No passado fenômenos semelhantes já ocorreram. Quem não se lembra do tempo dos primeiros gravadores de vídeo, o Betamax e o VHS. Eram usados dois padrões diferentes e as fitas que rodavam num não podiam ser vistas no outro. Uma briga que prejudicou os fabricantes durante algum tempo até que cegaram à conclusão óbvia. Por que não usar um padrão único?
Nota: Este artigo também saiu na revista INCB com base em material fornecida pela Mouser Electronics e por fabricantes de produtos associados além da Connectivity Standards Alliance.
O que está ocorrendo em nossos dias com o crescente desenvolvimento da Internet das Coisas ou IoT (Internet of Things). Temos lâmpadas inteligentes, tomadas inteligentes, ventiladores inteligentes, sistemas de aquecimento, segurança e muito mais, tudo controlado pela Internet e pelas facilidades do BLUETOOTH® Low Energy WiFI e Thread.
No entanto, um número elevado de protocolos faz com que também tenhamos o problema da interoperabilidade e assim, você não pode controlar seu abajur pelo mesmo aplicativo com controla o ar-condicionado a não ser que sejam do mesmo fabricante.
Da mesma forma, a tendência da IoT não é apenas tornar um dispositivo determinado inteligente responde ao seu controle ou de eventuais sensores, mas fazer com que todos os dispositivos de sua casa se comuniquem.
O seu ar-condicionado vai ligar ao seu comando, mas ele vai verificar se existe algum outro dispositivo no mesmo ambiente que seria bom desligar ou ajustar para um novo nível de operação enviando o comando para ele. Mas, e se eles falarem línguas diferentes e não se entenderem? Uma grande confusão.
Essa confusão pode terminar e é necessário que termine por conveniência dos próprios fabricantes para que vendam mais e não dificultem seus usuários. E, é claro para que muitos não sejam colocados fora do mercado.
De modo a unificar o acesso aos dispositivos IoT e fazer com que todos se comuniquem está sendo implantado o padrão Matter.
O padrão Matter
Como resolver o problema da multiplicidade de protocolos e fazer com que, da maneira mais simples, sem alterar os protocolos já existentes obtenhamos uma flexibilidade para as aplicações?
Para isso os principais fabricantes de produtos que utilizem tecnologias de comunicações para os seus dispositivos se uniram de modo a criar através da Connectivity Stardards Alliance um modo único ou padrão que permite a comunicação entre quaisquer dispositivos usando tecnologias domésticas inteligentes, como os protocolos Thread, Wi-Fi e Ethernet com fio.
A solução encontrada simplesmente adiciona uma camada unificadora às pilhas já existentes de protocolos possibilitando a comunicação segura entre os dispositivos.
As especificações do Matter 1.0
A primeira versão do Matter que recebeu a designação 1.0 consiste numa solução de camada de aplicativo de interoperabilidade cuja finalidade é proporcionar uma conectividade entre dispositivos inteligentes usando Protocolo de Internet ou IP.
A figura 1 mostra como este padrão é organizado em camadas.
Na arquitetura do Matter 1.0 temos uma organização em camadas em que temos uma camada de rede que é composta de uma camada de transporte (TCP e UDP), uma camada de rede IPv6 e uma camada de link/mídia (Ethernet, Wi-Fi, Thread e IEEE 802.15.4.
Com essa organização pode-se ter uma divisão de responsabilidades entre as pilhas de protocolos.
Assim, temos uma pilha dada pelas seguintes camadas pelas seguintes camadas.
Baseado em IPv6 o Matter pode funcionar em qualquer rede compatível. Ele pode suportar comunicações locais que abrangem uma ou mais sub-redes IPv6, com redes canônicas, incluindo sub-redes Ethernet/Wi-Fi e redes de baixo consumo e atenuações.
Mas, também ele permite a operação fora de uma infraestrutura IPv6. Como a especificação Matter 1.0 trata as redes como recursos compartilhados, várias redes Matter podem estar nas mesmas redes IP.
Outras características
No quesito segurança, o protocolo Matter suporta vários administradores sem raízes de confiança comum. Para o modelo de dados, o Matter segue o Matter Data Model, um grupo de especificações derivadas do Dotdot Archtecture Model e do Capítulo 2 da especificação Zigbee Cluster Library (CCL).
