الموضوع الذي سنتحدث عنه اليوم يتعلق بالمنازل الذكية.
عندما يتعلق الأمر بالمنازل الذكية، لا ينبغي لأحد أن يكون غريباً عنها. ففي بداية هذا القرن، عندما ظهر مفهوم إنترنت الأشياء لأول مرة، كان المنزل الذكي هو أهم مجال لتطبيقاته.
على مر السنين، ومع التطور المستمر للتكنولوجيا الرقمية، تم ابتكار المزيد والمزيد من الأجهزة الذكية للمنزل. وقد جلبت هذه الأجهزة راحة كبيرة للحياة الأسرية وأضافت إلى متعة العيش.
بمرور الوقت، ستجد الكثير من التطبيقات على هاتفك.
نعم، هذه هي مشكلة الحاجز البيئي التي لطالما عانت منها صناعة المنازل الذكية.
في الواقع، لطالما اتسم تطور تقنية إنترنت الأشياء بالتجزئة. وتتناسب سيناريوهات التطبيق المختلفة مع خصائص تقنيات إنترنت الأشياء المختلفة. فبعضها يحتاج إلى نطاق ترددي واسع، وبعضها الآخر يحتاج إلى استهلاك منخفض للطاقة، وبعضها يركز على الاستقرار، وبعضها يهتم كثيراً بالتكلفة.
وقد أدى ذلك إلى ظهور مزيج من تقنيات الاتصال الأساسية 2/3/4/5G و NB-IoT و eMTC و LoRa و SigFox و Wi-Fi و Bluetooth و Zigbee و Thread وغيرها.
أما المنزل الذكي، فهو بدوره سيناريو نموذجي لشبكة محلية، مع تقنيات اتصال قصيرة المدى مثل Wi-Fi و Bluetooth و Zigbee و Thread وما إلى ذلك، في مجموعة واسعة من الفئات والاستخدامات المتعددة.
علاوة على ذلك، ولأن المنازل الذكية مصممة للمستخدمين غير المتخصصين، يميل المصنّعون إلى بناء منصاتهم وواجهات المستخدم الخاصة بهم، واعتماد بروتوكولات طبقة التطبيقات الخاصة بهم لضمان تجربة مستخدم مميزة. وقد أدى ذلك إلى ما يُعرف بـ"حرب الأنظمة البيئية" الحالية.
لم تتسبب الحواجز بين النظم البيئية في مشاكل لا نهاية لها للمستخدمين فحسب، بل أيضًا للبائعين والمطورين - إذ يتطلب إطلاق المنتج نفسه تطويرًا لنظم بيئية مختلفة، مما يزيد بشكل كبير من عبء العمل والتكاليف.
نظراً لأن مشكلة الحواجز البيئية تشكل عائقاً خطيراً أمام التطور طويل الأجل للمنازل الذكية، فقد بدأت الصناعة 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 جديد لطبقة التطبيقات، يُعرف باسم بروتوكول Project CHIP (المنزل المتصل عبر بروتوكول الإنترنت).
كما يتضح من الاسم، يركز بروتوكول CHIP على ربط المنزل باستخدام بروتوكولات الإنترنت (IP). وقد أُطلق هذا البروتوكول بهدف زيادة توافق الأجهزة، وتبسيط تطوير المنتجات، وتحسين تجربة المستخدم، ودفع الصناعة قُدماً.
بعد تشكيل فريق 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 تحالف معايير الاتصال (CSA). وفي الوقت نفسه، أُعيد تسمية مشروع CHIP إلى Matter (بمعنى "الموقف، الحدث، المسألة" باللغة الصينية).
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 "شريحة") وكان من السهل جدًا اختراقها.
في أكتوبر 2022، أصدرت وكالة الأمن السيبراني (CSA) أخيرًا الإصدار 1.0 من بروتوكول Matter القياسي. وقبل ذلك بقليل، في 18 مايو 2023، تم إصدار الإصدار 1.1 من Matter أيضًا.
ينقسم أعضاء اتحاد CSA إلى ثلاثة مستويات: المبادر، والمشارك، والمتبني. ويحتل المبادرون أعلى مستوى، فهم أول من يشارك في صياغة البروتوكول، وهم أعضاء في مجلس إدارة التحالف، ويشاركون إلى حد ما في قيادة التحالف واتخاذ قراراته.
ساهمت جوجل وآبل، كممثلين للمبادرين، بشكل كبير في المواصفات المبكرة لـ Matter.
ساهمت جوجل بطبقة الشبكة الحالية وبروتوكول التطبيق Weave الخاص بـ Smart Home (مجموعة من آليات المصادقة القياسية والأوامر لتشغيل الجهاز)، بينما ساهمت أبل بـ HAP Security (للاتصال من طرف إلى طرف ومعالجة الشبكة المحلية، مما يضمن خصوصية وأمانًا قويين).
وفقًا لأحدث البيانات على الموقع الرسمي، تم إنشاء اتحاد CSA من قبل 29 شركة، بمشاركة 282 شركة وتبني 238 شركة.
بقيادة الشركات العملاقة، يقوم اللاعبون في الصناعة بتصدير ملكيتهم الفكرية بنشاط لصالح شركة Matter وهم ملتزمون ببناء نظام بيئي موحد ومتصل بسلاسة.
