2025年人工智能物聯(lián)網(wǎng)（AIoT）：將人工智能與現(xiàn)實(shí)世界相連白皮書

第1頁人工智能物聯(lián)網(wǎng)（AIoT將人工智能與現(xiàn)實(shí)世界相連2024年5月版權(quán)所有?2024MoorInsights&Strategy人工智能物聯(lián)網(wǎng)（AIoT）：將人工智能與現(xiàn)實(shí)世界相連互聯(lián)設(shè)備提升人工智能的實(shí)用性分析師將人工智能物聯(lián)網(wǎng)（AIoT）大致定義為人工智能（AI）與物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的融合1，利 用AI讓物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備變得更智能、更具自主性。但這是一個以設(shè)備為中心的“小數(shù)據(jù)”的定義。從戰(zhàn)略層面的“大數(shù)據(jù)”視角來看，AIoT是機(jī)器智能與現(xiàn)實(shí)世界之間的連接。用于AI訓(xùn)練和推理的大數(shù)據(jù)最初是由網(wǎng)絡(luò)邊緣與事物和人交互的設(shè)備所采集的小數(shù)據(jù)。這些IoT傳感器和人類輸入設(shè)備是真實(shí)數(shù)據(jù)的來源，它們讓AI變得實(shí)用且有價值。換言之，互聯(lián)設(shè)備構(gòu)成了神AIoT與設(shè)備連接的價值A(chǔ)I對可靠的、現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)有著無盡的需求，以此來推動訓(xùn)練和推理。因此，AI的快速發(fā)展需要大量關(guān)于我們所處世界的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，而這種依賴從根本上改變了設(shè)過去，評估一個聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的價值往往基于其功能的內(nèi)在價值，比如恒溫器能夠測量溫度并控制HVAC系統(tǒng)。但如今，AI拓展了設(shè)備的價值主張，使其價值還包括對能源管理等更高級別設(shè)備總價值=功能價值+AI貢獻(xiàn)價值-設(shè)備成本基于AI的生態(tài)系統(tǒng)能從互聯(lián)的傳感器和控制器中提取更多信息，有可能使每個參與設(shè)備的價值大幅超越其基本功能。然而，每個設(shè)備的AI貢獻(xiàn)價值會因使用案例和解決方案規(guī)模而異，所以AI并不能成為隨意提高設(shè)備價格的理由。功能價值仍然設(shè)定了客戶對成本的基本預(yù)期，因此，開發(fā)盈利的AIoT設(shè)備的關(guān)鍵在于盡可能高效地添加AI功能和生1最純粹的AIoT形式是指在設(shè)備上（即在邊緣）執(zhí)行AI，無需外部連接。維基百科，人工智能物聯(lián)網(wǎng)，2024年1月7日第2頁人工智能物聯(lián)網(wǎng)（AIoT將人工智能與現(xiàn)實(shí)世界相連2024年5月版權(quán)所有?2024MoorInsights&Strategy如需了解IoT設(shè)備特定AI使用案例的更多信息，請閱讀MoorInsights&Strategy（MI&S）恩智浦Matter系列第三篇論文《MatterforCEProductManufacturers》（面向CE產(chǎn)品制造商的Matter）。智能家居AI的例子包括能源管理、HVAC優(yōu)化、家庭安全、安防、健康與保健以及居家養(yǎng)老支持。這些先進(jìn)的、由AI驅(qū)動的應(yīng)用需要情境感知能力，即實(shí)時感知、理解和應(yīng)對復(fù)雜情況的能力。因此，AI應(yīng)用必須與家庭的多個系統(tǒng)相連接，如燈光、門窗、攝像頭、安全傳感器、HVAC、家電、AV設(shè)備、管道、灌溉系統(tǒng)、泳池、用連接需要在兩個方面進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化——設(shè)備網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用層。讓我們以消費(fèi)電子行業(yè)為例來看AIoT重新定義設(shè)備連接性AI的爆發(fā)式增長促使聯(lián)網(wǎng)設(shè)備制造商來滿足IoT產(chǎn)品快速增長的需求，這些產(chǎn)品能為基于AI的生態(tài)系統(tǒng)提供現(xiàn)實(shí)世界的輸入。