Nel 2025, il mercato globale della tecnologia per la casa intelligente avrà un valore di 47,5 miliardi di USD, con un CAGR del 21,4% entro il 2034.Questo aumento è dovuto in parte al fatto che lo standard Mate consente l'interoperabilità dei dispositivi.
Il Master Standard inizia con il progetto IP Connected Home (CHIP) nel 2019, un'alleanza di aziende che lavorano insieme per costruire una rete domestica intelligente open source.Lo standard è stato rilasciato con la versione 1.0 nel 2022 e versione 1.5 nel novembre 2025.Il principio chiave è l'impegno che i prodotti certificati Mater possano connettersi tra loro e al Smart Home Hub da parte di qualsiasi membro della Mater-Alliance, tra cui Google, Amazon, Apple e Samsung.
Ogni nuova versione dello standard supporta più tipi di dispositivi, consentendo la connettività locale tramite IPv6 e reti a bassa potenza e bassa latenza senza la necessità di un gateway cloud.L'elenco attuale di dispositivi che supportano Mater include luci e prese intelligenti, apparecchi, sensori, tende, impianti di climatizzazione e pompe di calore, pannelli solari, router Wi-Fi, altoparlanti e lettori video.
I consumatori si aspettano una connettività senza soluzione di continuità e un funzionamento immediato quando aggiungono tali dispositivi alla loro rete domestica intelligente.Gli OEM devono integrare l'architettura Matrix nei loro prodotti fin dall'inizio.
Composizione del sistema materiale
I dispositivi del Master Smart Home System possono svolgere uno o più dei seguenti ruoli: gateway, controller, nodi di bordo, nodi terminali e ponti.Il gateway connette il sistema a Internet e utilizza Wi-Fi per interagire con i controllerIl controller invia comandi al nodo di bordo e al nodo terminale,mentre il nodo di bordo e il ponte solo le informazioni di rotta tra il nodo e il gateway o controller senza applicare la logica.
Un altro principio fondamentale dell'architettura Matrix è quello di raggiungere un'elevata efficienza energetica attraverso la comunicazione a bassa potenza a radiofrequenza (RF).La connessione Bluetooth viene utilizzata per la messa in servizio iniziale della rete di accesso del dispositivo, ma la rete stessa è costituita da altri protocolli che utilizzano la stessa banda di frequenza.Il ponte funge da traduttore., collegando dispositivi utilizzando altri protocolli, come Zigbee, alla rete (figura 1).
Sketch mappa della rete domestica intelligente Master (clicca per ingrandire)
Figura 1: Master Smart Home Network comprende gateway (cerchio blu), controller (cerchio blu chiaro), Thread Border Router (cerchio rosso), bridge (cerchio viola),nodo di bordo (cerchio verde) e nodo terminale (cerchio arancione)(Fonte immagine: NXP)
I dispositivi della rete Mater devono avere capacità di comunicazione wireless (banda stretta, Wi-Fi o entrambi) e un singolo computer a chip (MCU) per eseguire applicazioni, gestire la comunicazione,e garantire la sicurezza del dispositivoLa selezione dei protocolli di comunicazione e delle specifiche MCU dipende dal ruolo di rete del dispositivo, dalle caratteristiche del consumo di energia e dal suo utilizzo per i consumatori.una lampadina intelligente come nodo terminale può avere una struttura semplice e può solo ricevere ed eseguire comandi di accensione/spenaUn router è molto più complesso.
Sistema a chip unico per la casa intelligente
Il Thread Border Router deve bilanciare l'efficienza energetica e la bassa latenza desiderata dalla rete Mate con la complessità della gestione delle comunicazioni Thread e Wi-Fi, la sicurezza dei dispositivi,e esecuzione delle applicazioni. Il Wi-Fi 6 Tri-Radio RW61X di NXP Semiconductor integra un kernel di elaborazione su un chip, una radio Wi-Fi in grado di trasmettere canali da 20 MHz nelle bande 2,4 GHz e 5 GHz,una radio a banda stretta per la messa in servizio e la rete mesh, e un'enclave sicura per la gestione delle chiavi del dispositivo e delle configurazioni di fiducia, che richiede solo 3,3 V di alimentazione esterna per funzionare (figura 2).
NXP RW61X Wi-Fi 6 Tri-Radio funzionante in due immagini di banda radio Wi-Fi
Figura 2: RW61X Wi-Fi 6 Tri-Radio utilizza un alimentatore esterno a 3,3 V per gestire due bande radio Wi-Fi, una radio locale a banda stretta, un MCU a 260 MHz e funzioni di sicurezza a bordo.
Il sottosistema MCU di RW61X adotta il kernel Arm ® Cortex ®- M33 da 260 MHz con TrustZone TM- M Hardware Secure e 1,2 MB di memoria di accesso casuale statico (SRAM).L'MCU può comunicare con l'apparecchiatura tramite un'interfaccia periferica seriale (SPI) e un trasmettitore universale asincrono (UART), comunicare con il sensore tramite l'interfaccia del bus del circuito integrato (I 2 C) e comunicare con le apparecchiature di ingresso audio tramite l'interfaccia del bus audio integrato del circuito integrato (I 2 S).Il protocollo PTP consente la sincronizzazione della rete attraverso lo strato fisico (PHY) del modulo Ethernet del chip a 100 Mbps.
Il chip RW61X supporta Wi-Fi 6 basato su Mat-Wi-Fi per migliorare le prestazioni della rete e l'efficienza energetica.L'amplificatore di potenza RF (PA) e l'amplificatore a basso rumore (LNA) del RW61X combinano 125 mW di potenza di trasmissione per garantire una comunicazione stabileL'accesso protetto Wi-Fi di classe 3 (WPA) fornisce crittografia e sicurezza.
Questi chip possono anche supportare Mater-over - THREAD tramite Bluetooth a bassa potenza o IEEE 802.15.4Sono inoltre certificati Bluetooth 5.2 e 5.4 e supportano una varietà di modalità operative Bluetooth, tra cui la modalità ad alta velocità 2 Mbps,modalità remota per la trasmissione di dati a velocità inferiori su lunghe distanze tramite PHY codificatoIn modalità di espansione della trasmissione, l'apparecchiatura può trasmettere pacchetti di dati più grandi e può essere trovata più facilmente.Questo modulo radio a banda stretta utilizza anche RF PA e LNA per ottenere una potenza di trasmissione di 32 mW.
Nei chip RW61X, la sicurezza, una parte importante dell'ecosistema Material Smart Home, è gestita attraverso l'enclave EdgeLock Secure.Questo hardware a prova di manomissione autentica il dispositivo con il suo certificato, chiave di crittografia e identità per stabilire un root.- g. Avvio di sicurezza, protezione da debug e aggiornamento, crittografia hardware, and physical non-cloning functions (PUF) help RW61X chips meet the requirements of Level 3 Assurance of the Internet of Things Platform Security Assessment Standard (Level 3 Assurance and Platform Security Architecture (PSA) Level 3 Certification Framework.