ในปี 2025 ตลาดเทคโนโลยีบ้านฉลาดระดับโลกจะมีมูลค่า 47.5 พันล้านดอลลาร์ โดยมี CAGR ของ 21.4% ในปี 2034การเพิ่มขึ้นนี้เป็นส่วนหนึ่งเนื่องจากความจริงที่มาตรฐาน Mate ทําให้อุปกรณ์สามารถทํางานร่วมกันได้.
มาตรฐานหลักเริ่มต้นจากโครงการ IP Connected Home (CHIP) ในปี 2019 ซึ่งเป็นพันธมิตรของบริษัทที่ร่วมมือกันในการสร้างเครือข่ายบ้านฉลาดแบบเปิดแหล่งมาตรฐานถูกออกแบบ 1.0 ในปี 2022 และเวอร์ชั่น 1.5 ในเดือนพฤศจิกายน 2025หลักการหลักคือการประกันสินค้าที่ได้รับการรับรองจาก Mater สามารถเชื่อมต่อกันและกันและกับ Smart Home Hub โดยสมาชิก Mater-Allianceรวมถึง Google, Amazon, Apple และ Samsung
แต่ละเวอร์ชั่นใหม่ของมาตรฐานรองรับประเภทอุปกรณ์มากขึ้น ทําให้การเชื่อมต่อท้องถิ่นผ่าน IPv6 และพลังงานต่ํา, เครือข่ายความช้าต่ําโดยไม่ต้องมีเกตเวย์เมฆ.- gรายการปัจจุบันของอุปกรณ์ที่รองรับ Mater ประกอบด้วยไฟฉลาดและซ็อต, เครื่องใช้, เซ็นเซอร์, ม่าน, เครื่องปรับอากาศและปั๊มความร้อน, แผ่นแสงอาทิตย์, เครื่องรูเตอร์ Wi-Fi, เครื่องเสียง, และเครื่องเล่นวีดีโอ
ผู้บริโภคคาดหวังการเชื่อมต่อที่เรียบร้อยและการทํางานทันที เมื่อเพิ่มอุปกรณ์ดังกล่าวไปยังเครือข่ายบ้านฉลาดของพวกเขาOEMs ต้องบูรณาการสถาปัตยกรรม Matrix ในผลิตภัณฑ์ของพวกเขาตั้งแต่ต้น.
การประกอบของระบบวัสดุ
อุปกรณ์ในระบบบ้านฉลาดหลักอาจมีบทบาทหนึ่งหรือหลายบทบาทต่อไปนี้: ทางเข้า, เครื่องควบคุม, หน่วยขอบ, หน่วยปลาย และสะพานทางเข้าเชื่อมต่อระบบกับอินเตอร์เน็ต และใช้ Wi-Fi เพื่อปฏิสัมพันธ์กับตัวควบคุมคอนโทรลเลอร์ส่งคําสั่งไปยังคอนโดขอบ และคอนโดปลายขณะที่หน่วยขอบและสะพานเพียงเส้นทางข้อมูลระหว่างหน่วยและทางเข้าหรือตัวควบคุมโดยไม่ใช้กลยุทธ์.
หลักการหลักอื่นของสถาปัตยกรรม Matrix คือการบรรลุประสิทธิภาพพลังงานสูงผ่านการสื่อสารระดับความถี่วิทยุ (RF) ที่ใช้พลังงานต่ําการเชื่อมต่อ Bluetooth ใช้สําหรับการใช้งานครั้งแรกของเครือข่ายการเข้าถึงอุปกรณ์, แต่เครือข่ายเองประกอบด้วยโปรโตคอลอื่น ๆ ที่ใช้ช่วงความถี่เดียวกัน. เครือข่ายหลักใช้โปรโตคอล Thread ที่ใช้พลังงานต่ําเพื่อสร้างเครือข่าย Mesh ที่มีความอ่อนแอต่ําและบํารุงตัวเองสะพานเป็นตัวแปล, การเชื่อมต่ออุปกรณ์ที่ใช้โปรโตคอลอื่น ๆ เช่น Zigbee กับเครือข่าย (รูป 1)
แผนที่สเก็ตช์ของเครือข่ายบ้านฉลาดหลัก (คลิกเพื่อขยาย)
รูปที่ 1: Master Smart Home Network ประกอบด้วยเกตเวย์ (วงกลมสีฟ้า), เครื่องควบคุม (วงกลมสีฟ้าอ่อน), Thread Border Router (วงกลมสีแดง), Bridge (วงกลมสีม่วง),หน่วยขอบ (วงกลมสีเขียว) และหน่วยปลาย (วงกลมสีส้ม)(แหล่งภาพ: NXP)
อุปกรณ์ในเครือข่าย Mater ต้องมีความสามารถในการสื่อสารแบบไร้สาย ( narrowband, Wi-Fi หรือทั้งสอง) และคอมพิวเตอร์ชิปเดียว (MCU) เพื่อทํางานแอพลิเคชั่น, บริหารการสื่อสารและรับประกันความปลอดภัยของอุปกรณ์การเลือกโปรโตคอลการสื่อสารและรายละเอียด MCU ขึ้นอยู่กับบทบาทเครือข่ายของอุปกรณ์ ลักษณะการบริโภคพลังงานและการใช้งานของอุปกรณ์สําหรับผู้บริโภคแหล่งไฟฉลาดในฐานะหน่วยปลายทางอาจมีโครงสร้างที่เรียบง่าย และสามารถรับและดําเนินการเพียงคําสั่งเปิด / ปิดในขณะที่รูเตอร์มันซับซ้อนกว่ามาก
