در سال 2025، بازار جهانی فناوری خانه هوشمند به ارزش 47.5 میلیارد دلار خواهد بود، با CAGR 21.4٪ تا سال 2034.این افزایش تا حدی به این دلیل است که استاندارد Mate امکان همکاری دستگاه را فراهم می کند..
استاندارد اصلی با پروژه IP Connected Home (CHIP) در سال 2019 آغاز می شود، یک اتحاد شرکت هایی که برای ایجاد یک شبکه خانه هوشمند منبع باز با هم کار می کنند.استاندارد با نسخه 1 منتشر شد.0 در سال 2022 و نسخه 1.5 در نوامبر 2025اصل کلیدی تعهد این است که محصولات گواهینامه Mater می توانند به یکدیگر و به مرکز خانه هوشمند متصل شوند که توسط هر عضو اتحاد Mater انجام می شود.از جمله گوگل، آمازون، اپل و سامسونگ.
هر نسخه جدید استاندارد از انواع دستگاه های بیشتری پشتیبانی می کند و اتصال محلی را از طریق IPv6 و شبکه های کم مصرف و کم تأخیر بدون نیاز به یک دروازه ابری امکان پذیر می کند.لیست فعلی دستگاه هایی که از Mater پشتیبانی می کنند شامل چراغ ها و سوکت های هوشمند است، لوازم خانگی، سنسورها، پرده ها، دستگاه های تهویه مطبوع و پمپ های حرارتی، پنل های خورشیدی، روترهای Wi-Fi، اسپیکرها و پخش کننده های ویدئویی.
مصرف کنندگان هنگام اضافه کردن چنین دستگاه هایی به شبکه خانه هوشمند خود انتظار اتصال بی نقص و عملکرد فوری را دارند.سازندگان OEM باید از ابتدا معماری ماتریس را در محصولات خود ادغام کنند.
ترکیب سیستم مواد
دستگاه های سیستم خانه هوشمند اصلی ممکن است یکی یا چند مورد از نقش های زیر را داشته باشند: دروازه ها، کنترل کننده ها، گره های لبه ای، گره های ترمینال و پل ها.دروازه سیستم را به اینترنت متصل می کند و از Wi-Fi برای تعامل با کنترل کننده ها استفاده می کند، گره های لبه ای و پل ها. کنترل کننده دستورات را به گره لبه ای و گره پایانی ارسال می کند،در حالی که گره لبه و پل تنها مسیر اطلاعات بین گره و دروازه و یا کنترل کننده بدون اعمال منطق.
یکی دیگر از اصول اصلی معماری ماتریس دستیابی به بهره وری انرژی بالا از طریق ارتباطات فرکانس رادیویی (RF) با قدرت پایین است.اتصال بلوتوث برای راه اندازی اولیه شبکه دسترسی دستگاه استفاده می شود، اما شبکه خود را از پروتکل های دیگر با استفاده از همان باند فرکانس تشکیل می دهد. شبکه استاد از پروتکل Thread کم مصرف برای ایجاد یک شبکه میش کم تاخیر و خود درمانی استفاده می کند.پل به عنوان مترجم عمل ميکنه، اتصال دستگاه ها با استفاده از پروتکل های دیگر، مانند Zigbee، به شبکه (شکل 1).
نقشه طرح شبکه هوشمند خانگی استاد (برای بزرگ کردن کلیک کنید)
شکل 1: شبکه هوشمند خانگی شامل دروازه (داور آبی) ، کنترل کننده (داور آبی روشن) ، Thread Border Router (داور قرمز) ، پل (داور بنفش) ،گره ی لبه (داور سبز) و گره ی پایانی (داور نارنجی). منبع تصویر: NXP)
دستگاه های موجود در شبکه Mater باید قابلیت های ارتباطی بی سیم (تک باند، Wi-Fi، یا هر دو) و یک کامپیوتر تک تراشه (MCU) برای اجرای برنامه ها، مدیریت ارتباطات،و تضمین امنیت دستگاهانتخاب پروتکل های ارتباطی و مشخصات MCU به نقش شبکه دستگاه، ویژگی های مصرف انرژی و استفاده از آن برای مصرف کنندگان بستگی دارد.یک لامپ هوشمند به عنوان یک گره پایانی ممکن است ساختار ساده داشته باشد و فقط می تواند دستورات روشن / خاموش را دریافت و اجرا کند، در حالی که یک روتر بسیار پیچیده تر است.
