En 2025, le marché mondial de la technologie de la maison intelligente représentera 47,5 milliards de dollars, avec un TCAC de 21,4 % d'ici 2034. Cette augmentation est en partie due au fait que la norme Mate permet l'interopérabilité des appareils.
Le Master Standard commence avec le projet IP Connected Home (CHIP) en 2019, une alliance d'entreprises travaillant ensemble pour construire un réseau de maison intelligente open source. La norme a été publiée avec la version 1.0 en 2022 et la version 1.5 en novembre 2025. Le principe clé est l'engagement selon lequel les produits certifiés Mater peuvent se connecter entre eux et au Smart Home Hub pris par n'importe quel membre de la Mater-Alliance, y compris Google, Amazon, Apple et Samsung.
Chaque nouvelle version de la norme prend en charge davantage de types d'appareils, permettant une connectivité locale via IPv6 et des réseaux à faible consommation et à faible latence sans avoir besoin d'une passerelle cloud. La liste actuelle des appareils prenant en charge Mater comprend des lumières et des prises intelligentes, des appareils électroménagers, des capteurs, des rideaux, des unités de climatisation et de pompe à chaleur, des panneaux solaires, des routeurs Wi-Fi, des haut-parleurs et des lecteurs vidéo.
Les consommateurs s'attendent à une connectivité transparente et à un fonctionnement immédiat lorsqu'ils ajoutent de tels appareils à leur réseau domestique intelligent. Pour ce faire, les constructeurs OEM doivent intégrer dès le départ l’architecture Matrix dans leurs produits.
Composition du système matériel
Les appareils du Master Smart Home System peuvent jouer un ou plusieurs des rôles suivants : passerelles, contrôleurs, nœuds périphériques, nœuds terminaux et ponts. La passerelle connecte le système à Internet et utilise le Wi-Fi pour interagir avec les contrôleurs, les nœuds périphériques et les ponts. Le contrôleur envoie des commandes au nœud périphérique et au nœud terminal, tandis que le nœud périphérique et le pont acheminent uniquement les informations entre le nœud et la passerelle ou le contrôleur sans appliquer de logique.
Un autre principe fondamental de l'architecture Matrix est d'atteindre une efficacité énergétique élevée grâce à une communication radiofréquence (RF) de faible puissance. La connexion Bluetooth est utilisée pour la première mise en service du réseau d'accès aux appareils, mais le réseau lui-même est constitué d'autres protocoles utilisant la même bande de fréquences. Le réseau maître utilise le protocole Thread basse consommation pour créer un réseau maillé à faible latence et auto-réparateur. Le pont agit comme un traducteur, connectant les appareils utilisant d'autres protocoles, tels que Zigbee, au réseau (Figure 1).
Croquis du réseau domestique intelligent Master (cliquez pour agrandir)
Figure 1 : Le réseau Master Smart Home comprend la passerelle (cercle bleu), le contrôleur (cercle bleu clair), le routeur Thread Border (cercle rouge), le pont (cercle violet), le nœud périphérique (cercle vert) et le nœud terminal (cercle orange). Source de l'image : NXP)
Les appareils du réseau Mater doivent disposer de capacités de communication sans fil (bande étroite, Wi-Fi ou les deux) et d'un ordinateur monopuce (MCU) pour exécuter des applications, gérer la communication et assurer la sécurité des appareils. La sélection des protocoles de communication et des spécifications du MCU dépend du rôle réseau de l'appareil, des caractéristiques de consommation d'énergie et de son utilisation par les consommateurs. Par exemple, une ampoule intelligente en tant que nœud terminal peut avoir une structure simple et ne peut recevoir et exécuter que des commandes marche/arrêt, alors qu'un routeur est beaucoup plus complexe.
Système monopuce pour maison intelligente
Le routeur Thread Border doit équilibrer l'efficacité énergétique et la faible latence souhaitées par le réseau Mate avec la complexité de la gestion des communications Thread et Wi-Fi, de la sécurité des appareils et de l'exécution des applications. Le Tri-Radio Wi-Fi 6 RW61X de NXP Semiconductor intègre un noyau de traitement sur une seule puce, une radio Wi-Fi capable de transmettre des canaux de 20 MHz dans les bandes de 2,4 GHz et 5 GHz, une radio à bande étroite pour la mise en service et la mise en réseau maillée, et une enclave sécurisée pour la gestion des clés de périphérique et des configurations de confiance, ne nécessitant que 3,3 V d'alimentation externe pour fonctionner (Figure 2).
NXP RW61X Wi-Fi 6 Tri-Radio fonctionnant dans deux images de bande radio Wi-Fi
Figure 2 : Le RW61X Wi-Fi 6 Tri-Radio utilise une alimentation externe de 3,3 V pour faire fonctionner deux bandes radio Wi-Fi, une radio locale à bande étroite, un MCU de 260 MHz et des fonctions de sécurité intégrées. Source de l'image : NXP)
Le sous-système MCU du RW61X adopte un noyau Arm ® Cortex ®- M33 à 260 MHz avec TrustZone ™ - M Hardware Secure et 1,2 Mo de mémoire vive statique (SRAM). Le MCU peut communiquer avec l'équipement via une interface périphérique série (SPI) et un émetteur-récepteur asynchrone universel (UART), communiquer avec le capteur via une interface de bus de circuit intégré (I ² C) et communiquer avec un équipement d'entrée audio via une interface de bus audio intégré à circuit intégré (I ² S). Le Precise Time Protocol (PTP) permet la synchronisation du réseau via la couche physique (PHY) du module Ethernet 100 Mbps de la puce.
La puce RW61X prend en charge le Mat-Wi-Fi basé sur Wi-Fi 6 pour améliorer les performances du réseau et l'efficacité énergétique. L'amplificateur de puissance RF (PA) et l'amplificateur à faible bruit (LNA) intégrés du RW61X combinent 125 mW de puissance de transmission pour garantir une communication stable. L'accès Wi-Fi protégé (WPA) de classe 3 assure le cryptage et la sécurité.
Ces puces peuvent également prendre en charge Mater-over - THREAD via Bluetooth basse consommation ou IEEE 802.15.4. Ils sont également certifiés Bluetooth 5.2 et 5.4 et prennent en charge une variété de modes de fonctionnement Bluetooth, notamment le mode haut débit 2 Mbps, le mode distant pour transmettre des données à des débits inférieurs sur de plus longues distances via PHY codé et le mode d'extension de diffusion. En mode d'extension de diffusion, l'équipement peut diffuser des paquets de données plus volumineux et peut être trouvé plus facilement. Ce module radio à bande étroite utilise également RF PA et LNA pour atteindre une puissance de transmission de 32 mW.
Dans les puces RW61X, la sécurité, une partie importante de l’écosystème Material Smart Home, est gérée via l’enclave EdgeLock Secure. Ce matériel inviolable authentifie l'appareil avec son certificat, sa clé de cryptage et son identité pour établir une racine.- g. Le démarrage de sécurité, la protection contre le débogage et la mise à jour, le cryptage matériel et les fonctions physiques de non-clonage (PUF) aident les puces RW61X à répondre aux exigences de l'assurance de niveau 3 de la norme d'évaluation de la sécurité de la plate-forme Internet des objets (assurance de niveau 3 et cadre de certification de niveau 3 de l'architecture de sécurité de la plate-forme (PSA).