连接标准联盟、Matter 协议——它们的「前世今生」和「未来」

2021 年 5 月 11 日，智能家居领域同时迎来了两起重量级「改名」：「Zigbee 联盟」改名为「连接标准联盟」（CSA）¹、CHIP 项目改名为 Matter²。与此同时，全新的 Matter 协议也宣布了第一个正式版本，并给出了第一批认证产品的大致规划。这两起改名背后反映了哪些不容忽视的变化？初生的 Matter 协议又有哪些值得期待的亮点？

协议的进化：从 Zigbee 到 Matter

Zigbee 的愿景与「混乱」

连接标准联盟（Connectivity Standards Alliance）——这个 Zigbee 联盟（Zigbee Alliance）的新名字中去掉了标志性的 Zigbee 品牌，而是采用「连接标准」这样的通用术语进行替代。除了原 Zigbee 联盟成员中有一部分实际上并不使用 Zigbee 协议的原因之外，原有 Zigbee 生态存在的问题可能是促使这次改名的重要原因之一。Zigbee 联盟曾经寄希望于 Zigbee 协议，试图建立通过 Zigbee 连接的全屋智能体系，如今这样的计划几乎已经被官宣破产。

Zigbee 是基于 IEEE 802.15.4 标准构建的协议，它以低功耗和高稳定著称，并且从设计之初就支持了高可用的自愈 mesh 组网功能。这就意味着使用 Zigbee 的智能家居设备可以「接力」传递数据，在较大范围内也能保证低延迟。Zigbee 协议的早期版本（以 Zigbee 1.2 为代表）为每个智能家居品类设计了独立、互不兼容的协议，这意味着不同品类的设备将无法通过 mesh 组网。

当时的绝大多数智能家居厂商都专注于特定领域，更「专注」的协议一开始没有引发过多的问题。随着「全屋」智能家居概念的兴起，部分智能家居厂商的产品已经横跨多个品类。它们被迫各自对最基础的 Zigbee HA 协议进行扩展，来适配更多设备类型，这样的私有扩展大大破坏了 Zigbee 协议的「兼容性」，导致了「Zigbee 跨品牌生态」的破产。

更糟糕的是，Zigbee 协议还允许了「品牌壁垒」。即使协议兼容，厂商仍然可以控制是否允许第三方品牌的设备入网，也可以限制自家的硬件产品接入第三方设备网络。这样高度的「开放性」造成了另一种混乱：智能家居硬件厂商几乎不愿意让第三方设备接入自己的 Zigbee 网络，各家的 Zigbee 设备都需要自己的「网关」，采用多个智能家居品牌的用户家中可能有好几个独立且覆盖范围重合的 Zigbee 网络，白白造成了无线信道的拥堵和浪费。

Zigbee 3.0 未竟的梦

Zigbee 联盟在设计 Zigbee 3.0 协议时，怀抱着十分美好的梦想：只要统一所有设备的协议，是不是就能大大提高 Zigbee 协议的实用性，让更多不同品牌的设备互联起来呢？现在看来，Zigbee 3 最大的败笔也许就是继续允许了「品牌壁垒」的存在。实际上，为了解决厂商「圈地」问题，Zigbee 联盟推出了号称完全开放跨品牌连接的「Zigbee 认证」，目前已有 3500 款产品通过认证。然而，以「Zigbee 认证产品」 之一的飞利浦 Hue 灯泡为例，它可以连接同品牌、已获认证的 Hue Bridge 桥接器，也可以直接连接已获认证的亚马逊 Echo 智能音箱或者未获认证的合作品牌小燕科技的家庭网关，却无法连接已获认证的 Aqara 品牌网关。

