In 2025 zal de wereldwijde markt voor slimme thuistechnologie 47,5 miljard USD bedragen, met een CAGR van 21,4% in 2034.Deze stijging is deels te wijten aan het feit dat de Mate-standaard de interoperabiliteit van apparaten mogelijk maakt..
De Master Standard begint met het IP Connected Home (CHIP) -project in 2019, een alliantie van bedrijven die samenwerken om een open source smart home-netwerk te bouwen.De norm werd uitgegeven met versie 1.0 in 2022 en versie 1.5 in november 2025.Het belangrijkste principe is een verbintenis dat producten met Mater-certificering met elkaar en met de Smart Home Hub kunnen worden verbonden door elk lid van de Mater-Alliantie., waaronder Google, Amazon, Apple en Samsung.
Elke nieuwe versie van de standaard ondersteunt meer apparaattypen, waardoor lokale connectiviteit via IPv6 en netwerken met een laag vermogen en lage latentie mogelijk is zonder dat een cloudgateway nodig is.De huidige lijst van apparaten die Mater ondersteunen omvat slimme lichten en stopcontacten, apparaten, sensoren, gordijnen, airconditioning en warmtepomp eenheden, zonnepanelen, Wi-Fi routers, luidsprekers en videospelers.
Consumenten verwachten naadloze connectiviteit en onmiddellijke werking bij het toevoegen van dergelijke apparaten aan hun slimme thuisnetwerk.OEM's moeten de Matrix-architectuur vanaf het begin integreren in hun producten.
Samenstelling van het materiaalstelsel
Apparaten in het Master Smart Home-systeem kunnen een of meer van de volgende functies vervullen: gateways, controllers, edge nodes, terminal nodes en bridges.De gateway verbindt het systeem met het internet en gebruikt Wi-Fi om te communiceren met de controllersDe controller stuurt commando's naar de edge node en de terminal node.terwijl het randknooppunt en de brug alleen informatie tussen het knooppunt en de gateway of controller routeren zonder logica toe te passen.
Een ander kernprincipe van de Matrix-architectuur is het bereiken van een hoge energie-efficiëntie door middel van radiofrequentie (RF) -communicatie met een laag vermogen.De Bluetooth-verbinding wordt gebruikt voor de eerste inbedrijfstelling van het toegangsnetwerk van het apparaatHet Master-netwerk maakt gebruik van het low-power Thread-protocol om een laag latency, zelfherstellend mesh netwerk te creëren.De brug fungeert als een vertaler., waarbij apparaten met behulp van andere protocollen, zoals Zigbee, met het netwerk worden verbonden (figuur 1).
Schetskaart van het Master-intelligente thuisnetwerk (klik om te vergroten)
Figuur 1: Master Smart Home Network omvat gateway (blauwe cirkel), controller (lichtblauwe cirkel), Thread Border Router (rode cirkel), brug (paarse cirkel),randknooppunt (groene cirkel) en eindknooppunt (oranje cirkel). Foto: NXP)
Apparaten in het Mater-netwerk moeten draadloze communicatie mogelijkheden hebben (smalband, Wi-Fi of beide) en een single chip computer (MCU) om toepassingen uit te voeren, communicatie te beheren,en de beveiliging van het apparaat te waarborgenDe selectie van communicatieprotocollen en MCU-specificaties hangt af van de netwerkrol van het apparaat, de energieverbruikskenmerken en het gebruik ervan voor consumenten.een slimme gloeilamp als terminal knooppunt kan eenvoudig van structuur zijn en alleen op- en uitschakelopdrachten kunnen ontvangen en uitvoerenEen router is veel complexer.
Intelligent thuis één-chip systeem
De Thread Border Router moet de energie-efficiëntie en lage latentie die het Mate-netwerk wenst in evenwicht brengen met de complexiteit van het beheren van Thread- en Wi-Fi-communicatie, de beveiliging van apparaten,en uitvoering van toepassingen. De RW61X Wi-Fi 6 Tri-Radio van NXP Semiconductor bevat een processorkernel op één chip, een Wi-Fi-radio die 20 MHz kanalen kan verzenden in de banden van 2,4 GHz en 5 GHz,een radiostation voor het in gebruik nemen en het netwerken van een mesh, en een beveiligde enclave voor het beheren van apparaatsleutels en vertrouwensconfiguraties, waarvoor slechts 3,3 V externe stroom nodig is om te werken (figuur 2).
NXP RW61X Wi-Fi 6 Tri-Radio werkt in twee Wi-Fi-radiobandbeelden
Figuur 2: RW61X Wi-Fi 6 Tri-Radio maakt gebruik van een externe voedingsbron van 3,3 V om twee Wi-Fi-radiobanden, een smalbandlokale radio, een 260 MHz MCU en veiligheidskenmerken aan boord te bedienen.
Het MCU-subsysteem van RW61X gebruikt de 260 MHz Arm ® Cortex ®- M33 kernel met TrustZone TM- M Hardware Secure en 1,2 MB statisch random access geheugen (SRAM).De MCU kan met de apparatuur communiceren via een seriële perifere interface (SPI) en een universele asynchrone transceiver (UART), communiceren met de sensor via de interface van de geïntegreerde schakelbus (I 2 C) en communiceren met de audio-invoerapparatuur via de interface van de ingebouwde audiobus (I 2 S) van de geïntegreerde schakel.Het Precise Time Protocol (PTP) maakt netwerksynchronisatie mogelijk via de fysieke laag (PHY) van de chip 100 Mbps Ethernet-module.
De RW61X-chip ondersteunt Wi-Fi 6-gebaseerde Mat-Wi-Fi om de netwerkprestaties en energie-efficiëntie te verbeteren.De ingebouwde RF-versterker (PA) van de RW61X en de lage geluidsversterker (LNA) combineren 125 mW zendvermogen om een stabiele communicatie te garanderenKlasse 3 Wi-Fi Protected Access (WPA) biedt encryptie en beveiliging.
Deze chips kunnen ook Mater-over - THREAD via Bluetooth of IEEE 802 ondersteunen.15.4Ze zijn ook Bluetooth 5.2 en 5.4 gecertificeerd en ondersteunen een verscheidenheid aan Bluetooth-operatiemodi, waaronder de 2 Mbps-modus met hoge snelheid,afstandsmodus voor het verzenden van gegevens met lagere snelheden over langere afstanden via gecodeerde PHYIn de uitbreidingsmodus kan de apparatuur grotere datapakketten uitzenden en kan deze gemakkelijker worden gevonden.Deze smalle band radiomodule maakt ook gebruik van RF PA en LNA om 32 mW transmissie vermogen te bereiken.
In RW61X-chips wordt beveiliging, een belangrijk onderdeel van het Material Smart Home-ecosysteem, beheerd via de EdgeLock Secure-enclave.Deze manipulatie-proof hardware authentificeert het apparaat met zijn certificaat, encryptiesleutel en identiteit om een root te vestigen.- g. Security boot, debugging en update bescherming, hardware encryptie, 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.