從連接的角度來看，這需要1）標(biāo)準(zhǔn)的、廣泛可用的基于IP的網(wǎng)絡(luò)；（2）一個軟件應(yīng)用層，能在設(shè)備和應(yīng)用之間實(shí)現(xiàn)直接、安全的多廠商通信。這種對設(shè)備連接的新定義在垂直領(lǐng)域內(nèi)將消息分發(fā)與消息內(nèi)容相結(jié)合。連接的標(biāo)準(zhǔn)化可加速產(chǎn)品開發(fā)、簡化設(shè)備安裝并降低產(chǎn)品總成本。消息內(nèi)容的標(biāo)準(zhǔn)化則通過實(shí)現(xiàn)與多個應(yīng)用和生接下來兩個部分將探討利用極少的IP網(wǎng)絡(luò)以及特定領(lǐng)域應(yīng)用層來打造面向大眾市場的AIoT產(chǎn)全球有數(shù)百種各具特色的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)——有線、無LP-WAN、蜂窩網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)等等，連接著數(shù)十億臺設(shè)備。這些網(wǎng)絡(luò)在過去30年中不斷發(fā)展演變，每一種都有其令人信服的應(yīng)用場景和商業(yè)模式。起初，網(wǎng)絡(luò)的快速創(chuàng)新讓嵌入式設(shè)備制造商能夠基于能效、覆蓋范圍、mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、安全性、易用性、設(shè)備功能、成本和產(chǎn)品兼容性等方面來打造差異化產(chǎn)品，而無需等待繁瑣復(fù)雜的全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化流程。然而等待是值得的。如今，少數(shù)幾個行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)涵蓋了所有相關(guān)的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)特性和功能。設(shè)備連接第3頁人工智能物聯(lián)網(wǎng)（AIoT將人工智能與現(xiàn)實(shí)世界相連2024年5月版權(quán)所有?2024MoorInsights&Strategy的快速創(chuàng)新階段已經(jīng)結(jié)束。我們現(xiàn)在處于融合階段，而且已經(jīng)到了這樣一個階段：大多數(shù)專產(chǎn)品公司現(xiàn)在可以從極少的關(guān)鍵設(shè)備網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行選擇。四種局域網(wǎng)加上蜂窩網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)?標(biāo)準(zhǔn)局域設(shè)備網(wǎng)絡(luò)oWi-Fi——無線oThread——無線低功耗mesh網(wǎng)絡(luò)?標(biāo)準(zhǔn)廣域設(shè)備網(wǎng)絡(luò)?專用設(shè)備網(wǎng)絡(luò)o一些示例：Zigbee、Z-Wave、pre-IPKNX和BACnet七種基于標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)（LP-WAN是特例，下文會提及）利用互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議可支持大多數(shù)主流AIoT應(yīng)用場景，而且除蜂窩網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)外，所有無線網(wǎng)絡(luò)都使用免授權(quán)無線電頻譜。以太網(wǎng)、Wi-Fi和低功耗藍(lán)牙已融入我們的日常生活，無需過多介紹。Thread同樣無處不在，但大多數(shù)消費(fèi)者可能已經(jīng)習(xí)以為常。過去幾年里，智能音箱等面向大眾市場的設(shè)備已具備Thread連接能力，許多新款智能手機(jī)也支持Thread，因此很多家庭其實(shí)已經(jīng)在使用這項技術(shù)了。以太網(wǎng)和Wi-Fi可滿足有線和無線的高帶寬應(yīng)用場景需求，Thread能為受電力限制的設(shè)備提供mesh網(wǎng)絡(luò)連接，而低功耗藍(lán)牙則適用于設(shè)備設(shè)置和直接控制等點(diǎn)對點(diǎn)任務(wù)的連接。