如上所见，Zigbee 3 推出的认证不但没有改善跨品牌互通环境，反而让情况变得更糟糕——Zigbee 认证只是检查设备是否用标准协议控制，以及是否能控制使用标准协议的设备，并不会真的测试或强制要求向消费者提供完整的跨品牌联动能力。即使两款设备均通过了 Zigbee 认证，希望使用 Aqara 无线开关来控制 Hue 灯泡的用户仍然需要通过 HomeKit 这个更高级的协议进行联动，高延迟自不必说，还给用户增添了额外的成本。这使得 Zigbee 认证「形同虚设」，甚至「营销大于实用」。希望获得 Zigbee 认证的厂商还需要先加入 Zigbee 联盟并缴纳高额的年费，对于小品牌来说更是一笔难以负担的成本。

现在，Zigbee 联盟更名、Matter 成为「主推协议」，这意味着 Zigbee 协议大概率将不再作为连接标准联盟的工作重心，Zigbee 协议的发展将变得缓慢甚至停滞。考虑到目前正在使用 Zigbee 协议的设备规模依然庞大（官方网站显示全球目前有 3 亿台活跃 Zigbee 设备），我认为 Zigbee 很可能会发展成 USB Type-A 接口这样虽然不再迭代但依旧在很长时间内成为「事实标配」的存在，其 1.2 和 3.0 双版本共存的格局也颇似现在的 USB 2.0 和 3.0。

Thread：Zigbee 的「半个事实继任者」

稍晚于 Zigbee 3，我们迎来了由谷歌 Nest 实验室主导开发的 Thread 协议³。严格上说，Thread 是由独立的 Thread 工作组主导的，但 Zigbee 联盟（连接标准联盟）也在 Thread 工作组官方合作伙伴之中。

Thread 几乎可以说是为接下来要介绍的 Matter——曾经的 Project CHIP——量身打造的：它同样基于 IEEE 802.15.4，但在传输层实现了 IPv6 支持，彻底解放了设备互联的限制，还允许低功耗设备直接接入互联网。它还比 Zigbee 支持更强的安全标准。不过，Thread 没有定义顶层的应用协议，而是需要承载其它顶层协议，例如 HAP（HomeKit Accessory Protocol）、Matter 等公开协议，或者由厂商自行设计的私有协议。这也就意味着它无法直接替代 Zigbee 这类完整的解决方案。

Thread 同样为适配产品推出了认证，同样只面向工作组成员开放，但无论 Thread 产品是否通过认证都不存在品牌壁垒。家中的所有 Thread 设备都处于同一个「局域网」中，并且只要有一个网关设备就能让 Thread 网络中所有设备连上互联网。这样的设计避免了 Zigbee 3 的遗憾，可以在传输层面完美接棒 Zigbee——我想，Thread 的成熟可能也是连接标准联盟选择「放下」Zigbee 的重要原因。

去年 3 月，Thread 工作组的一篇博客⁴详细介绍了 CHIP 对 Thread 的意义：文中指出「CHIP 也选择了 IPv6」，并表示「Thread 的模型足够灵活，CHIP 协议完全可以基于 Thread 实现」。考虑到 CHIP 项目的诞生远远晚于 Thread，二者的工作组成员又高度重合，很难不让人联想到「Thread 影响甚至催生了 CHIP」这种可能。无论如何，Thread 的推广将同时加速 Zigbee 的退场和 Matter 协议的普及，因此它的意义不可谓不重大。我甚至不能排除 Thread 工作组将 Thread 协议和认证捐赠给连接标准联盟的可能性。

Matter：它还是曾经那个「Connected Home over IP」

CHIP 项目始于 2019 年 12 月，是由亚马逊、苹果、谷歌和 Zigbee 联盟共同发起的基于 IPv6 的智能家居互联协议，其中的 CHIP 就是 Connected Home over IP（基于 IP 的互联家居）的缩写。CHIP 项目致力于打造一个基于开源生态的全新智能家居协议。它是一个「高层协议」，工作在 OSI 七层模型中的传输层以上，且仅仅依赖传输层中的 IPv6 协议，从而兼容不同的物理介质和数据链路标准。

