус върху инициативите за споделяне на данни). Това ще насърчи сътрудничеството между различни играчи от досега несвързани пазарни сегменти, като в крайна сметка ще създаде нови приложения за своите потребители.
Подобрен изкуствен интелект и машинно обучение. Значителният обем данни, които могат да събрани от потребителите на интелигентния дом, могат да бъдат споделени и структурирани в стандартизиран подход. Това дава потенциал на механизмите за изкуствен интелект (AI) и машинно обучение (ML) да използва тези данни за стимулиране на широка гама от информация за потребителите и за прозрения. Съществуват корелации между дейността в дома и здравеопазването, обитаемостта и застрахователните искове, потреблението на енергия и безопасността на дома и много други.

И още възможности от умния дом

Извън непосредственото разпространение на данни за интелигентни домове има пет ключови инициативи за споделяне, обмен и продажба на данни между компаниите доставчици на технологии за интелигентните домове: правителствени служби/интелигентни градове, застраховане, здравеопазване, енергетика и поддръжка /управление на дома. В допълнение детайлите за данните от интелигентния дом могат да поддържат подобрени ML хранилища и и по-голяма устойчивост на мрежата.

Пазарът на интелигентни домове едва сега започва да се докосва до онова, което е постижимо в бъдеща среда с масово споделяне на данни. Възможността за обмен на данни за интелигентен дом не само ще осигури рационализиран подход за справяне с предизвикателствата около услугите за управление на устройства и анализа на сигурността, но и ще даде по-стабилна основа за законодателни, регулаторни и стандартизиращи инициативи, твърдят анализаторите от ABI Research.

Интелигентност в периферията

През последното десетилетие облачните изчисления бяха в основата на интелигентните домашни устройства и внедряването на услуги, което доведе до инсталирането на контролери от висок клас в дома. Облачните изчисления донесоха по-евтини и по-опростени устройства, но тъй като Matter предоставя единен контрол над устройствата за умния дом, OEM производителите ще бъдат стимулирани да предоставят по-голяма функционалност, за да се конкурират по-добре, а изграждането на повече интелигентност в устройствата за дома става все по-привлекателно предложение. Анализът в "периферията" на мрежата (Edge) набира скорост на редица вертикални пазари, включително смартфони, индустриален интернет на нещата (IIoT) и автомобилостроенето. Интелигентната периферия по-голяма отзивчивост и устойчивост на системата. Ключовите фактори за тази тенденция включват:

По-бързо, по-подробно домашно наблюдение и реакция на системата.

По-голяма надеждност на устройството и системата, гарантираща, че все по-ценната система на умния дом работи, дори когато облачната свързаност е загубена.
Възможности за самовъзстановяване на възли и мрежи като двупосочни комуникации на крайните възли поддържат управление на устройства и надграждане и корекции "по въздуха" (OTA).
Подобрена сигурност/поверителност чрез ограничаване споделянето на данни извън дома
Оперативните разходи се поемат от крайния потребител. Когато OEM производителите запазват роля в управлението на своите инсталирани устройства, периферните анализи "изтласкват" някои разходи като тези за захранване и охлаждане, от доставчика, който е платил за облачни операции, към потребителя. Сумата е достатъчно малка, за да не създава проблеми на крайния потребител, но в големи мащаби носи значителни спестявания за доставчика.

Следващи стъпки

Matter има пазарна подкрепа, която да доведе до стъпаловидна промяна при интелигентните домове. Технологията ще преструктурира ключовите изисквания, които добавят свързаност и внасят устройства и уреди в интелигентното домашно пространство

Доставки на съвместими с Matter устройства по тип за периода 2021 до 2030 г.

Диаграма 4 подчертава как съответствието с Matter ще промени пазара на интелигентни домашни устройства. Първоначалните доставки започват през 2022 г., като някои доставчици се ангажират да започнат още след първото публикуване на спецификацията. За онези OEM производители, които вече са се ангажирани с Matter, спецификацията намалява техническите ограничения и всички възможности за интелигентния дом се реализират с една версия на техните продукти.

OEM производителите все повече търсят партньори и доставчици за предоставяне не само на интегриран хардуер и софтуер за свързаност, обработка и сигурност, но и за услугите и инфраструктурата за опростяване на създаването и управлението на тези устройства. В това отношение Matter ще помогне. Услугите варират от инструменти за разработка на софтуер до дългосрочно управление на устройства.

От масовото възприемане на новата спецификация ще се възползват именно онези доставчици на чипове, които могат да я поддържат в своите услуги за свързаност, обработка и сигурност, както и да осигурят среда за разработчици и лесно управление. Доставчиците на MCU обикновено имат персонализирани инструменти и своя собствена интегрирана среда за разработка, но когато се добавят допълнителни функции, например защитен елемент, наличните ресурси за компилиране или отстраняване на грешки са по-ограничени. Затова най-голям успех ще имат производителите на чипове с най-широко портфолио и последователна среда за разработчици, които вграждат изисквания в схемите за интелигентните домове.

Matter ще бъде в основата на пренареждането на пазара на интелигентни домове, като има потенциал да обслужва редица пазари извън тези, непосредствено ангажирани с доставката на свързани устройства и уреди за дома. Тази преоценка ще се извърши както в индустрията, така и извън нея. Това ще бъде основа за фундаментална промяна в начина, по който домовете ще се трансформират през следващото десетилетие, убедени са анализаторите от ABI Research.