الموضوع الذي سنتحدث عنه اليوم يتعلق بالمنازل الذكية.
عندما يتعلق الأمر بالمنازل الذكية، فلا يخفى على أحد. في بداية هذا القرن، عندما وُلد مفهوم إنترنت الأشياء، كان مجال التطبيق الأهم هو المنزل الذكي.
على مر السنين، ومع التطور المستمر للتكنولوجيا الرقمية، ظهرت المزيد والمزيد من الأجهزة الذكية المنزلية. وقد أضافت هذه الأجهزة راحةً كبيرةً للحياة العائلية، وزادت من متعة المعيشة.
مع مرور الوقت، سيكون لديك الكثير من التطبيقات على هاتفك.
نعم، هذه هي مشكلة الحاجز البيئي التي أزعجت صناعة المنازل الذكية لفترة طويلة.
في الواقع، لطالما اتسم تطوير تقنية إنترنت الأشياء بالتجزئة. فبينما تتطابق سيناريوهات التطبيق المختلفة مع خصائص تقنيات إنترنت الأشياء، يتطلب بعضها نطاقًا تردديًا واسعًا، ويتطلب بعضها استهلاكًا منخفضًا للطاقة، بينما يركز بعضها الآخر على الاستقرار، بينما يهتم البعض الآخر بشدة بالتكلفة.
وقد أدى هذا إلى ظهور مزيج من تقنيات الاتصال الأساسية 2/3/4/5G، وNB-IoT، وeMTC، وLoRa، وSigFox، وWi-Fi، وBluetooth، وZigbee، وThread وغيرها من التقنيات الأساسية للاتصالات.
من ناحية أخرى، يعد المنزل الذكي سيناريو LAN نموذجيًا، مع تقنيات الاتصال قصيرة المدى مثل Wi-Fi وBluetooth وZigbee وThread وما إلى ذلك، في مجموعة واسعة من الفئات والاستخدامات المتقاطعة.
علاوة على ذلك، ولأن المنازل الذكية مُصممة للمستخدمين غير المتخصصين، يميل المُصنِّعون إلى بناء منصاتهم وواجهات استخدامهم الخاصة، واعتماد بروتوكولات طبقة تطبيقات خاصة لضمان تجربة المستخدم. وقد أدى هذا إلى ما يُسمى بـ"حرب الأنظمة البيئية" الحالية.
لم تتسبب الحواجز بين الأنظمة البيئية في حدوث مشكلات لا نهاية لها للمستخدمين فحسب، بل أيضًا للبائعين والمطورين - حيث يتطلب إطلاق نفس المنتج التطوير لأنظمة بيئية مختلفة، مما يؤدي إلى زيادة كبيرة في عبء العمل والتكاليف.
وبما أن مشكلة الحواجز البيئية تشكل عائقًا خطيرًا أمام التطوير طويل الأمد للمنازل الذكية، فقد بدأت الصناعة في العمل على إيجاد حل لهذه المشكلة.
ولادة بروتوكول المادة
في ديسمبر 2019، انضمت جوجل وآبل إلى تحالف Zigbee، وانضمتا إلى أمازون وأكثر من 200 شركة وآلاف الخبراء حول العالم للترويج لبروتوكول طبقة تطبيق جديد، يُعرف باسم بروتوكول Project CHIP (المنزل المتصل عبر IP).
كما يتضح من الاسم، يهدف CHIP إلى ربط المنازل عبر بروتوكولات IP. وقد أُطلق هذا البروتوكول بهدف زيادة توافق الأجهزة، وتبسيط تطوير المنتجات، وتحسين تجربة المستخدم، ودفع عجلة الصناعة نحو الأمام.
بعد ولادة مجموعة عمل CHIP، كانت الخطة الأصلية هي إصدار المعيار في عام 2020 وإطلاق المنتج في عام 2021. ومع ذلك، ولأسباب مختلفة، لم تتحقق هذه الخطة.
في مايو 2021، غيّر تحالف زيجبي اسمه إلى CSA (تحالف معايير الاتصال). وفي الوقت نفسه، أُعيدت تسمية مشروع CHIP إلى Matter (وتعني "الموقف، الحدث، المسألة" بالصينية).