第4頁人工智能物聯(lián)網(wǎng)（AIoT將人工智能與現(xiàn)實(shí)世界相連2024年5月版權(quán)所有?2024MoorInsights&Strategy這三種無線網(wǎng)絡(luò)的組合幾乎能滿足所有家用IoT產(chǎn)品的技術(shù)連接需求，許多商用和工業(yè)IoT產(chǎn)品也會使用Wi-Fi。盡管Thread在商業(yè)應(yīng)用場景中的效果還有待驗證，但ThreadGroup的路線圖中包含了可實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模部署的增強(qiáng)功能。在對高效的基于IP的mesh網(wǎng)絡(luò)連接的強(qiáng)勁需求推動下，Thread已經(jīng)開始進(jìn)入商業(yè)環(huán)境，而且這一趨勢在未來幾年可能會加速發(fā)展。Zigbee等低功耗mesh網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)存在了數(shù)十年，并且有大量的存量設(shè)備，那為什么還要選擇Thread呢？Thread從一開始就是為IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的，它能像Wi-Fi一樣傳輸相同的信息，但基于低功耗mesh網(wǎng)絡(luò)。簡單的、基于標(biāo)準(zhǔn)的Thread邊界路由器可以將任何Thread設(shè)備連接到任何IP骨干網(wǎng)絡(luò)，無需進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，也不需要網(wǎng)關(guān)或集線器。此外，Thread與Zigbee一樣，使用相同的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)802.15.4無線電子系統(tǒng)，因此多家供應(yīng)商都能輕松提供相關(guān)的無線電芯片。展望未來，Thread是實(shí)現(xiàn)安全、可靠、低功耗mesh網(wǎng)絡(luò)連接的最佳利用Wi-Fi、Thread和低功耗藍(lán)牙來構(gòu)建IoT產(chǎn)品既簡單又經(jīng)濟(jì)。芯片廠商將這三種無線電通信功能集成在單個芯片上，并配備統(tǒng)一的軟件協(xié)議棧。恩智浦的“三頻無線”技術(shù)通過以下方式將產(chǎn)品集成成本降至最低1）降低設(shè)備復(fù)雜性2）無需進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧軟件開發(fā)3）解決了共享同一頻段（2.4GHz）的多無線產(chǎn)品固有且棘手的共存問題。恩智浦將“三頻無線”技術(shù)與應(yīng)用微控制器相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了低功耗單芯片產(chǎn)品。微處理器（Linux）產(chǎn)品需要更高的配置靈活性，因此恩智浦也將“三頻無線”技術(shù)封裝成獨(dú)立芯片。無論哪種局域設(shè)備網(wǎng)絡(luò)使用基于標(biāo)準(zhǔn)、現(xiàn)成的單芯片（或雙芯片）無線電，在免授權(quán)頻譜下運(yùn)行，可第5頁人工智能物聯(lián)網(wǎng)（AIoT將人工智能與現(xiàn)實(shí)世界相連2024年5月版權(quán)所有?2024MoorInsights&Strategy?移動性——廣域設(shè)備網(wǎng)絡(luò)為需要移動性的應(yīng)用提供支持，如汽車、貨運(yùn)、交通、航?偏遠(yuǎn)地區(qū)——在固定寬帶無法覆蓋的地方，蜂窩網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星服務(wù)可填補(bǔ)連接空白。相關(guān)應(yīng)用包括農(nóng)業(yè)、建筑、戶外設(shè)備、智慧城市、公用事業(yè)和環(huán)境監(jiān)測等。對于一些低帶寬需求的場景，可以使用成本更低的LP-WAN技術(shù)，如LoRaWA?高連接密度——5G網(wǎng)絡(luò)每平方公里可支持多達(dá)一百萬個連接。在體育場館等場所，5G既能連接數(shù)萬名移動用戶，又能同時連接照明、安保、安全系統(tǒng)和標(biāo)識牌等設(shè)備。?