Matter 2.0 协议是什么？它如何改变智能家居？

如果你曾经尝试连接智能灯泡、LED灯带和声控音箱，结果手机上却多了五个不同的应用程序，那么你已经体验过近年来智能家居带来的混乱了。Matter 2.0 的出现正是为了解决这种混乱，它将品牌、助手和设备统一到一个技术语言之下。

最令人惊奇的是，在许多家庭中，这场变革几乎悄然发生。只需对音箱、集线器或路由器进行简单的固件更新，即可在后台激活 Matter 兼容性，使不同厂商的产品能够相互通信，即使在网络连接中断的情况下也能更稳定、快速、安全地运行。

什么是 Matter 协议？它为什么如此重要？

Matter 是一种面向物联网 (IoT)的开放式连接标准，旨在确保所有智能家居设备都能使用同一种语言进行通信，无论品牌或主要生态系统（苹果、谷歌、亚马逊、三星等）如何。它起源于连接标准联盟 (CSA)，该联盟也是 Zigbee 的发起者，Zigbee 最初名为 Project CHIP（基于 IP 的互联家庭）。

Matter并没有让每个制造商各自创建系统，而是定义了一套通用的命令和规则，使任何兼容的设备都能彼此通信。无论您使用 Google Home、Alexa、Apple Home 还是 SmartThings 控制您的智能家居，只要产品包装盒或规格参数上带有 Matter 的标志，它就能在所有这些生态系统中无缝运行。

主导智能家居领域的各大科技公司都在支持这项计划：谷歌、苹果、亚马逊、三星、宜家、昕诺飞（飞利浦Hue）、罗格朗、施耐德电气等等。如今，数百家公司加入了CSA，共同致力于同一个目标：确保您不必局限于单一品牌或单一助手。

Matter 专注于网络协议栈的所谓“应用层”。它在网络层使用互联网协议 (IPv6)，在传输层使用 TCP/UDP，而在物理层则利用了现有技术，例如 Wi-Fi、以太网和 Thread。这使其区别于 Zigbee 或 Z-Wave，后者将物理层、网络层和应用层合并到一个专有标准中。

此外，自首个稳定版本（Matter 1.0，于 2022 年 10 月 4 日发布）发布以来，该标准一直在不断发展。每次修订都会扩展兼容设备类别，提高稳定性，并在安全性、配对和本地自动化方面集成更多高级功能。

从物质1.0到物质2.0：标准的演变

Matter 的最初版本主要专注于基本的智能家居类别。Matter 1.0 支持灯具、插座、温控器、百叶窗、安全传感器、门锁、车库门遥控器、接入点、网桥、电视和媒体播放器。这是一个强有力的开端，但它遗漏了许多热门设备。

随着后续版本（1.1、1.2、1.3、1.4、1.5）以及商业上称为“Matter 2.0”的版本的推出，该标准得到了扩展。新版本增加了与安防摄像头、扫地机器人、高级家用电器、灌溉系统、遮阳篷、更先进的百叶窗控制系统以及其他气候控制和能源设备的兼容性。

这些改进不仅限于支持更多设备类型。最新版本的 Matter 还优化了本地通信、网络连接中断时的稳定性以及响应速度。配对过程（使用二维码、NFC 或数字代码）也得到了改进，基于加密和零信任的安全模型也得到了加强，这一点也得到了美国国家网络安全研究所 (INCIBE) 在其对家庭物联网的评估中给予了高度评价。

当人们在专业媒体和博客中谈论“Matter 2.0”时，他们实际上指的是新一代的标准，它更加成熟且具有互操作性，它超越了只能控制灯泡和插座的阶段，并向家庭和建筑物的全面自动化迈出了一大步。

与此同时，CSA 已经发布和计划发布Matter 1.3、1.4.1 和 1.5 等版本，旨在进一步改进本地操作、批量设备安装以及对新类别的支持，例如高级摄像头、更复杂的锁具或灌溉和遮阳系统。

Matter 的技术工作原理：网络、层和设备

与许多人的认知相反，Matter 并非像 Zigbee 或 Z-Wave 那样的新型无线技术。它实际上是一种通过现有 IP 网络传输的“通用语言”。这意味着它依赖 Wi-Fi、以太网和 Thread 进行物理连接，并在这些网络上应用一套标准化的命令和数据结构。

所有 Matter 设备共享一个统一的应用层：这使得不同品牌的灯泡和传感器无需特定的转换器即可相互通信。通信通过 IPv6 进行，根据任务需要（例如状态监控、通知等）使用 TCP 或 UDP 协议。