تم تغيير اسم التحالف لأن العديد من الأعضاء كانوا مترددين في الانضمام إلى Zigbee، وتم تغيير CHIP إلى Matter، ربما لأن كلمة CHIP كانت معروفة جدًا (كانت تعني في الأصل "رقاقة") وسهلة التعطل للغاية.
في أكتوبر 2022، أصدرت هيئة معايير الفضاء الكندية (CSA) أخيرًا الإصدار 1.0 من بروتوكول Matter القياسي. وقبل ذلك بفترة وجيزة، في 18 مايو 2023، صدر أيضًا الإصدار 1.1 من Matter.
ينقسم أعضاء تحالف CSA إلى ثلاثة مستويات: المُبادر، والمشارك، والمُتبنّي. المُبادرون هم أعلى مستوى، فهم أول من يشارك في صياغة البروتوكول، وهم أعضاء في مجلس إدارة التحالف، ويشاركون إلى حد ما في قيادة التحالف وقراراته.
ساهمت كل من جوجل وأبل، باعتبارهما ممثلين للمبادرين، بشكل كبير في المواصفات المبكرة لـ Matter.
ساهمت شركة Google في طبقة الشبكة الموجودة في Smart Home وبروتوكول التطبيق Weave (مجموعة من آليات المصادقة القياسية والأوامر لتشغيل الجهاز)، بينما ساهمت شركة Apple في HAP Security (للاتصالات الشاملة والتلاعب بشبكة LAN المحلية، مما يضمن الخصوصية والأمان القويين).
وبحسب أحدث البيانات على الموقع الرسمي، تم تأسيس اتحاد CSA من قبل 29 شركة، مع 282 مشاركًا و238 متبنيًا.
بقيادة الشركات العملاقة، يقوم اللاعبون في الصناعة بتصدير ملكيتهم الفكرية لشركة Matter بشكل نشط وهم ملتزمون ببناء نظام بيئي موحد كبير متصل بسلاسة.
هندسة بروتوكول المادة
بعد كل هذا الحديث، كيف نفهم بروتوكول Matter بالضبط؟ ما علاقته بشبكات Wi-Fi وBluetooth وThread وZigbee؟
ليس بهذه السرعة، دعنا نلقي نظرة على الرسم التخطيطي:
هذا رسم تخطيطي لهندسة البروتوكول: Wi-Fi وThread وBluetooth (BLE) وEthernet هي البروتوكولات الأساسية (الطبقات المادية وطبقات ارتباط البيانات)؛ إلى الأعلى طبقة الشبكة، بما في ذلك بروتوكولات IP؛ إلى الأعلى طبقة النقل، بما في ذلك بروتوكولي TCP وUDP؛ وبروتوكول Matter، كما ذكرنا بالفعل، هو بروتوكول طبقة التطبيق.
كما أن تقنية Bluetooth وZigbee تحتويان أيضًا على طبقات مخصصة للشبكة والنقل والتطبيق، بالإضافة إلى البروتوكولات الأساسية.
لذلك، يُعدّ Matter بروتوكولًا حصريًا مع Zigbee وBluetooth. حاليًا، البروتوكولات الأساسية الوحيدة التي يدعمها Matter هي Wi-Fi وThread وEthernet.
بالإضافة إلى بنية البروتوكول، نحتاج إلى معرفة أن بروتوكول Matter مصمم بفلسفة مفتوحة.
إنه بروتوكول مفتوح المصدر يمكن لأي شخص عرضه واستخدامه وتعديله ليناسب سيناريوهات واحتياجات التطبيق المختلفة، مما يسمح بالفوائد الفنية للشفافية والموثوقية.
يُعدّ أمان بروتوكول Matter أيضًا ميزةً رئيسيةً. فهو يستخدم أحدث تقنيات التشفير ويدعم التشفير الشامل لضمان عدم سرقة اتصالات المستخدمين أو التلاعب بها.