ระบบชิปเดียวในบ้านฉลาด
Thread Border Router ต้องสมดุลประสิทธิภาพพลังงานและความช้าต่ําที่ต้องการโดยเครือข่าย Mate กับความซับซ้อนของการจัดการ Thread และการสื่อสาร Wi-Fi ความปลอดภัยของอุปกรณ์และการดําเนินการของแอปพลิเคชั่นRW61X Wi-Fi 6 Tri-Radio ของ NXP Semiconductor มีเนอร์เนลในการประมวลผลบนชิปหนึ่ง รังสิต Wi-Fi ที่สามารถส่งช่องทาง 20 MHz ในช่วง 2.4 GHz และ 5 GHzเครื่องวิทยุวงจรแคบสําหรับการใช้งานและเครือข่าย Mesh, และช่องปิดที่ปลอดภัยสําหรับการจัดการกุญแจอุปกรณ์และการตั้งค่าความไว้วางใจ โดยต้องการพลังงานภายนอกเพียง 3.3 V เพื่อทํางาน (รูป 2)
NXP RW61X Wi-Fi 6 Tri-Radio ทํางานในภาพวงจรวิทยุ Wi-Fi สองวง
รูปที่ 2: RW61X Wi-Fi 6 Tri-Radio ใช้ปัสดุพลังงานภายนอก 3.3 V เพื่อทํางาน 2 แบนด์วิทยุ Wi-Fi, 1 แบนด์แคบวิทยุท้องถิ่น, 1 MCU 260 MHz และฟังก์ชันความปลอดภัยบนเครื่อง. แหล่งภาพ: NXP)
ระบบย่อย MCU ของ RW61X ใช้เนอร์เนล Arm ® Cortex ®- M33 ขนาด 260 MHz พร้อมกับ TrustZone TM- M Hardware Secure และความทรงจําการเข้าสุ่มสภาพ 1.2 MB (SRAM)MCU สามารถสื่อสารกับอุปกรณ์ผ่านอินเตอร์เฟซ periferical ซีเรียล (SPI) และ universal asynchronous transceiver (UART), สื่อสารกับเซ็นเซอร์ผ่านอินเตอร์เฟซบัสวงจรบูรณาการ (I 2 C) และสื่อสารกับอุปกรณ์เข้าเสียงผ่านอินเตอร์เฟสบัสวงจรบูรณาการ (I 2 S)โปรต็อกอลเวลาแม่นยํา (PTP) ทําให้การร่วมกันเครือข่ายผ่านชั้นทางกายภาพ (PHY) ของชิป 100 Mbps Ethernet.
ชิป RW61X รองรับ Wi-Fi 6-based Mat-Wi-Fi เพื่อปรับปรุงผลการทํางานของเครือข่ายและประสิทธิภาพพลังงานเครื่องกระตุ้นพลังงาน RF (PA) และเครื่องกระตุ้นเสียงต่ํา (LNA) ของ RW61X รวมพลังงานส่ง 125 mW เพื่อรับรองการสื่อสารที่มั่นคง. Wi-Fi Protected Access (WPA) ชั้น 3 ให้การเข้ารหัสและความปลอดภัย
ชิปเหล่านี้ยังสามารถรองรับ Mater-over - THREAD ผ่าน Bluetooth หรือ IEEE 802 ที่ใช้พลังงานต่ํา15.4พวกเขายังได้รับการรับรอง Bluetooth 5.2 และ 5.4 และสนับสนุนรูปแบบการทํางานหลายรูปแบบของ Bluetooth รวมถึงรูปแบบความเร็วสูง 2 Mbpsโหมดทางไกลสําหรับการส่งข้อมูลในอัตราที่ต่ํากว่าในระยะทางที่ไกลขึ้นผ่าน PHY ที่มีรหัส, และโหมดการขยายการออกอากาศ ในโหมดการขยายการออกอากาศ อุปกรณ์สามารถออกอากาศแพคเกตข้อมูลขนาดใหญ่และสามารถพบได้ง่ายขึ้นโมดูลวิทยุวงจรแคบนี้ยังใช้ RF PA และ LNA เพื่อบรรลุพลังการส่ง 32 mW.
ในชิป RW61X ความปลอดภัย เป็นส่วนสําคัญของระบบอินทรีย์บ้านฉลาดของวัสดุแฮร์ดแวร์ที่ป้องกันการปลอมแปลงนี้ จะยืนยันความเป็นจริงของอุปกรณ์ด้วยใบรับรอง, คีย์การเข้ารหัส, และตัวตนเพื่อกําหนดราก.- g. เบ็ตความปลอดภัย, ป้องกัน debugging และการอัพเดท, การเข้ารหัสของฮาร์ดแวร์, 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.