关于底层网络，Matter 可以运行在：

• Wi-Fi（IEEE 802.11）：非常适合需要更多带宽的设备，例如支持 Matter 的电视或相机。
• 以太网（IEEE 802.3）非常适合用于集线器、网桥、路由器或一些联网电器等固定设备。
• 线程（IEEE 802.15.4）无线网状网络技术，专为需要低延迟和良好电池续航时间的低功耗设备（传感器、简单插头、锁具）而设计。

Thread 协议的独特之处在于它构建了一个网状网络，其中多个节点充当中继器，从而扩展了信号范围并提高了可靠性。电源供电设备（例如插座、继电器和部分开关）通常用作网状网络扩展器，而电池供电设备（例如传感器、按钮和锁）则作为终端设备，为了节省能源，它们不会转发信号。

对于设备的初始设置，通常使用低功耗蓝牙 (BLE)，这使得手机或集线器能够发现设备、对其进行配置，然后，通常的通信会根据情况通过 Wi-Fi、以太网或 Thread 进行。

物质网络中的元素类型

在基于 Matter 的系统中，您可以找到多种功能各异的设备。了解这些设备的角色有助于规划稳定的网络，并避免在添加新产品时出现问题。

1. 事务控制器或枢纽
它是网络的“大脑”。 Matter 控制器负责协调、配置和管理设备它通常集成在智能音箱、家庭自动化中心，甚至是现代Wi-Fi路由器等产品中。创建网络至少需要一个控制器，不过您可以同时运行多个控制器，这种功能称为多管理。

这款控制器允许您定义自动化流程、授予权限、连接新设备，并且在许多情况下，如果您想在家外进行远程控制，还可以将本地网络连接到云端。Matter控制器的示例包括 Google Nest Hub、Apple HomePod、某些兼容 Matter 的路由器、Homey Pro 等智能家居中心以及 Samsung SmartThings。

2. 边缘路由器或边界路由器线程
Wi-Fi/以太网和Thread是不同的网络，所以 如果Matter设备使用不同的技术，它们就无法直接相互感知。为了相互理解，需要一座能够说两种语言的“桥梁”：Thread 边界路由器。

这些设备支持通过局域网（以太网/Wi-Fi）和Thread进行通信，使基于Thread的Matter设备能够与家庭IP网络的其他部分集成。通常，Matter控制器本身也充当边界路由器，就像一些新型智能音箱和高级集线器一样。

3. 局域网（Wi-Fi/以太网）上的物质设备
这些设备通过传统的局域网进行连接。 它们可以使用以太网或 Wi-Fi，但它们不参与 Thread 网状网络。典型例子：带有 Matter 功能的电视、可将灯光开放给标准的飞利浦 Hue 桥接器、经过认证的 Wi-Fi 插头，或者具有原生支持的博世或 LG 家电。

值得注意的是，虽然 Matter 是一种本地协议，但这些 LAN 设备通常也会自行连接到互联网（例如，Philips Hue 桥接器会继续与该品牌的服务器通信），从而将 Matter 功能添加到其云功能中。

4. 线程网状网络扩展器
它们是利用电网供电的设备， 它们在线程网格中充当重复器。它们转发网络流量，有助于提升网络覆盖范围和稳定性，这对于大型住宅或墙壁较多的房屋至关重要。它们仅使用 Thread 协议，无法直接连接互联网。

5. 螺纹末端装置
它们通常是传感器、按钮、锁或其他由电池供电的低功耗设备。 它们连接到网状网络，但不会重复信号，以最大限度地降低能耗。它们是数据的来源或目的地（例如，激活照明场景的运动传感器）。

与 Matter 1.x 和 2.0 兼容的设备和类别

目前，可与 Matter 兼容的设备类型列表相当广泛，并且随着每个版本的更新而不断增加。1.0版本规范包含以下内容：

• 灯泡、LED灯带、开关和调光器.
• 智能插头和插座.
• 电子锁.
• 温控器和暖通空调控制器 （供暖、通风、空调）
• 电动百叶窗、遮光帘和窗帘.
• 家庭安全传感器 （运动、接触、烟雾、一氧化碳和二氧化碳等）。
• 车库门控制器.
• 无线接入点和网桥.
• 电视和流媒体视频播放器.