نموذج الشبكات في المادة
بعد ذلك، نلقي نظرة على شبكة المادة الفعلية. مرة أخرى، يُوضَّح ذلك برسم تخطيطي:
كما يوضح الرسم التخطيطي، فإن Matter هو بروتوكول يعتمد على TCP/IP، وبالتالي فإن Matter هو أي بروتوكول TCP/IP يتم تجميعه فيه.
يمكن توصيل أجهزة Wi-Fi وEthernet التي تدعم بروتوكول Matter مباشرةً بجهاز توجيه لاسلكي. كما يمكن ربط أجهزة Thread التي تدعم بروتوكول Matter بشبكات IP، مثل Wi-Fi، عبر أجهزة توجيه Border.
يمكن توصيل الأجهزة التي لا تدعم بروتوكول Matter، مثل أجهزة Zigbee أو Bluetooth، بجهاز من نوع الجسر (جسر Matter/Gateway) لتحويل البروتوكول ثم الاتصال بجهاز توجيه لاسلكي.
التقدم الصناعي في المادة
تُمثل المادة توجهًا جديدًا في تكنولوجيا المنازل الذكية، وقد حظيت باهتمام واسع ودعم كبير منذ انطلاقها.
يُبدي القطاع تفاؤلاً كبيراً بشأن آفاق تطوير Matter. ووفقاً لتقرير حديث صادر عن شركة أبحاث السوق ABI Research، سيتم بيع أكثر من 20 مليار جهاز منزلي ذكي لاسلكي حول العالم بين عامي 2022 و2030، وستُلبي نسبة كبيرة من هذه الأجهزة مواصفات Matter.
تستخدم Matter حاليًا آلية اعتماد. يُطوّر المصنّعون أجهزةً تحتاج إلى اجتياز عملية اعتماد اتحاد CSA للحصول على شهادة Matter والسماح لها باستخدام شعار Matter.
وبحسب هيئة معايير الكونجرس، فإن مواصفات Matter سوف تنطبق على مجموعة واسعة من أنواع الأجهزة مثل لوحات التحكم وأقفال الأبواب والأضواء والمقابس والمفاتيح وأجهزة الاستشعار ومنظمات الحرارة والمراوح وأجهزة التحكم في المناخ والستائر وأجهزة الوسائط، وتغطي جميع السيناريوهات تقريبًا في المنزل الذكي.
على صعيد الصناعة، يضم القطاع بالفعل عددًا من المصنّعين الذين حصلت منتجاتهم على شهادة Matter، وهم يدخلون السوق تدريجيًا. كما يحظى Matter بدعم قوي نسبيًا من مصنّعي الرقائق والوحدات.
خاتمة
يتمثل الدور الأعظم لـ Matter، كبروتوكول من الطبقة العليا، في إزالة الحواجز بين مختلف الأجهزة والأنظمة البيئية. تختلف وجهات النظر حول Matter، فالبعض يراه منقذًا، والبعض الآخر يراه بدايةً جديدة.
في الوقت الحالي، لا يزال بروتوكول Matter في المراحل الأولى من طرحه في السوق، ويواجه إلى حد ما بعض المشاكل والتحديات، مثل ارتفاع التكاليف ودورة تجديد أطول لمخزون الأجهزة.
على أي حال، يُحدث هذا صدمةً للسنوات المملة لأنظمة تقنيات المنازل الذكية. إذا كان النظام القديم يُعيق تطور التكنولوجيا ويُقلل من تجربة المستخدم، فنحن بحاجة إلى تقنيات مثل Matter لتتولى هذه المهمة الكبرى.
لا يمكننا الجزم بنجاح "ماتر" أو فشله. مع ذلك، فإن دمج التكنولوجيا الرقمية في الحياة المنزلية، وتحسين تجربة المعيشة الرقمية للمستخدمين باستمرار، هو رؤية قطاع المنازل الذكية بأكمله، ومسؤولية كل شركة وعامل في هذا القطاع.
نأمل أن يتمكن المنزل الذكي قريبًا من كسر جميع القيود التقنية ويأتي حقًا إلى كل منزل.
وقت النشر: ٢٩ يونيو ٢٠٢٣