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为什么Thread是Matter目前最大的问题?

为什么Thread是Matter目前最大的问题?

Matter推出已经有段时间了,具体市场表现如何呢?不妨通过一位国外同行的使用体验与观察来看看真实的情况……

智能家居需要Matter,一种连接设备的通用语言,让它们能够相互连接对话,而无论制造商是谁。但智能家居需要Thread吗?

如今,我们已经拥有适合大多数用例的大量无线协议,如适合用于照明的Zigbee、用于安全系统的Z-Wave、用于智能锁等设备近距离控制的蓝牙,以及满足网络安全摄像机等高带宽需求的Wi-Fi等等。如果Matter提供了一种安全、简单、本地化的方式来统一这些协议,那么今天的情况可能会更好。

相反,Matter选择使用Wi-Fi和Thread进行无线通信,其他协议需要“桥接”到Matter中,这需要制造商采取额外的步骤,但很少有人选择实施。那么,为什么要选择相对较新的Thread而不是现有的其它选项呢? 

这其中也许有着公开秘密。当Matter背后的连接标准联盟(CSA)成立时,支持推动Matter的两个最大的参与者——苹果和谷歌,已经完全登上了Thread智能家居列车。(Thread最初是由Nest早在2010年代初开发的,当时Google 还没有收购Nest。)另外,Thread基于Zigbee,而CSA的前身是Zigbee联盟。

为什么Thread很重要?

Matter是由智能家居主要参与者(包括亚马逊、苹果、谷歌和三星)开发的新标准,旨在让在任何平台上购买、设置和使用智能家居设备变得更加容易。它基于无线协议Wi-Fi和Thread构建,旨在在家中本地工作。

Thread是一种基于IPv6构建的专用智能家居无线协议,旨在支持使智能家居运转的低功耗、远距离、低带宽物联网设备——传感器、灯、锁、恒温器等。它解决了当今智能家居中最大问题中的三个问题:延迟、故障、连接性和电池寿命。

与Zigbee和Z-Wave等较旧的智能家居网络协议不同,Thread不需要专用的集线器来支持设备进行通信。相反,在Thread网络中,设备直接相互通信,从而减少延迟。 

Thread确实需要一个Thread边界路由器,它可以将设备添加到Thread网络并允许其与互联网和其他网络进行通信。许多设备都可以是边界路由器(Wi-Fi 路由器、智能扬声器,甚至一些灯具),并且同一网络上可以有多个边界路由器,因此,如果一个出现故障,另一个可以接替,从而减少失败的可能性。 

边界路由器与制造商无关——任何边界路由器都可以控制任何 Thread 设备——就像任何Wi-Fi路由器可以控制任何 Wi-Fi 设备一样。一旦将Thread设备接入Thread网络,它就可以与任何Matter平台配合使用。

但是,尽管开源Thread协议确实具有引人注目的功能,它的推出是Matter试图使我们的智能家居变得更好的重大转变的一部分。

问题在于Thread基础设施的当前状态:特别是Thread边界路由器,Thread设备需要连接到互联网和其他基于IP的网络。可供消费者购买的Thread 设备仍然相对较少,而且一些平台只是很敷衍地支持该协议,这使得购买和设置Thread驱动的小工具变得混乱和复杂。

但最重要的问题是主要平台无法齐心协力并就如何实现Thread的最大优势之一达成一致:共享网状网络,任何制造商的任何边界路由器都可以加入该网络,为用户提供强大的、无故障和安全的本地智能家居网络解决方案。

这种失败不仅仅是技术性的,主要是政治性的。CSA和该协议的管理机构Thread Group将其留给平台和设备制造商来解决如何在用户家庭中共享这个强大的新网络。

Thread规范包括将任何制造商的边界路由器添加到任何Thread网络的基础,但Thread Group技术副总裁 Jonathan Hui对媒体表示,“Thread目前没有指定用于在不同Thread边界之间安全共享Thread凭证的协议路由器。” 这意味着它们不一定都在一个网络上连接在一起。智能家居设备制造商Eve Systems的Stefan Bauer-Schwan表示:“这些平台尚未就相互共享 Thread 凭证的标准化方式达成一致。”

因此,这现状正在将物联网的开放网络变成围墙花园和特殊合作伙伴关系的另一个可能,这正是Matter所宣传要防止的情况,否则就与Matter所倡导愿景背道而驰。

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使用Discovery应用,可以看到网络上的所有Thread边界路由器,包括来自Nanoleaf、Google、三星、Apple 和 Amazon 的设备。

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Nanoleaf 应用显示了五个单独的Thread网络。Nanoleaf的边界路由器已加入Apple网络,但其他路由器则没有。

Thread边界路由器为何如此混乱?