بنية بروتوكول ماتر
بعد كل هذا الحديث، كيف نفهم بروتوكول Matter تحديداً؟ ما علاقته بشبكات Wi-Fi وBluetooth وThread وZigbee؟
ليس بهذه السرعة، دعونا نلقي نظرة على الرسم التوضيحي:
هذا مخطط لبنية البروتوكول: Wi-Fi و Thread و Bluetooth (BLE) و Ethernet هي البروتوكولات الأساسية (طبقات الربط المادي وطبقة ربط البيانات)؛ أعلى طبقة الشبكة، بما في ذلك بروتوكولات IP؛ أعلى طبقة النقل، بما في ذلك بروتوكولات TCP و UDP؛ وبروتوكول Matter، كما ذكرنا سابقًا، هو بروتوكول طبقة التطبيق.
يحتوي كل من Bluetooth و Zigbee أيضًا على طبقات مخصصة للشبكة والنقل والتطبيقات، بالإضافة إلى البروتوكولات الأساسية.
لذا، يُعدّ بروتوكول Matter بروتوكولاً حصرياً متبادلاً مع بروتوكولي Zigbee وBluetooth. حالياً، 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 الاطلاع عليه واستخدامه وتعديله ليناسب سيناريوهات واحتياجات التطبيق المختلفة، مما يسمح بالمزايا التقنية للشفافية والموثوقية.
يُعدّ أمان بروتوكول Matter ميزةً رئيسيةً أيضاً. فهو يستخدم أحدث تقنيات التشفير ويدعم التشفير التام بين الطرفين لضمان عدم سرقة اتصالات المستخدمين أو التلاعب بها.
نموذج شبكة ماتر
بعد ذلك، نلقي نظرة على الشبكة الفعلية للمادة. مرة أخرى، يتم توضيح ذلك من خلال رسم تخطيطي:
كما يوضح الرسم التخطيطي، فإن Matter هو بروتوكول قائم على TCP/IP، لذا فإن Matter هو أي شيء يتم تجميع TCP/IP فيه.
يمكن توصيل أجهزة الواي فاي والإيثرنت التي تدعم بروتوكول Matter مباشرةً بجهاز توجيه لاسلكي. كما يمكن ربط أجهزة Thread التي تدعم بروتوكول Matter بشبكات قائمة على بروتوكول الإنترنت مثل الواي فاي عبر أجهزة توجيه الحدود.
يمكن توصيل الأجهزة التي لا تدعم بروتوكول Matter، مثل أجهزة Zigbee أو Bluetooth، بجهاز من نوع الجسر (Matter Bridge/Gateway) لتحويل البروتوكول ثم الاتصال بجهاز توجيه لاسلكي.
التطورات الصناعية في مجال المواد
يمثل هذا المنتج اتجاهاً في تكنولوجيا المنازل الذكية. ولذلك، فقد حظي باهتمام واسع ودعم حماسي منذ ظهوره.
يتفاءل القطاع الصناعي كثيراً بشأن آفاق تطوير تقنية "ماتر". ووفقاً لتقرير حديث صادر عن شركة أبحاث السوق "إيه بي آي ريسيرش"، سيتم بيع أكثر من 20 مليار جهاز منزلي ذكي متصل لاسلكياً حول العالم خلال الفترة من 2022 إلى 2030، وسيتوافق جزء كبير من هذه الأجهزة مع مواصفات "ماتر".
تستخدم شركة Matter حاليًا آلية اعتماد. يقوم المصنّعون بتطوير أجهزة تحتاج إلى اجتياز عملية اعتماد اتحاد CSA للحصول على شهادة Matter والسماح لهم باستخدام شعار Matter.
وفقًا لـ CSA، ستنطبق مواصفات Matter 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، مما يغطي جميع السيناريوهات تقريبًا في المنزل الذكي.
على صعيد الصناعة، يوجد بالفعل عدد من المصنّعين الذين حصلت منتجاتهم على شهادة Matter، وهم يدخلون السوق تدريجياً. كما يحظى مصنّعو الرقائق والوحدات بدعم قوي نسبياً لشهادة Matter.
خاتمة
يتمثل الدور الأهم لبروتوكول Matter، كطبقة عليا، في إزالة الحواجز بين الأجهزة والأنظمة البيئية المختلفة. وتختلف وجهات النظر حول Matter، فمنهم من يراه منقذًا، ومنهم من يراه بداية 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، يُمثل هذا تحولاً جذرياً في سنوات الركود التي شهدتها أنظمة تكنولوجيا المنازل الذكية. فإذا كان النظام القديم يُعيق تطور التكنولوجيا ويُحد من تجربة المستخدم، فنحن بحاجة إلى تقنيات مثل Matter لتتبوأ مكانتها وتضطلع بالمهمة الكبيرة.
لا يمكننا الجزم بنجاح مشروع "ماتر" من عدمه. مع ذلك، فإن رؤية قطاع المنازل الذكية بأكمله، ومسؤولية كل شركة وممارس في هذا القطاع، تكمن في تمكين التكنولوجيا الرقمية من الاندماج في الحياة المنزلية، والتحسين المستمر لتجربة المستخدمين في هذا المجال.
نأمل أن يكسر المنزل الذكي قريباً جميع القيود التقنية ويدخل فعلاً إلى كل منزل.
تاريخ النشر: 29 يونيو 2023