Los anuncios de productos de CES 2022 señalan el final de las «guerras de conexión» de IoT del consumidor que comenzaron hace más de 20 años. Dos estándares industriales complementarios están transformando el Internet de las cosas de un mosaico de herramientas incompatibles en una industria escalable con productos interoperables plug-and-play de múltiples proveedores:
- Materia: el «lenguaje común» del Internet de las cosas
- Thread: red de malla basada en IP para dispositivos de bajo consumo
corre hacia el oro
Con Matter and Thread, los consumidores pueden comprar productos conectados como cerraduras de puertas, persianas, interruptores de luz, termostatos y cámaras que se conectan y funcionan con redes Wi-Fi existentes y ecosistemas domésticos como Alexa, Google Assistant, HomeKit y SmartThings. No hay bloqueo de proveedor, nada adicional para comprar, no hay un concentrador complicado para configurar, y la configuración es solo unos pocos clics en la aplicación del teléfono inteligente. Aunque esta visión suena demasiado buena para ser verdad, las especificaciones abiertas que lo hacen posible se han estado trabajando durante años y ahora son ampliamente adoptadas. En CES, las marcas de consumo y las grandes empresas de chips mostraron la ejecución de Matter en dispositivos reales, docenas de empresas anunciaron nuevos productos compatibles con Matter y Thread, y cientos más están en camino. La tendencia hacia Matter and Thread se está convirtiendo rápidamente en una fiebre del oro, afirman los influencers. Thread and Matter elimina las barreras para la expansión de IoT al hacer que la interoperabilidad de múltiples proveedores en redes estándar de la industria utilice silicio listo para usar. Así es como funciona todo.
cuerda
Después de ocho años de desarrollo, Thread es ahora un dispositivo de red inalámbrica de primer nivel junto con Wi-Fi. Thread y Wi-Fi transportan los mismos tipos de mensajes IP, pero Thread es adecuado para dispositivos de bajo consumo que funcionan con baterías, incluso pilas tipo moneda. Además, Thread es una red de malla. Algunos dispositivos de subprocesos (generalmente los que funcionan con alimentación principal) actúan como nodos de enrutamiento y extienden automáticamente la red al transmitir mensajes de un dispositivo a otro. Por lo tanto, una red de hilos suele tener mejor cobertura residencial y confiabilidad que Wi-Fi, especialmente para dispositivos de bajo consumo.
Si bien Thread ha existido durante años, ha tardado en ponerse al día, en parte porque no define una «capa de aplicación», el conjunto estándar de comandos y formatos de datos que permiten la comunicación con un dispositivo. Al igual que Wi-Fi, Thread define los protocolos de red y no el contenido de los mensajes. Esto es intencional: es una función, no un error. Un subproceso es una red basada en IP por diseño, por lo que inherentemente no depende de los mensajes. El enrutador Wi-Fi de su hogar no se preocupa por el contenido de los mensajes que fluyen a través de él. Estos mensajes pueden ser páginas web, audio, video, imágenes o documentos. Del mismo modo, a Thread no le importa si está enviando mensajes para abrir una puerta, encender una luz, ajustar la temperatura o levantar la cortina de la ventana. Pero sin un estándar que defina el contenido de estos mensajes, los dispositivos de diferentes fabricantes no funcionan. Aquí es donde entra la Materia. Matter es una capa de aplicación que funciona en Thread y otras redes basadas en IP.
Tema
Matter, fundada hace dos años dentro de Connectivity Standards Alliance, normaliza los mensajes que fluyen hacia y desde los dispositivos IoT, lo que permite que los productos Matter de diferentes fabricantes se comuniquen entre sí a través de Thread, Wi-Fi y Ethernet. En otras palabras, el material define un lenguaje común para las redes de IoT, lo que hace que la interoperabilidad de un producto de IoT de múltiples proveedores sea práctica.
Aunque la creación de un lenguaje común para el Internet de las cosas residencial es un proyecto muy ambicioso, es probable que Matter tenga éxito porque entre sus patrocinadores se encuentran algunas de las marcas más importantes de productos electrónicos de consumo: Amazon, Apple y Google. Estas empresas, junto con otras 200, están de acuerdo en que eliminar la fricción indiferenciada del mercado de IoT es más importante que cualquier ventaja competitiva percibida por el uso de redes o mensajería patentadas. Por lo tanto, las empresas líderes en la industria han asignado talento de primer nivel al proyecto y ya están integrando Matter en sus carteras de productos de consumo. Este año, la primera ola de productos Plug and Play Matter llegó al mercado, creando un punto de inflexión en el crecimiento de la industria de Internet de las Cosas. Es probable que el problema reemplace rápidamente los «jardines amurallados» no interoperables que dominan la Internet de las cosas para los consumidores de hoy.
Aquí hay una vista un poco más técnica del material desde la perspectiva de un dispositivo IoT (Fig. 1). En la parte superior de la pila, los dispositivos y ecosistemas de IoT envían y reciben mensajes de red importantes a través de protocolos de Internet estándar: TCP/IP y UDP, con direccionamiento IPv6. Las redes Wi-Fi y Thread envían estos mensajes a los productos que admiten Matter. Matter también utiliza la tecnología Bluetooth LE para simplificar la adición de nodos a la red Matter a través de teléfonos inteligentes. Con tres tipos de radios y una Matter API, los productos IoT de cualquier fabricante pueden conectarse y alimentar otros productos y ecosistemas.
