2025 yılında küresel akıllı ev teknolojisi pazarı, 2034 yılına kadar %21,4'lük bir Bileşik Büyüme Oranı ile 47,5 milyar ABD doları değerinde olacak. Bu artışın bir kısmı, Mate standardının cihazların birlikte çalışabilirliğine olanak sağlamasından kaynaklanmaktadır.
Ana Standart, 2019'da açık kaynaklı bir akıllı ev ağı oluşturmak için birlikte çalışan şirketlerin bir ittifakı olan IP Bağlantılı Ev (CHIP) projesiyle başlıyor. Standart, 2022'de sürüm 1.0 ve Kasım 2025'te sürüm 1.5 ile yayınlandı. Temel prensip, Mater sertifikalı ürünlerin birbirlerine ve aralarında Google, Amazon, Apple ve Samsung'un da bulunduğu Mater-Alliance'ın herhangi bir üyesi tarafından oluşturulan Akıllı Ev Hub'ına bağlanabileceği taahhüdüdür.
Standardın her yeni sürümü daha fazla cihaz türünü destekleyerek, bulut ağ geçidine ihtiyaç duymadan IPv6 ve düşük güçlü, düşük gecikmeli ağlar aracılığıyla yerel bağlantıya olanak tanır.- g. Mater'i destekleyen cihazların mevcut listesi akıllı ışıklar ve prizler, cihazlar, sensörler, perdeler, klima ve ısı pompası üniteleri, güneş panelleri, Wi-Fi yönlendiricileri, hoparlörler ve video oynatıcıları içeriyor.
Tüketiciler bu tür cihazları akıllı ev ağlarına eklerken kesintisiz bağlantı ve anında çalışma bekliyor. Bunu yapabilmek için OEM'lerin Matrix mimarisini en başından itibaren ürünlerine entegre etmeleri gerekiyor.
Malzeme Sisteminin Bileşimi
Ana Akıllı Ev Sistemindeki cihazlar şu rollerden birini veya daha fazlasını oynayabilir: ağ geçitleri, denetleyiciler, uç düğümler, terminal düğümleri ve köprüler. Ağ geçidi, sistemi İnternet'e bağlar ve denetleyiciler, uç düğümler ve köprülerle etkileşim kurmak için Wi-Fi kullanır. Denetleyici, kenar düğümüne ve terminal düğümüne komutlar gönderirken, kenar düğümü ve köprü, mantık uygulamadan yalnızca düğüm ile ağ geçidi veya denetleyici arasındaki bilgileri yönlendirir.
Matrix mimarisinin bir diğer temel ilkesi, düşük güçlü radyo frekansı (RF) iletişimi yoluyla yüksek enerji verimliliği elde etmektir. Bluetooth bağlantısı, cihaz erişim ağının ilk devreye alınması için kullanılır, ancak ağın kendisi aynı frekans bandını kullanan başka protokollerden oluşur. Ana ağ, düşük gecikme süreli, kendi kendini onaran bir ağ ağı oluşturmak için düşük güçlü Thread protokolünü kullanır. Köprü, Zigbee gibi diğer protokolleri kullanan cihazları ağa bağlayan bir çevirmen görevi görür (Şekil 1).
Master akıllı ev ağının kroki haritası (büyütmek için tıklayın)
Şekil 1: Ana Akıllı Ev Ağı, ağ geçidi (mavi daire), denetleyici (açık mavi daire), Konu Sınır Yönlendiricisi (kırmızı daire), köprü (mor daire), kenar düğümü (yeşil daire) ve terminal düğümünü (turuncu daire) içerir. Görüntü kaynağı: NXP)
Mater ağındaki cihazların, uygulamaları çalıştırmak, iletişimi yönetmek ve cihaz güvenliğini sağlamak için kablosuz iletişim yeteneklerine (dar bant, Wi-Fi veya her ikisi) ve tek çipli bilgisayara (MCU) sahip olması gerekir. İletişim protokollerinin ve MCU spesifikasyonlarının seçimi, cihazın ağ rolüne, enerji tüketimi özelliklerine ve tüketicilere yönelik kullanımına bağlıdır. Örneğin, bir terminal düğümü olarak akıllı bir ampulün yapısı basit olabilir ve yalnızca açma/kapama komutlarını alıp yürütebilirken, bir yönlendirici çok daha karmaşıktır.