从连接标准联盟的新闻稿中我们可以了解到，本月初 CHIP 协议的首个正式版规范已经通过，随后改名为 Matter。这可能是因为 CHIP 一词已经承载了太多专有名词释义。不过，相比仅仅是作为名称的 Matter，Connected Home over IP 这个「全称」更能准确地描述它的特性和基本构想。初版 Matter 协议将支持以太网、Wi-Fi 和 Thread 三种底层通信协议，并且可以让不同协议的智能家居设备互相通信。此外，初版规范还统一采用了低功耗蓝牙（BLE）作为配对方式，因此 Matter 设备大致的入网流程是：

• 通过扫码等方式连接蓝牙进行配对；
• 通过蓝牙交换入网信息，将新设备接入 Wi-Fi 或 Thread 网络；
• 在局域网内使用 Matter 和 IPv6 协议进行通信。

总体来看，这样的流程非常接近苹果 HomeKit 添加设备的步骤，不过后续使用的不再是 HAP 协议，而是三大智能家居平台通用的 Matter 协议，甚至有望一次性接入全部支持 Matter 协议的智能家居平台。这就意味着整个家中的 Matter 设备都处于同一个、统一管理的「设备池」之中，各个智能家居平台都可以通过智能音箱之类的「中枢」获得访问权限。它们可以从整个「池子」中筛选并控制自己兼容的设备，而不是像之前那样每个平台各自维护一个「设备池」，再通过云端接入或者私有协议相互「授权」。

Matter 的「未来」

CHIP 项目获得如此高的关注，并不仅仅是因为它概念和标准上的先进，而是源于三位智能家居巨头的承诺。在 CHIP 项目立项之初，亚马逊、苹果和谷歌就承诺使用 CHIP 协议的设备将可以兼容 Alexa、Google Home 和 HomeKit 生态，给业界注入了一股「强心剂」，并让无数智能家居爱好者发出了「这就是未来」的感叹。

如今，随 Matter 协议一起发布的还有计划首批推出的 Matter 认证产品类型以及智能家居品牌。从已有消息看，首批 Matter 产品包括灯具和控制器、空调和恒温器、门锁、安防、窗帘、网关等产品，预计将在今年年末上市。在智能家居品牌名单中，我们也能看到不少「自有平台」大厂的身影。从某种角度看，他们手中正握着 Matter 的未来。

亚马逊、谷歌和华为：这波我们跟了

毫不意外地，CHIP 协议的主导者亚马逊和谷歌都出现在了首发阵容当中。作为 Thread 协议的发明者，谷歌 Nest 已经发布了多款 Thread 认证设备，这一次 Nest 很有希望首发搭载基于 Thread 的 Matter 协议，打响同 Zigbee、Z-wave 和其他低功耗智能家居方案抢夺地盘的第一枪。

除此之外，亚马逊和谷歌还拥有丰富的智能音箱产品线，其中亚马逊的 Echo 音箱更是早就引入了 Zigbee 支持。它们很可能随着首批 Matter 设备发布兼容 Thread 和 Matter 的智能音箱产品，从而允许 Matter 智能设备（无论它们使用 Thread、Wi-Fi 还是以太网）直接连接智能音箱。有了 Thread 支持，这些智能音箱还能充当 Thread 设备的网关，占据 Thread 智能家居网络的「流量出口」。

比较令人意外的是，此前在 Zigbee 联盟中相对低调、几乎没有 Zigbee 产品的华为也出现在了 Matter 协议的首发名单中，并且成为了 Matter 项目的主力成员。目前来看，华为可能为旗下智能音箱和智慧屏产品加入 Matter 支持，但不一定包括 Thread 支持。