边界路由器是Thread的关键部分。用户需要一个边界路由器以及一个Matter控制器来在家中设置Matter-over-Thread设备。与通常是智能扬声器或智能家居集线器的Matter控制器不同,边界路由器不是专有的或特定于平台的,并且与传统的网桥和集线器不同,它不必是挂在路由器上的小白盒。

边界路由器的一大卖点是它可以内置到任何始终供电的Wi-Fi设备(例如路由器、智能扬声器,甚至电视或冰箱)中,并且可以与任何Thread设备配合使用,无论制造商如何。有些Matter控制器也可以是Thread边界路由器,这使得情况更加混乱了。

例如,我家里有多个边界路由器,包括Eero Wi-Fi路由器、Echo第四代智能扬声器、SmartThings集线器、Apple TV、HomePod Mini、两个Nest Hub和一些Nanoleaf灯。但是,我没有使用一个具有多个故障保护功能的强大Thread网络,而是有五个,是的,五个独立的Thread网络,所有网络都相互竞争,吞噬我尝试添加到网络中的任何Thread设备。而且,一旦添加成功,就无法始终看到其他网络上的Thread设备或与之通信,从而破坏了我的智能家居。

我有多个Thread网络,因为主要的Matter平台,包括苹果、谷歌、亚马逊和三星等参与者尚未就谁可以拥有你家中的这一大网络达成一致。相反,每当我获得一台新设备(即Thread边界路由器)时,它都可能会建立自己的Thread网络,就像加入已有的Thread网络一样。

这使得Thread的最大承诺——强大的、自我修复的共享网状网络——在很大程度上成为了虚无的软件,除非你坚持使用一两个制造商的边界路由器。随着越来越多可作为边界路由器的设备的推出,这将变得更加困难;甚至不可能从同一家公司购买智能音箱、路由器、电视和冰箱。 

共享网络,为何如此困难?

共享网络是Thread 的基础。它具有很多功能,但关键是多个Thread边界路由器能够连接在一起形成单个网络。这为所有Thread驱动的锁、灯、传感器和恒温器创建了一个稳定的、自我修复的网状网络,并具有多个故障保险。

其“共享”特性提供了冗余并提高了可靠性——如果一个边界路由器发生故障,另一个可以弥补这一不足,因此用户的网络将继续运行。此外,Thread Group的Hui告诉我,更多的边界路由器意味着网络覆盖范围更广,延迟也更短,因为设备的路径更短。  

为了形成这个共享网络,边界路由器必须使用Thread 1.3.0规范。截至今天,大多数都是。Apple在iOS 16.5中增加了支持,将其HomePods和支持Thread的Apple TV置于1.3.0上。所有Google的边界路由器都使用 1.3.0,三星的各种选项也是如此。Nanoleaf 更新了其支持边界路由器的灯,以支持加入现有的Thread网络,亚马逊支持Thread的Eero Wi-Fi路由器也已推出 1.3.0 版本。

亚马逊唯一的Alexa边界路由器——Echo第四代智能扬声器——仍处于1.1版本。亚马逊发言人Connor Rice表示,该扬声器“支持Matter设备所需的所有Thread 1.3.0功能。”但Echo并不是Matter设备;它是一个Matter控制器,并且Matter不需要控制器的Thread认证。

接下来,这些边界路由器必须相互共享凭据——类似于使用密码加入Wi-Fi网络。为了避免用户掌握这种混乱且有风险的密码共享过程,Thread Group决定让Thread网络可自我配置,即自行设置。

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Thread Group 的这张图显示了基本的Thread网络拓扑,黑色方块表示边界路由器。图片:Thread Group

现在,当新的Thread设备或边界路由器出现在家中时,必须向其提供网络凭据(除了输入3 位字母数字代码之外)。对于像插座或灯泡这样的Thread小工具,它应该能够从设置的任何手机中获取它们。为此,Apple 和Google为其手机操作系统创建了钥匙串API,通过iPhone 的 iOS 或Android 的 Google Play提供服务。

但是,当Thread边界路由器想要加入网络时,它可能无法访问这些凭据,或者可能选择不访问。由于边界路由器不是Matter设备,因此Matter没有指定它如何加入网络。而且由于Thread Group还没有告诉制造商和平台如何处理这种握手,他们必须自己解决这个问题。

这意味着苹果必须与三星合作;亚马逊必须与谷歌合作;谷歌与三星等等。虽然这种情况正在发生,但进展非常缓慢。目前的情况是,制造商可以决定其边界路由器是否加入竞争对手创建的Thread网络,或者继续在家中建立自己的网络。

目前,亚马逊边界路由器仅在其设备(某些Eero Wi-Fi 路由器和Echo 第四代智能扬声器)设置的网络上工作,不会加入现有的Thread网络,也不允许其他制造商的设备加入其网络。 