Akıllı ev tek çipli sistem
Thread Border Router, Mate ağının arzuladığı enerji verimliliği ve düşük gecikme süresini, Thread ve Wi-Fi iletişimlerini, cihaz güvenliğini ve uygulama yürütmeyi yönetme karmaşıklığıyla dengelemelidir. NXP Semiconductor'ın RW61X Wi-Fi 6 Tri-Radio'su, bir çip üzerinde bir işlem çekirdeğini, 2,4 GHz ve 5 GHz bantlarında 20 MHz kanal iletebilen bir Wi-Fi radyosunu, devreye alma ve ağ ağı oluşturma için dar bantlı bir radyoyu ve cihaz anahtarlarını ve güven yapılandırmalarını yönetmek için güvenli bir yerleşim bölgesini entegre eder ve çalışması için yalnızca 3,3 V harici güç gerektirir (Şekil 2).
İki Wi-Fi radyo bandı görüntüsünde çalışan NXP RW61X Wi-Fi 6 Tri-Radio
Şekil 2: RW61X Wi-Fi 6 Tri-Radio, iki Wi-Fi radyo bandını, bir dar bant yerel radyoyu, bir 260 MHz MCU'yu ve yerleşik güvenlik işlevlerini çalıştırmak için 3,3 V harici güç kaynağı kullanır. Görüntü kaynağı: NXP)
RW61X'in MCU alt sistemi, TrustZone™-M Donanım Güvenli ve 1,2 MB Statik Rasgele Erişim Belleğine (SRAM) sahip 260 MHz Arm ® Cortex ®- M33 çekirdeğini kullanır. MCU, seri çevresel arayüz (SPI) ve evrensel asenkron alıcı-verici (UART) aracılığıyla ekipmanla iletişim kurabilir, entegre devre veri yolu (I ² C) arayüzü aracılığıyla sensörle iletişim kurabilir ve entegre devre yerleşik ses veri yolu (I ² S) arayüzü aracılığıyla ses giriş ekipmanıyla iletişim kurabilir. Hassas Zaman Protokolü (PTP), çip 100 Mbps Ethernet modülünün fiziksel katmanı (PHY) aracılığıyla ağ senkronizasyonuna olanak tanır.
RW61X yongası, ağ performansını ve enerji verimliliğini artırmak için Wi-Fi 6 tabanlı Mat-Wi-Fi'yi destekler. RW61X'in dahili RF güç amplifikatörü (PA) ve düşük gürültülü amplifikatör (LNA), istikrarlı iletişim sağlamak için 125 mW iletim gücünü birleştirir. Sınıf 3 Wi-Fi Korumalı Erişim (WPA), şifreleme ve güvenlik sağlar.
Bu çipler ayrıca düşük güçlü Bluetooth veya IEEE 802.15.4 aracılığıyla Mater-over - THREAD'i de destekleyebilir. Ayrıca Bluetooth 5.2 ve 5.4 sertifikalıdırlar ve yüksek hızlı 2 Mbps modu, kodlu PHY aracılığıyla daha uzun mesafelerde daha düşük hızlarda veri iletimi için uzak mod ve yayın genişletme modu dahil olmak üzere çeşitli Bluetooth çalışma modlarını desteklerler. Yayın genişletme modunda ekipman daha büyük veri paketleri yayınlayabilir ve daha kolay bulunabilir. Bu dar bant radyo modülü ayrıca 32 mW iletim gücüne ulaşmak için RF PA ve LNA'yı kullanır.
RW61X yongalarında, Material Smart Home ekosisteminin önemli bir parçası olan güvenlik, EdgeLock Secure bölgesi aracılığıyla yönetiliyor. Bu kurcalamaya dayanıklı donanım, bir kök oluşturmak için cihazın kimliğini sertifikası, şifreleme anahtarı ve kimliğiyle doğrular.- g. Güvenlik önyüklemesi, hata ayıklama ve güncelleme koruması, donanım şifreleme ve fiziksel klonlama dışı işlevler (PUF), RW61X yongalarının Nesnelerin İnterneti Platformu Güvenlik Değerlendirme Standardı Düzey 3 Güvencesi (Seviye 3 Güvence ve Platform Güvenlik Mimarisi (PSA) Düzey 3 Sertifikasyon Çerçevesi) gereksinimlerini karşılamasına yardımcı olur.