最新版本（许多人称之为Matter 2.0）新增了安防摄像头、扫地机器人、厨房和洗衣设备，以及更先进的节能设备。博世、LG和三星等制造商已经在研发烤箱、洗衣机和冰箱，这些产品不仅能发送通知，还能与家中的其他设备协同工作。

这为更复杂的应用场景打开了大门：例如，当检测到能耗激增时，恒温器会延迟洗衣机的运行；当二氧化碳浓度升高时，抽油烟机会自动启动；照明系统可以根据人体活动和人员存在情况进行调节。所有这些都可以通过 Matter 的通用语言，在不同品牌的设备之间实现原生集成。

即便如此，仍然存在显著差距。一些先进的摄像机功能、特殊电机、某些大尺寸设备以及复杂的安防系统仍未纳入最终规范或尚处于早期阶段。CSA 和制造商正在扩大支持范围，但这需要一个循序渐进的过程。

与传统家庭自动化相比，Matter 的优势

Matter 的主要优势在于互操作性，但这并非其唯一优势。该标准在用户体验、安全性、能源效率和生态系统灵活性方面也带来了显著的改进。

品牌与助手之间的真正互操作性
此前，在搭建智能家居时，你必须做出选择：Alexa、Google Home、Apple HomeKit、SmartThings……然后逐一检查你购买的设备是否兼容。 使用 Matter，任何经过认证的产品都应该能够与所有主流生态系统兼容。这样，宜家灯泡、LG电视、Nuki智能锁和谷歌音箱就可以和谐共存。

本地操作，减少对云的依赖
传统智能家居的一大痛点在于： 如果网络断了，你的智能家居系统就无法正常工作了。过去许多自动化流程都需要在远程服务器上运行。但现在情况发生了变化：大多数操作都在本地网络内完成，无需离开家。

这不仅提高了可靠性，也提升了速度。指令直接发送到设备，无需经过云端。在网络连接不稳定的环境中——例如乡间别墅、度假屋——即使路由器没有网络连接，基本的自动化系统（灯光、传感器、门锁）也能继续运行，这无疑是一项非常实用的功能。

增强安全性：加密和零信任
该协议的设计遵循“安全设计”和“零信任”的原则。 通信经过加密（例如使用 AES），设备必须相互验证才能接受命令。如果设备未经适当认证或不属于授权网络，则无法运行。

像INCIBE这样的机构强调，这种方法可以降低物联网设备常见的风险，例如未经授权的访问、未加密的流量和不安全的更新。然而，最终的安全性还取决于您的家庭网络配置和各制造商的策略。

能源效率和网状网络线程
通过集成 Thread，Matter 可以利用 超低功耗、低延迟的网状无线网络Thread 终端设备大部分时间可以保持睡眠模式，只有在检测到事件时才会唤醒，这大大延长了电池寿命。

此外，网状网络的特性意味着每个由电网供电的新设备都可以扩展其他设备的覆盖范围，这在大型房屋或有很多内墙的房屋中非常有用，因为在这些情况下，纯粹的 Wi-Fi 覆盖范围会不足。

多管理模式和平台组合的自由
物质允许 多个控制器或集线器可以共存于同一网络中例如，您可以让 Google 音箱和 Apple HomePod 管理同一批设备。每个家庭成员都可以使用自己喜欢的应用或语音助手，而无需取消配对再重新配对。

然而，为了避免混乱，明智的做法是将自动化逻辑集中在一个主控制器中。如果同时在多个中心节点上分发复杂的规则，就很难知道在任何给定时间点谁在执行什么操作。

物质的局限性和当前问题

尽管Matter拥有诸多优势，但将其理想化为终极解决方案是不明智的。该标准仍在不断发展，如果您计划设计或升级智能家居，则需要考虑一些局限性。

产品目录有限，价格较高
尽管产品越来越多， Matter 原生设备的数量仍然低于基于 Zigbee、Z-Wave 或其他老牌协议的设备。在许多类别中，尤其是在预算范围内，选择仍然有限。

此外，至少目前来看，搭载Matter兼容芯片的设备往往比仅支持Zigbee或传统Wi-Fi的设备价格更高。随着该标准的普及和竞争加剧，价格预计会有所调整。

并非所有产品类型都包含在内。
虽然最新版本集成了摄像头、扫地机器人和其他更多电器， 还有许多高级功能和特定类别尚未明确定义。 规范中对此有所规定。这迫使制造商维护自己的API或并行集成方案。

在某些情况下依赖于专有枢纽
理论上，只要家里有 Matter 控制器，Matter 设备就可以在没有品牌 Hub 的情况下工作。然而，实际上， 有些制造商仍然需要他们自己的桥接器 （例如宜家智能家居或飞利浦 Hue，它们继续在灯泡中使用 Zigbee，并通过其网关连接到 Matter）。

某些固件更新只能通过制造商的应用程序和中心进行，而无法通过您生态系统中的 Matter 主应用程序进行。这实际上封闭了部分生态系统，尽管开放生态系统的呼声越来越高。

与其他标准共存：Zigbee、Z-Wave、433 MHz……
物质并不能完全抹杀其他一切。 Zigbee 在照明和基本设备领域仍然非常强大，Z-Wave 在专业传感器领域非常流行，而 433 MHz 或红外线等技术仍然很常见。 适用于旧百叶窗、空调控制器、大门等。