亚马逊的Rice表示,该公司计划很快解决这个问题:“我们目前正在与开发人员一起预览用于Thread凭证共享的API,该API将使设备制造商能够在客户同意的情况下通过Alexa Skill读取 Thread 凭证。”这项技能将允许亚马逊的Echo智能扬声器加入现有网络,并允许其他制造商的边界路由器加入Amazon Thread网络。

三星SmartThings的情况也类似。SmartThings US 负责人Mark Benson告诉我,SmartThings应用程序将SmartThings边界路由器的Threa 网络凭据存储到iOS或Android Thread凭据存储中,然后其他边界路由器应用程序理论上可以在设置过程中读取这些凭据,并且加入该Thread网络。“他们是否这样做取决于每个边界路由器制造商,”他说。 

如果用户已经设置了Thread网络并添加了作为Thread边界路由器的SmartThings设备,它将设置自己的网络。“我们正在继续测试不同的网络配置和边界路由器之间的互操作性,并希望在未来与业内其他人合作实现这一点,”Benson说。“今天,为了确保为我们的用户提供最佳体验,我们建立了一个新的SmartThings Thread网络。”

又回到 Android 与 iPhone 的较量了

Thread Group的 Jonathan Hui表示,更复杂的是,那些用于管理Thread凭据的Android和iOS API“目前并未相互同步”。因此,你的Thread网络的配置方式以及哪些边界路由器可以加入该网络将取决于您用于设置它的手机。

使用iOS设置的边界路由器不会看到你使用Android设置的边界路由器,也不会与你使用Android设置的边界路由器通信,除非首先使用iOS设置它。仅当平台或设备同时具有Android和iOS应用程序时,此功能才有效。

如果(或更可能的是当)你最终拥有多个Thread网络,则没有简单的方法来合并它们,Thread规范没有提供其他路径。

谷歌产品经理Kevin Po告诉我,虽然存在“无线”更改网络配置的能力,但这并不容易。“Thread Group 正在与业界合作研究最佳实践,以确定给定网络何时应更改其配置,以及如何使用户能够在不中断现有设置的情况下轻松执行此操作,”他说。 

目前设置最好的两个平台是谷歌和苹果。这有助于他们控制共享凭据的操作系统,并且他们已经在自己的产品中使用Thread几年了。

Google 的 Po 告诉我,“Apple 和 Google Thread 边界路由器可以通过利用 iOS Thread 网络 API 共享同一个 Thread 网络。” 因此,如果您使用 iOS 设备对 Google Nest Hub Max 和 Apple TV 进行设置,则可以将它们加入单个Thread网络。 

然而,反过来则不然,因为Android手机无法访问iOS钥匙串,并且没有Android应用程序可以设置 HomePod 或 Apple TV(可能永远不会)。

Hui 表示,如果你同时使用 iOS 和 Android,Google Home可以在你的设备之间同步Thread凭据,并将其填充到两个平台上,从而允许新的Thread设备加入同一网络,无论它们设置在哪个操作系统上。

因此,如果你拥有在 iOS 上设置的所有 HomePods、Apple TV 和 Google Nest 设备、所有 SmartThings 集线器或所有 Amazon 边界路由器,你可能会获得强大的 Thread 网络,但您无法轻松混合和匹配。

值得注意的是,多个Thread网络不一定是问题,理论上,单独的Thread网络可以通过另一个基于IP的网络相互通信。但是,如果没有为所有边界路由器提供一个共享网格,就会抵消Thread的最大优势。“不同Thread网络中的设备不构成同一网格的一部分,因此无法相互利用来实现连接,”Hui 说。“因此,他们将无法从更强大的网状网络中获益。” 

他确实指出,“对于大多数用户来说,考虑到Thread固有的范围和响应能力,这可能永远不会成为问题。” 但理想的状态是一个大网状网络,所有边界路由器都相互支持。不建议仅运行一台边界路由器,因为如果有人拔掉它,网络就会出现故障,就像Zigbee和Z-Wave网格一样。

解决方案是平台和制造商需要一种在其平台和设备之间共享Thread网络凭证的方法,这是一种在家庭内安全创建单个Thread网络的行业标准。

根据我在本文中的采访,显然每个人都在致力于此。但这也是他们中的大多数人在2022年Matter发布会上告诉我的。现在,我们已经进入Matter九个月了,这些问题仍然存在,而且随着更多Thread设备的推出以及越来越多的人投资边界路由器来设置这些设备,这个问题将会变得更大。

CSA和Thread Group需要共同努力,要么告诉“行业”需要在这个问题上团结起来,要么提供明确的执行路径。因为平台之争在我们的手机上已经够糟糕了,我们不想在家里还要延续。

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