El viejo argumento para usar mensajes propietarios es que los productos necesitan capacidades discriminatorias que no son necesariamente parte de un estándar global. Pero, ¿de cuántas maneras diferentes necesitamos ajustar la temperatura o encender la luz? La respuesta correcta es «uno». Sin embargo, algunos productos tienen características únicas que Matter no especifica. En estos casos, los fabricantes tienen la libertad de especificar mensajes propietarios porque las redes IP no restringen el contenido de los mensajes. Por lo tanto, las funciones comunes de muchos productos, como el envío de comandos y tipos de datos conocidos y la configuración de nuevos dispositivos en una red, funcionan de manera predecible en todos los dispositivos materiales sin restringir a los fabricantes el uso de mensajes de marcado de productos no interoperables cuando corresponda.
Indicación de límite de tema
El hilo es una parte integral de ver el material. Si bien Wi-Fi es excelente para cámaras, termostatos y otros dispositivos adicionales, Thread es mejor para cosas pequeñas que funcionan con baterías. Las redes de red de baja potencia como Zigbee, Z-Wave, Insteon, etc. han existido durante 20 años, entonces, ¿por qué necesitamos otra? Las redes heredadas no usan protocolos IP, por lo que cada una requiere una «traducción de protocolo» por parte de un concentrador o puerta de enlace para comunicarse con el mundo conectado al protocolo IP. Por el contrario, Thread no necesita traducir el protocolo porque utiliza los mismos protocolos IP que Ethernet y Wi-Fi. Por lo tanto, el subproceso no necesita un dispositivo concentrador o puerta. Los mensajes de problemas se enrutan directamente a cualquier dispositivo conectado a una red Wi-Fi, Ethernet o Thread.
Los dispositivos de subprocesos se pueden conectar y ejecutar en redes domésticas existentes, siempre que haya al menos un enrutador de límite de subprocesos que actúe como puente entre Thread y Wi-Fi (Figura 2). Pero los consumidores no quieren comprar y administrar otro enrutador o concentrador específicamente para habilitar Thread. Como dije anteriormente, estamos tratando de deshacernos de las hachas. Es por eso que Amazon, Apple, Google y otros sistemas de electrónica de consumo están ocupados incorporando capacidades de Thread Border Router en nuevos productos como parlantes inteligentes, enrutadores Wi-Fi y cajas de transmisión de TV. Con uno o más de estos dispositivos instalados en el hogar, los dispositivos de subprocesos «solo funcionan» cuando se conectan por primera vez sin concentradores o enrutadores especiales.
enrutador de frontera de silicio
El éxito de Matter depende en gran parte de la disponibilidad global de productos de consumo en red (como parlantes inteligentes) con capacidades integradas de Thread Border Router. En hogares con uno o más de estos productos, los dispositivos Thread habilitados para Matter se conectan y encienden sin comprar hardware adicional.
Los líderes del mercado Amazon, Apple, Google y otros ya están enviando algunos productos con enrutadores fronterizos integrados, y hay muchos más en camino este año. Una forma de acelerar el crecimiento de Thread and Matter es reducir el costo y el tiempo de desarrollo para agregar capacidades de enrutador de borde de Thread a los productos para el hogar inteligente. Los fabricantes necesitan subsistemas completos de enrutador de límite de subprocesos que puedan integrarse fácilmente en productos de consumo sensibles a los costos.
Los enrutadores de borde necesitan tres radios: Thread (802.15.4, la misma radio utilizada por Zigbee), Wi-Fi (para conectarse a una red doméstica) y Bluetooth LE (para agregar nuevos Threads). Aunque los chips y módulos para estas tres radios están fácilmente disponibles a través de muchos proveedores de silicio, la integración es sorprendentemente compleja. Por ejemplo, las tres radios comparten la misma banda ISM de 2,4 GHz, lo que genera problemas de coexistencia similares. Los desarrolladores también necesitan paquetes de software que funcionen juntos en las tres radios, y la certificación reglamentaria debería ser sencilla. Un solo chip con paquetes de software convergentes y listos para usar seguramente reducirá el costo del producto y el tiempo de comercialización. Eso nos lleva al NXP IW612.
SoC de radio triple NXP IW612
En CES, NXP anunció el IW612 con subsistemas completos Thread (802.15.4), Wi-Fi 6 y Bluetooth LE en un solo chip (Figura 3), incluidos los amplificadores de potencia de RF. La integración de las tres radios en un SoC monolítico aborda los desafíos de la coexistencia de tres radios al mismo tiempo que estandariza el paquete de software, reduce el costo y el tiempo de desarrollo para agregar capacidades de enrutador de límite de subprocesos a los productos conectados. El chip funciona en Matter a través de Thread y Wi-Fi mientras usa Bluetooth LE para conectar nuevos dispositivos. NXP demostró un enrutador fronterizo basado en IW612 en CES 2022. El chip se ha probado desde principios de 2021, con productos de consumo dirigidos a 2022.
El IW612 allana el camino para la disponibilidad global de enrutadores de límite de subprocesos en todos los hogares inteligentes, y esperamos SoC similares de otros proveedores en 2022.
Abstracto
Después de 20 años de radios incompatibles, protocolos patentados, silos de productos verticales, dispositivos concentradores (puertas) molestos, procedimientos de adición de dispositivos desconcertantes, experiencias de compra desconcertantes y costos de dispositivos innecesariamente altos, la industria de la electrónica de consumo está adoptando rápidamente dos procesos nuevos y escalables, Open estándares de comunicación – materia e hilo. La visión de comprar un dispositivo doméstico inteligente de cualquier fabricante con la confianza de que funcionará con su red Wi-Fi existente y los ecosistemas seleccionados ahora es una realidad. Es probable que se adopte rápidamente porque Amazon, Apple, Google y más de 200 empresas están a bordo y anuncian productos.
¡Que comience la fiebre del oro!
Nota: Los escritores y editores de Moor Insights & Strategy pueden haber contribuido a este artículo.
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