Matter Unveiled: Shaping the Future of Smart Home Connectivity

Table of Contents

What is Matter?

Matter is a new application layer protocol introduced by the Connectivity Standards Alliance (formerly the Zigbee Alliance). It is a new, IP-based connectivity standard, and the trademark of Matter is owed by the CSA Alliance.

Matter was originally called the Connected Home over IP (CHIP) project, and it was officially renamed to Matter on May 12, 2021, at the same time the Zigbee Alliance was renamed to the Connectivity Standards Alliance (CSA Alliance) to promote the Matter project.

The goal of Matter is to simplify development for manufacturers and enhance compatibility for consumes.The project is built on the common belief that smart home devices should be secure, reliable, and seamlessly usable. It is based on the Internet Protocol (IP) and defines a set of IP -based networking technologies for devices.

Matter’s protocol architecture:

As shown in the diagram above, Matter defines an application layer deployed on devices based on IPv6 networks to achieve interoperability architecture goals. Initially, Matter will use Wi-Fi and Thread as the network layer/transport layer protocols, with Bluetooth Low Energy to simplify networking. In the future, it will support Bluetooth Low Energy (BLE), Cellular, Ethernet, etc., as network layer/transport layer communication protocols.

Classification of Matter Application Layer Modules

Matter’s application layer can be further divided into 7 modules:

  1. Applications: The high-level business logic of the device. For example, an application focused on lighting might contain logic for turning bulbs on/off and controlling bulb color.
  2. Data Model: Describes the data prototypes of various device functions. When an application intends to interact with a device, it manipulates these data structures.
  3. Interaction Model: Represents a set of operations that can be performed on a device for device interaction. For example, reading or writing properties on a device is equivalent to interacting with the device. These operations manipulate the data structures defined in the data model layer.
  4. Action Framework: Once an action is built using the interaction model, it is constructed into a canonical binary format packet that is convenient to represent on a “connection.”
  5. Security & Encryption and Signing: Encrypts and signs the data of interactions to ensure that both the sender and receiver of the packet encrypt and verify the data.
  6. Message Architecture and Routing: Along with encryption and signing interactions, creates the required data structures with optional or required packet headers, specifying the attributes of the message and some routing information.
  7. IP Framing and Transport Management: IP-packs the data of interactions and sends it to the underlying transport protocol for IP management.

Matter’s network topology: 

  • Devices join the Matter network via Bluetooth.
  • Devices are interconnected via Wi-Fi or Thread, with Wi-Fi forming a star network and Thread forming a Mesh network.
  • Thread devices connect to other IP-based networks through Border Routers.
  • Bridges can connect to devices of other protocols, such as Zigbee and Z-Wave.

Matter’s target applications: 

The Matter protocol application market includes lighting, electrical, door locks, blinds, TVs, HVAC systems, security sensors and controllers, gateways, and other devices.

Matter’s origin: 

In July 2014, Google Nest developed a transport layer/network layer protocol based on 802.15.4 and the IP protocol—Thread. Google promoted the Thread protocol together with Apple. Since Thread does not define an application layer standard, Google’s application layer standard is called OpenWeave, and Apple’s is called HomeKit.

The Zigbee Alliance later introduced the Dotdot standard, an application protocol based on Thread and Zigbee, aimed at unifying the interoperability of Thread and Zigbee. Another name for Dotdot is ZCLIP, short for Zigbee Cluster Library over IP. On December 18, 2019, Google and Apple joined the Zigbee Alliance to jointly promote the new IP-based protocol, which is the Connected Home over IP (CHIP) working group. On May 12, 2021, the Connected Home over IP (CHIP) project was officially renamed Matter.

Matter’s prospects:

Matter is a protocol based on IP technology, jointly promoted by Google, Amazon, Apple, and the CSA Alliance. Its goal is to solve the current fragmentation of the smart home application layer. The purpose of Matter is to become a universal smart home application layer standard. Smart home peripheral devices from Google, Amazon, Apple, the Connectivity Standards Alliance, and other manufacturers will steadily adopt the new Matter protocol.

The impact of Matter on Zigbee technology:

The CSA Alliance has over 400 companies involved in the development and promotion of Zigbee products. As of June 2021, a total of 4,000 Zigbee devices have been certified, with 1 billion Zigbee chips sold and 300 million active Zigbee products on the market. Zigbee is currently the main source of revenue for the CSA Alliance, and Zigbee is expected to maintain a rapid growth rate for the time being.

Since Zigbee is not an IP-based protocol and has its own application layer standard (Zigbee Cluster Library), Matter does not support Zigbee. After the Zigbee Alliance was renamed to the CSA Alliance, Matter became the focus of the CSA Alliance. The future work focus of the CSA Alliance is likely not the outdated Zigbee protocol. The development of Zigbee technology will become slow in the future.

Click to see a video of the factory.

For more motor, pls click here

Related Post

Tell us your needs & expectations

Just take 1-2 minutes to tell us your ideas and requirements by completing the form below, and you will receive a response from a professional & trusted manufacturer within 12 hours.