智能家居離不開Matter——這是一種聯網設備的通用語言,可使各設備間相互對話且不受具體廠商的影響。但Matter語言需不需要Thread協議?畢竟我們已經擁有那麼多無線傳輸協議——用於照明的Zigbee,用於安保系統的Z-Wave,還有用於控制鎖具的近距離藍牙協議,以及可滿足相機圖像傳輸等高帶寬需求的Wi-Fi等。如果Matter能提供一種更安全、更簡單且本地化的協議統籌方式,那智能家居無疑將步入新的發展階段。
但恰恰相反,Matter最終選擇使用Wi-Fi和Thread進行無線通信,其他協議只能「橋接」至Matter當中。也就是說,製造商需要提供額外支持,但其實很少有人願意費這個勁。那麼,Matter為什麼一定要選擇相對較新的Thread,而不直接支持現有選項?
這背後當然是利益的考量。Matter背後的連接標準聯盟(CSA)成立時,該語言的兩位最大參與者蘋果和谷歌,已經全面加入了Thread智能家居的陣營。(Thread最初由Nest在2010年代初開發而成。)此外,Thread以Zigbee為基礎,而CSA的前身正是Zigbee聯盟——所以這樣的歷史傳承也算有理有據。
開源Thread協議確實有著引人注目的功能,Matter對它的肯定也代表著希望讓智能家居邁上新的台階。
但問題在於,Thread基礎設施的當前狀態:特別是Thread邊界路由器,需要接入網際網路和其他基於IP的網路。目前市面上可供選擇的Thread設備仍然相對較少,而且不少平台對該協議的態度只能說是「陽奉陰違」(亞馬遜就是其中的典型)。於是乎,由Thread驅動的各類小工具在購買和設置方面也顯得格外混亂和複雜。
更重要的問題是,各主要平台在如何實現Thread的核心優勢方面也無法達成一致。這個核心優勢就是共享網狀網路,允許任何製造商的任何邊界路由器都能加入該網路,從而帶來強大且不受故障影響的本地智能家居網路。
混亂的根源不僅僅在於技術,更在於利益博弈。CSA和協議管理機構Thread Group故意留下一塊空白,把在家居環境下共享強大新網路的方案開發責任留給了平台和設備製造商去解決。
Thread規範提供將任意製造商的邊界路由器添加至Thread網路內的基礎技術,但Thread Group技術副總裁Jonathan Hui坦言:「Thread目前並沒有為在不同Thread邊界間安全共享Thread憑證的路由器指定協議。」也就是說,各邊界路由器在同一網路內未必相互連通。智能家居設備製造商Eve Systems的Stefan Bauer-Schwan解釋道:「各平台還沒有就相互共享Thread憑證的標準化方式達成一致。」
也就是說,物聯網強調的開放網路原則正在淪為新的圍牆花園和各合作夥伴間拉幫結派的新戰場,而Matter在宣傳中強調要解決的正是這種情況。
使用Discovery應用,我們可以看到網路上存在的所有Thread邊界路由器,包括Nanoleaf、谷歌、三星、蘋果和亞馬遜的設備。
Nanoleaf應用則顯示我有五個單獨的Thread網路。Nanoleaf的邊界路由器已經加入蘋果網路,但其他路由器仍然各自「占山為王」。
Thread邊界路由器是幹嘛用的?
邊界路由器是Thread協議中的關鍵部分。我們需要邊界路由器配合Matter控制器,才能在家中設置Matter-over-Thread設備。與常見的智能音箱或智能家居集線器等Matter控制器不同,邊界路由器並非專有或特定平台;而且跟傳統的網橋和集線器裝置不同,它也不一定要直接接入家中的網路路由器。
邊界路由器的核心賣點,在於它可以內置在任意始終通電的Wi-Fi設備上(例如路由器、智能音箱,甚至是電視或冰箱),並與任何製造商出品的Thread設備配合使用。某些Matter控制器也可以充當Thread邊界路由器,而這也讓情況變得更加混亂。
我家裡裝了好幾台邊界路由器,包括Eero Wi-Fi路由器、Echo第四代智能音箱、SmartThings集線器、Apple TV、HomePod Mini、兩個Nest Hub還有幾個Nanoleaf照明面板。但是,這樣一套環境所對應的不是單一具備故障保護功能的強大Thread網路,而是共有五個……沒錯,一共五個獨立的Thread網路,而且所有網路都在相互競爭,搶著連接我打算加進網路的任何Thread設備。在成功接入其中一個網路後,其他網路將永遠查看不到對應的Thread設備、更遑論與之通信了,這就讓智能家居完全成了空話。
我家之所以有這麼多Thread網路,是因為蘋果、谷歌、亞馬遜和三星互不相讓,都想在智能家居環境下占據主導地位。更要命的是,每當新增一台具備Thread邊界路由器的新設備時,它都有同樣的可能再額外一個新Thread網路。
於是除非我們刻意只使用一到兩家製造商的邊界路由器,否則Thread協議提出的建立能夠自我修復的強大共享網狀網路的目標根本就無法實現。隨著我們在家居環境下引入更多設備,其中的邊界路由器也越來越多。至於從同一家公司購買智能音箱、路由器、電視和冰箱?拜託,還沒有哪個品牌能提供這麼完整的產品陣容。
共享網格,為什麼就這麼難?