Para o modelo de interação de dados, no Matter ele é mantido de forma independente agnóstico/desacoplado das camadas inferiores. Ele define interações e ações entre os nodos.
Para especificação modelo de sistema, a Matter System Model define um sistema como “um conjunto de nós e relacionamentos persistentes que automatizam o fluxo de dados e o controle com base em estímulos locais ou externos”. O modelo também acomoda uma ponte para dispositivos IoT não Matter permitindo que eles funcionem como dispositivos Matter.
Desenvolvendo via Wi-Fi
Diversos kits de desenvolvimento estão disponíveis para os que desejam criar um dispositivo IoT que atenda às especificações Matter 1.0.
Com o uso de um kit de desenvolvimento pode-se economizar um tempo considerável na implementação de um produto. A Mouser tem disponível uma boa quantidades de kits para esta finalidade. Um desses kits é o "Kit de avaliação Infineon Technologies CY8CEVAL-062S2 PSoC™ 62S2" (Figura 4), que usa o "microcontrolador Infineon PSoC 62" (MCU). O PSoC 62 apresenta um núcleo Arm® Cortex®-M4 de 150 MHz, núcleo Arm Cortex-M0+ de 100 MHz, 1 MB de flash, 288 KB de SRAM, acelerador de criptografia de hardware e uma ampla gama de periféricos analógicos e digitais (Figura 5). O kit de avaliação suporta um conector de interface M.2 para os cada vez mais populares módulos de rádio M.2, bem como um controlador de segurança Infineon OPTIGA™ Trust M e uma interface mikroBUS.
https://pt.mouser.com/new/infineon/cypress-cy8ceval-062s2-evaluation-kit/
O kit de avaliação CY8CEVAL-062S2 PSoC 62S2 vem com um módulo sem fio Laird Connectivity Sterling-LWB5+ pré-instalado e uma antena Laird Connectivity FlexPIFA. O módulo LWB5+ é baseado no chipset Infineon AIROC™ CYW4373E, suporta Wi-Fi 5 com comunicação Bluetooth 5.0 e foi projetado especificamente para atender aos padrões de aplicações médicas e industriais de IoT (IIoT). Uma das principais vantagens deste módulo sem fio é que ele é construído sobre uma plataforma de IP sem fio que permite a máxima interoperabilidade.
Outra opção habilitada para Bluetooth e Wi-Fi de baixa potência é o módulo "Murata Type 1LV", que suporta a especificação Bluetooth 5.0 Low Energy e Wi-Fi 802.11a/b/g/n/ac (ou seja, apenas canal de 20MHz) para uma taxa de dados PHY de 72,2 Mbps. Este módulo é compatível com Wi-Fi de 2,4 GHz e 5 GHz e incorpora o chipset "Infineon CYW43012" (Figura 5). A seção Wi-Fi do módulo se comunica usando a topologia de rede de modo duplo AP e STA. WLAN suporta a interface SDIO v2.0 SDR25, enquanto a seção Bluetooth suporta uma interface UART de quatro fios de alta velocidade. Uma alternativa ao módulo Type 1LV é o módulo "Murata Type 1YN", que é baseado no chip combinado Infineon CYW43439.
https://pt.mouser.com/datasheet/2/196/Infineon_CYW43012_DataSheet_v14_00_EN-3161639.pdf
Conclusão
A especificação Matter veio para ficar e em sua primeira versão (1.0) já mostra o que ela pode fazer no sentido de unificar os protocolos IoT.
Com a adesão da indústria está claro que em breve todos os dispositivos IoT domésticos a utilizarão e será fundamental que os que pretendem entrear no mercado saibam como aplicá-la.
Veja que na especificação já se prevê que muitos dispositivos não Matter precisem ser conectados e ela prevê isso, com o uso de uma ponte.
Você desenvolvedor que pretende criar seu produto IoT deve se informar sobre o Matter 1.0 cuja finalidade é a aumentar a interaperabiliade e aprimorar a segurança.
Nota: este artigo foi escrito com bate em material da Mouser Electronics. Visite no link abaixo uma versão mais completa deste artigo com informações adicionais que podem ser de grande valor para seu aprendizado e para o desenvolvimento de seu próximo projeto IoT para casa inteligente.