سیستم یک تراشه خانه هوشمند
روتر مرز رشته باید بهره وری انرژی و تاخیر کم مورد نیاز شبکه Mate را با پیچیدگی مدیریت ارتباطات رشته و Wi-Fi، امنیت دستگاه،و اجرای برنامه. رادیوی RW61X Wi-Fi 6 Tri-Radio شرکت NXP Semiconductor یک هسته پردازش را در یک تراشه یک رادیو Wi-Fi را قادر به انتقال کانال های 20 MHz در باند های 2.4 GHz و 5 GHz،یک رادیو باند باریک برای راه اندازی و شبکه شبکه، و یک محوطه امن برای مدیریت کلید دستگاه و پیکربندی های اعتماد، که فقط نیاز به 3.3 ولت برق خارجی برای کار دارد (شکل 2).
NXP RW61X Wi-Fi 6 Tri-Radio که در دو تصویر باند رادیویی Wi-Fi کار می کند
شکل 2: RW61X Wi-Fi 6 Tri-Radio از یک منبع تغذیه خارجی 3.3 V برای کار با دو باند رادیویی Wi-Fi ، یک رادیو محلی باند باریک ، یک MCU 260 MHz و توابع ایمنی در هواپیما استفاده می کند.
زیرسیستم MCU RW61X از هسته 260 MHz Arm ® Cortex ®- M33 با TrustZone TM- M Hardware Secure و 1.2 MB Static Random Access Memory (SRAM) استفاده می کند.MCU می تواند از طریق رابط فرعی سریال (SPI) و گیرنده ی آسنکرون جهانی (UART) با تجهیزات ارتباط برقرار کند.، با سنسور از طریق رابط اتوبوس مدار یکپارچه (I 2 C) و با تجهیزات ورودی صوتی از طریق رابط اتوبوس صوتی داخلی مدار یکپارچه (I 2 S) ارتباط برقرار می کند.پروتکل زمان دقیق (PTP) امکان همگام سازی شبکه را از طریق لایه فیزیکی (PHY) از ماژول 100 Mbps Ethernet تراشه فراهم می کند.
تراشه RW61X از Wi-Fi 6 مبتنی بر Mat-Wi-Fi برای بهبود عملکرد شبکه و بهره وری انرژی پشتیبانی می کند.تقویت کننده قدرت RF داخلی (PA) و تقویت کننده کم سر و صدا (LNA) RW61X 125 mW از قدرت انتقال را برای اطمینان از ارتباطات پایدار ترکیب می کنندکلاس 3 دسترسی محافظت شده Wi-Fi (WPA) رمزگذاری و امنیت را فراهم می کند.
این تراشه ها همچنین می توانند از Mater-over - THREAD از طریق بلوتوث کم مصرف یا IEEE 802 پشتیبانی کنند.15.4آنها همچنین دارای گواهینامه بلوتوث 5.2 و 5.4 هستند و از انواع حالت های عملیاتی بلوتوث از جمله حالت 2 مگابایت در ثانیه با سرعت بالا پشتیبانی می کنند.حالت از راه دور برای انتقال داده ها با سرعت پایین تر در مسافت های طولانی تر از طریق کد PHYدر حالت گسترش پخش، تجهیزات می توانند بسته های داده بزرگتر را پخش کنند و به راحتی پیدا می شوند.این ماژول رادیویی باند باریک همچنین از RF PA و LNA برای دستیابی به قدرت انتقال 32 mW استفاده می کند.
در تراشه های RW61X، امنیت، بخشی مهم از اکوسیستم خانه هوشمند مواد، از طریق محاصره EdgeLock Secure مدیریت می شود.این سخت افزار ضد دستکاری دستگاه را با گواهینامه خود تأیید می کند، کلید رمزگذاری و هویت برای ایجاد یک ریشه.- g. راه اندازی امنیتی، تنظیم خطا و حفاظت از به روزرسانی، رمزگذاری سخت افزار، 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.