可控服務(wù)質(zhì)量（QoS）——蜂窩網(wǎng)絡(luò)，尤其是5G網(wǎng)絡(luò)，能為對服務(wù)質(zhì)量（帶寬和延遲）有嚴(yán)格要求的應(yīng)用提供可預(yù)測的性能。而對于Wi-Fi的QoS控制，安裝人員通常采用超額配置接入點(diǎn)和限制用戶接入的方式，即部署足夠多的接入點(diǎn)，以確保在最壞情況下也能有可接受的性能。這在大多數(shù)消費(fèi)和工業(yè)場景中可行，但對于關(guān)鍵基?高安全性——自20世紀(jì)90年代初以來，SIM卡就為移動設(shè)備提供了安全保障。如今，超過70億臺設(shè)備使用基于SIM卡的安全機(jī)制。對于AIoT設(shè)備，同樣的安全元件和支持智能手機(jī)的可擴(kuò)展基礎(chǔ)設(shè)施能在關(guān)鍵領(lǐng)域提供高級別的鏈路安全，如臨床醫(yī)療設(shè)備、重工業(yè)和關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施等。不過，所有應(yīng)用都應(yīng)在每個網(wǎng)絡(luò)鏈路（蜂窩網(wǎng)絡(luò)、以太網(wǎng)、Wi-Fi或Thread）之上添加端到端的安全層。關(guān)于Matter標(biāo)準(zhǔn)如何利用該?長距離——諸如LoRaWAN這樣的LP-WAN技術(shù)能以低帶寬、低功耗實(shí)現(xiàn)驚人的長距離連接。這些專用網(wǎng)絡(luò)使用免授權(quán)頻譜，開發(fā)簡單、部署容易、運(yùn)營成本低且有一定的安全性。應(yīng)用場景包括公用事業(yè)計量、智慧城市、停車管理、環(huán)境監(jiān)測、寵物追蹤和農(nóng)業(yè)等。雖然LoRaWAN可以承載IP協(xié)議，但其帶寬很低且簡，無法直接與Wi-Fi、Thread或其他IP網(wǎng)絡(luò)互操作。不過，網(wǎng)關(guān)可以將高度壓縮如本節(jié)開頭段落所述，IoT連接架構(gòu)極為多樣。數(shù)十億臺設(shè)備使用著數(shù)百種不同的IoT網(wǎng)絡(luò)及第6頁人工智能物聯(lián)網(wǎng)（AIoT將人工智能與現(xiàn)實(shí)世界相連2024年5月版權(quán)所有?2024MoorInsights&Strategy其變體。擁有大量已安裝設(shè)備的產(chǎn)品公司通常不愿從這些專用連接方案轉(zhuǎn)向標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)上的互然而，出于以下三個原因，向互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議過渡具有很好的商業(yè)意義。首先，基于IP的產(chǎn)品可以與許多其他設(shè)備和應(yīng)用程序連接，包括高價值的、由AI增強(qiáng)的生態(tài)系統(tǒng)。梅特卡夫定律2 告訴我們，網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)價值與連接設(shè)備數(shù)量的平方成正比，因此與更大的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行互操作可以增加產(chǎn)品價值，或許不會達(dá)到n2的增長，但肯定會實(shí)現(xiàn)超線性增長。其次，基于標(biāo)準(zhǔn) 基于IP技術(shù)打造新產(chǎn)品并不意味著要拋棄使用專用的、非IP網(wǎng)絡(luò)的客戶和產(chǎn)品。具備協(xié)議轉(zhuǎn)換功能的網(wǎng)橋和網(wǎng)關(guān)可以讓基于IP的設(shè)備和非IP設(shè)備共存，從而保護(hù)客戶在舊有連接方式上的投資。例如，Matter規(guī)范定義了能夠在Matter消息和命令與非IP等效消息和命令之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換的網(wǎng)橋。Matter是一項面向消費(fèi)者的標(biāo)準(zhǔn)，但其他應(yīng)用領(lǐng)域也可以定義類似的協(xié)議互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）使消息能夠在承載IP的網(wǎng)絡(luò)上傳輸，而無需經(jīng)過集線器、網(wǎng)關(guān)或協(xié)議轉(zhuǎn)換器。