共享網格是Thread協議的基礎。它有不少出色的特性,而其中的核心就是將多個Thread邊界路由器連接起來以構建單一網路。也就是說,所有的鎖具、燈具、傳感器和恆溫器都將被匯聚起來,構建起一個能夠自我修復和故障保護機制的穩定網狀網路。
這種「共享」性質能夠實現冗餘、提高可靠性——如果某一邊界路由器發生故障,另一邊界路由器可以及時頂上,這樣網路可以繼續正常運作。此外,更多的邊界路由器也有助於擴大網路範圍、降低延遲。因為根據來自Thread Group的Hui的介紹,這樣各設備間的通信路徑更短。
要構建這樣的共享網格,邊界路由器必須使用Thread 1.3.0規範。截至目前,大多數設備已經滿足了這項要求。蘋果在iOS 16.5版本中添加支持,讓HomePods和支持Thread的Apple TV都能兼容1.3.0。谷歌的所有邊界路由器均兼容1.3.0,三星的產品也是如此。Nanoleaf則更新了其擁有邊界功能的照明面板,可支持接入現有Thread網路。至於亞馬遜,其功能強大的Eero Wi-Fi路由器同樣支持1.3.0。
(亞馬遜家打造的Echo第四代智能音箱暨Alexa邊界路由器倒是個例外,目前只支持1.1協議。亞馬遜發言人Connor Rice表示,音箱「已經具備支持Thread 1.3.0全部功能的硬體基礎」。但Echo並不屬於Matter設備,而是Matter控制器,而Matter並不要求控制器設備必須支持Thread。)
接下來,各邊界路由器間需要共享憑證——類似於使用密碼來加入Wi-Fi網路。為了讓這個凌亂且風險極高的密碼共享過程遠離用戶,Thread Group決定讓Thread網路進行自我配置——也就是不經過手動操作。
現在,當有新的Thread設備或邊界路由器出現在家居環境中時,則必須為其賦予網路憑證(除非大家願意手動輸入一條32位長度的數字加字母的密碼)。對於諸如插頭、燈泡之類的Thread小工具,通過手機端者設置即可。為此,蘋果和谷歌專門在iOS和Android的Google Play服務中創建了相應的KeyChain API。
但當Thread邊界路由器想要加入網路時,往往無法訪問這些憑證,或者可能故意不想訪問。由於將邊界路由器視為無關緊要的設備,所以Matter並沒有專門為其指定加入網路的方式。而且,由於Thread Group沒有告知製造商和平台要如何處理這種握手,所以解決方案就只能由他們自己探索了。
也就是說,蘋果必須跟三星合作;而亞馬遜必須與谷歌合作;至於谷歌則跟三星合作,諸如此類。一旦發生這種情況,工作自然很難繼續推進了。目前的情況是,製造商可以決定其邊界路由器是加入競爭對手創建的Thread網路,還是在家居環境中創建自己的新網路。
目前,亞馬遜的邊界路由器只能在其自家設備創建的網路上工作(即部分Eero Wi-Fi路由器和Echo第四代智能音箱),無法加入原有Thread網路,亦不接受其他製造商的設備加入網路。
根據亞馬遜方面Rice的介紹,該公司正計劃儘快解決此問題:「我們目前正向開發人員開放Thread憑證共享API的預覽版本,這樣在獲得客戶許可之後,設備製造商就可以通過Alexa Skill讀取Thread憑證。」在正式版本發布之後,該Skill將允許亞馬遜的Echo智能音箱接入現有Thread網路,同時允許其他製造商的邊界路由器接入亞馬遜設備創建的Thread網路。
三星SmartThings也採取了類似的方案。SmartThings美國負責人Mark Benson表示,SmartThings應用將把智能網路路由器的Thread網路憑證保存在iOS或Android的Thread憑證存儲當中,之後其他邊界路由器應用就可在設置過程中讀取這些憑證並加入相應的Thread網路。他解釋稱:「當然,是否要這麼做還是取決於各邊界路由器製造商。」