在各大主流智能家居平台中，亚马逊 Alexa 和谷歌 Home 采用的是较为宽松的准入政策。智能家居厂商想要获得 Alexa 或是 Hey Google 兼容认证，只需要验证产品可以正常接入平台并且控制指令运行正确。对于这两个平台来说，由于通过 Matter 认证的产品都可以完美接入智能家居平台，很大概率将可以直接使用「Works with Alexa」和「Works with Hey Google」标志，支持 Matter 甚至还减轻了一部分审核负担。

另一方面，华为 HiLink 和苹果 HomeKit 的认证则采用了更严格的策略，前者需要由实验室对产品质量进行严格检查，后者则只允许由认证的代工厂进行生产。这意味着仅仅是支持 Matter 协议的产品并不能达到 HiLink 和 HomeKit 认证的门槛。考虑到这一特点，华为 HiLink 平台将如何兼容 Matter 成为了一个难以捉摸的问题。华为是否打算放低 HiLink 平台的准入标准？又或者 HiLink 平台将有限地支持基于 Thread 的 Matter？这一切恐怕得等首批华为 Matter 新品发布才能见分晓了。

苹果「意外」缺席首发名单

作为「连接标准联盟」和「CHIP 工作小组」的重要成员，苹果此次「意外」从首发阵容中缺席。但如果考虑到苹果 HomeKit 和华为 HiLink 一样采用「严入」政策，这次的缺席就显得不那么意外了。诚然苹果已经承诺 HomeKit 未来将兼容 Matter，但眼下 Matter 协议刚刚铺开，一旦新标准推行不当，不但会影响品牌声誉，还会严重打击到已有的 HomeKit 智能家居合作伙伴。或许是打算一次性兑现自己的承诺，苹果此次并没有参与到 Matter 的首发中。

HomeKit 真的会「完全兼容」Matter 么？从目前的情况看，Matter 的安全标准虽然不低，但部分品类的强制要求并没有完全达到 HomeKit 现有标准。因此，苹果不仅不太可能为 Matter 设备直接颁发 HomeKit 认证，未获得 HomeKit 认证的 Matter 设备如果涉及强安全性功能则可能无法通过 HomeKit 控制，例如摄像头和门锁。

此外，如果希望使用自适应照明、HomeKit 安全视频之类的特色功能，智能家居产品很可能依旧需要通过 HomeKit 认证，不过未来 HomeKit 安全认证应该会面向 Matter 产品开放。Matter 协议的兼容范围大致可以参考非商用的 HAP 协议⁵，但 Matter 标准开放且支持商用，对小开发团队无疑是一种利好。

未来，「Works with Apple HomeKit」将继续成为 HomeKit 产品的「质量保障」，利用苹果的品牌和口碑为合作伙伴提供「增值空间」；而一般的消费者将可以通过价格更低的普通 Matter 产品配合 HomeKit 使用，享受 Matter 作为「连接标准」带来的便利。

小米和米家平台用户能否从 CSA 和 Matter 中获益？

小米作为国内智能家居的一大主力厂商，在焕然一新的「连接标准联盟」中似乎已经彻底销声匿迹。眼下，小米智能家居的新品几乎清一色采用蓝牙协议，米家平台更是早已宣布不再推广 Zigbee，成为智能家居头部玩家中「逆势而行」的少数派。诚然，完整的蓝牙协议同样可以支持 IP 和 mesh，但无论是延迟、稳定性还是潜在的规模都无法和 Thread 相提并论；在国内智能家居爱好者中也常能听到对于米家平台蓝牙 mesh 产品的不满。

不过，Thread、Wi-Fi 和以太网并不是 Matter 的全部。CHIP 项目此前就试图基于低功耗蓝牙（BLE）实现 IPv6 协议，进而支持 CHIP（也就是现在的 Matter），只是目前还未正式发布。也就是说，小米当前发布的蓝牙 mesh 产品在未来也有机会用上 Matter 协议。只不过在即将到来的 Thread 和 Matter 第一轮「扩张期」，米家平台的用户只好默默看着其他平台用户率先「吃螃蟹」了。

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