因此，在中短期内，最实际的解决方案通常是使用一个能够同时支持多种技术（Wi-Fi、Zigbee、Z-Wave、红外线、433 MHz、Matter、Thread 等）的多功能集线器。这类控制器就像粘合剂一样，将全新的 Matter 技术与庞大的现有设备群连接起来。

在家中开始使用 Matter 2.0 需要哪些条件

如果您已经拥有一个半自动化的智能家居，那么迈向 Matter 标准的旅程可能已经在您不知不觉中完成了一部分。许多智能音箱、显示器和路由器都已收到软件更新，从而能够兼容该标准。

要利用 Matter，您基本上需要：

• 兼容 Matter 的控制器或集线器它可以是 Google Nest 音箱、Apple HomePod、支持 Alexa 的设备、SmartThings 集线器、像 Homey Pro 这样的专用集线器等等。
• 中等现代的路由器或家庭网络：能够很好地管理内部 IP 流量，并且可以选择集成对 Thread 的支持，或者允许添加兼容的边界路由器。
• 至少有一款获得Matter认证的设备：灯泡、插头、传感器、锁、电视机、兼容的电器等。

要确定产品是否兼容，最简单的方法是查看包装盒或技术规格中是否有 Matter 标志。如果您是在网上购买，它通常会出现在产品特性部分或“与 Matter 兼容”等标签上。

各平台的设置过程基本一致：扫描二维码或输入识别设备的数字代码，即可建立安全连接。连接成功后，即可通过您常用的应用程序（Google Home、Apple Home、Alexa、SmartThings 等）进行控制，无需像以前那样关联云账户。

请注意，如果您想使用 Thread 设备（尤其是传感器和电池供电设备），您的 Matter 控制器也需要充当 Thread 边界路由器，或者您需要添加一个能够胜任此角色的设备。许多现代 Hub 已经内置了此功能，但建议您查看其规格说明。

打造物质设备：来自制造商的视角

从产品设计师的角度来看，Matter 也代表着一次重大变革。以往需要为每个生态系统（Google、Apple、Amazon 等）开发单独的集成方案，现在只需正确实现 Matter 技术栈，并通过 CSA 认证即可确保设备与所有主流控制器兼容。

从中长期来看，这可以降低成本，但初期投入可能较高。硬件必须具备合适的无线电模块（Wi-Fi 或 Thread，通常与 BLE 结合使用以启动），足够的处理能力和内存来运行 Matter 软件栈。

谷歌、苹果和其他厂商都提供SDK和工具来简化开发流程，以及可供制造商借鉴的开源参考实现。以谷歌为例，Matter路由功能与现有的云集成方案无缝衔接，使品牌能够逐步发展，而不会影响现有生产环境。

显然，该标准尚未完全涵盖所有类型的产品，因此制造商应评估他们是否有兴趣现在迁移到 Matter 生态系统，还是等待规范的后续修订以更好地涵盖他们的用例。

总之，最大的优势在于，基于 Matter 的单一开发项目可以接入所有认证的生态系统，而无需为每个平台分别维护不同的固件分支和支持。

如今智能家居的重要性以及未来几年的发展趋势

当前形势可描述为共存阶段。Matter正在确立其作为领先的互操作性标准的地位，但它也与一些成熟的技术共享聚光灯，数百万台老旧设备仍将在未来许多年内继续运行。

短期内，我们将看到越来越多连接 Zigbee、Z-Wave 和 Matter 的桥接器，使旧款灯具、传感器和执行器能够与全新的 Matter 原生设备一起参与自动化系统。飞利浦 Hue、宜家、Aqara 和小米等品牌已经开始朝着这个方向发展。

从中长期来看，该标准的后续版本将纳入目前缺失或不完整的类别，例如高级摄像头、专用电机、智能灌溉以及与家庭和楼宇能源系统的深度集成。种种迹象表明，欧洲关于节能住宅和能源管理的法规将进一步推动强制性互操作性。

如果您正打算从零开始搭建智能家居系统，那么选择 Matter 的原生设备就非常明智，前提是产品目录能够满足您的需求。这样可以减少不必要的步骤，简化操作，并更好地利用本地操作和多平台管理的优势。

如果您已经搭建了一个系统，那么最明智的做法或许是采取混合策略：保留通过 Zigbee 或 Z-Wave 运行的设备，添加一个支持 Matter 和其他技术的多功能中心，并在经济和技术条件允许时逐步升级到经过认证的设备。

最终，Matter 2.0 代表着迈向真正统一的智能家居道路上最重要的一步，在这个过程中，品牌和平台不再是障碍，而是可以互换的选择。它仍然存在一些局限性，例如对专用中枢的依赖以及不断扩大的产品目录，但每一次更新都让我们离理想的智能家居体验更近一步：只需插入设备、扫描一下，它就能与家中其他设备无缝协作。