如果各位用戶已經設置了Thread網路並添加了作為Thread邊界路由器的SmartThings設備,它會創建自己的網路。Benson指出:「我們正繼續測試不同網路配置和邊界路由器之間的互操作性,希望未來能與其他業內企業合作推動這個目標。目前,為了保證為用戶提供最佳體驗,我們又創建了新的SmartThings Thread網路。」
故事的核心,仍是Android與iPhone之爭
Thread Group的Jonathan Hui表示,更複雜的問題在於,那些用於管理Thread憑證的Android和iOS API之間「暫時互不同步」。因此,用戶的Thread網路配置方式以及支持邊界路由器加入網路的具體能力,還是由執行設置時使用的手機而定。
使用iOS設置的邊界路由器無法識別用Android系統設置的邊界路由器,也無法與Android設置的邊界路由器通信。僅當各平台或設備同時安裝了Android和iOS應用時,跨平台識別和通信方可實現。
如果(更確切地說,是多數情況下)用戶擁有多個Thread網路,目前並沒有簡單的網路合併方法,Thread規範也不提供其他可行路徑。
谷歌集團產品經理Kevin Po解釋稱,雖然提供「無線」更改網路配置的能力,但實現起來也並不簡單。「Thread Group正與業界合作研究最佳實踐,以確定何時應變更給定網路的配置,以及如何讓用戶在不破壞現有設置的情況下輕鬆完成這項操作。」
目前設置功能最完備的兩大平台就是谷歌和蘋果。他們可以藉此控制作業系統上的共享憑證,而且在各自的產品中也都有多年Thread使用經驗。
Po還強調:「蘋果和谷歌的Thread邊界路由器可以通過iOS Thread網路API共享同一個Thread網路。」因此,如果用戶使用iOS設備對谷歌Nest Hub Max和Apple TV進行設置,即可將它們添加至同一Thread網路。
但反過來卻不行,因為Android手機無法訪問iOS鑰匙串,而且HomePod或Apple TV上也沒有能夠執行這類設置的應用(可能永遠也不會有)。
Hui表示,如果大家同時使用iOS和Android設備,則Google Home可以在各設備之間同步Thread憑證,並將其填充至兩種平台上、進而讓新的Thread設備(無論在哪種作業系統上設置)加入同一網路。
所以,只要在iOS上設置所有的HomePod、Apple TV和Google Nest設備,再加上所有SmartThings集線器和亞馬遜邊界路由器,那我們就能建立起強大的Thread網路——但在除此之外的其他情形下,設備間的混合和匹配將仍然極為複雜。
值得注意的是,同時存在多個Thread網路不一定是問題。畢竟理論上,獨立的Thread網路也可以與另一基於IP的網路相互通信。但是,如果沒能為所有邊界路由器都提供一個共享網格,那麼Thread的這一最大優勢也將不復存在。Hui解釋道,「不同Thread網路中的設備無法被納入同一網格,所以無法相互建立連接。也就是說,它們無法共同建立起更大的整體網狀網路。」
他同時強調:「對於大多數用戶來說,考慮到Thread的固有範圍和響應能力,這可能並不影響實際使用。」但理想狀態確實是建立起更大的整體網狀網路,讓所有邊界路由器都能相互支持。而且規範本身也不建議僅運行單一邊界路由器,因為一旦它意外斷電,網路就會像Zigbee或Z-Wave網格那樣出現故障。
至於解決方案,需要各平台和設備製造商找到一種在各平台和設備間共享Thread網路憑證的方法,並將其推廣為家居環境內安全創建單一Thread網路的行業標準。
從各方負責人的發言來看,大家似乎都在為此付出努力。但多數消息其實來自2022年的Matter發布會,現在時間已經過去了九個月,而問題仍然沒能得到解決。甚至隨著更多Thread設備的推出以及越來越多邊界路由器的發布,設置衝突的情況反而有持續惡化的傾向。
為此,連接標準聯盟必須跟Thread Group共同努力,要麼通知「行業」必須在這個問題上團結起來、要麼給出明確的解決路徑。畢竟谷歌和蘋果鬧的「藍/綠聊天氣泡」之爭在手機上已經夠讓人心煩的了,我們實在不想在家居環境下再看到這樣的矛盾。