因此，應(yīng)用可以使用相同（或相似）的消息有效負(fù)載與通過Wi-Fi、Thread、衛(wèi)星或蜂窩網(wǎng)絡(luò)連接的IoT設(shè)備進(jìn)行通信?；贗P的通信鏈路是實(shí)現(xiàn)設(shè)備連接標(biāo)準(zhǔn)化的首要條件。第二個條件是一個應(yīng)用層—同一種通用語言—同一種設(shè)備語言，用于IP網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)南⒂行?yīng)用層可在任何IP網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)安全、私密的端到端通信。由于網(wǎng)絡(luò)流量很容易被“竊聽”，所以應(yīng)用層需要額外的安全防護(hù)措施。Wi-Fi和Thread網(wǎng)絡(luò)能防止外部訪問，但消息有效負(fù)2梅特卡夫定律-/wiki/Metcalfe%27s_law第7頁人工智能物聯(lián)網(wǎng)（AIoT將人工智能與現(xiàn)實(shí)世界相連2024年5月版權(quán)所有?2024MoorInsights&Strategy載對所有已連接設(shè)備都是可見的。同樣，以太網(wǎng)消息對于任何接入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備來說也是公開的。應(yīng)用層會對設(shè)備和應(yīng)用之間的消息進(jìn)行加密，這樣網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)就無法讀取這些消聯(lián)網(wǎng)流量（如網(wǎng)頁）的安全。Matter等IoT應(yīng)用層也具有相同的功能，能在任何網(wǎng)絡(luò)（或網(wǎng)絡(luò)組合）上實(shí)現(xiàn)私密、安全的端到端通信，而且很多都和您的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器一樣，采用了除了提供網(wǎng)絡(luò)安全保障外，應(yīng)用層還擁有同一種通用語言——同一定應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用與設(shè)備之間的通信方式。對于消費(fèi)類應(yīng)用而言，像“打開燈”這樣的指令下一節(jié)將介紹Matter為智能家居領(lǐng)域定義了一個應(yīng)用層。而商業(yè)建筑、醫(yī)療保健、零售、農(nóng)業(yè)或智慧城市等其他領(lǐng)域的應(yīng)用層則有獨(dú)特的設(shè)備定義、屬性和安全架構(gòu)。下面我們先介紹一下Matter，然后再看看如何將相同的概念應(yīng)用到其他領(lǐng)域。Matter——智能家居的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用層Matter是連接標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟（CSA）推出的全新智能家居連接標(biāo)準(zhǔn)。它是一種典型的應(yīng)用層例子，能在以太網(wǎng)、Wi-Fi和Thread等IPLAN網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)設(shè)備安全、隱私和消息語義的標(biāo)準(zhǔn)化。本節(jié)將簡要介紹Matter，并探討其作為AIoT應(yīng)用層的關(guān)鍵特性。Matter簡介Matter的主要目標(biāo)是統(tǒng)一消費(fèi)類設(shè)備網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議，這樣任何制造商生產(chǎn)的認(rèn)證產(chǎn)品都能通過現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)現(xiàn)無縫互操作。如需詳細(xì)了解該標(biāo)準(zhǔn)，請參考恩智浦Matter系列第8頁人工智能物聯(lián)網(wǎng)（AIoT將人工智能與現(xiàn)實(shí)世界相連2024年5月版權(quán)所有?2024MoorInsights&Strategy?Matter——讓智能家居更智能——Matter簡介?Matter——讓智能家居更安全——深入探究Matter的安全模型?面向CE制造商的Matter——從CE制造商的角度對Matter行業(yè)影響的戰(zhàn)略分析Matter標(biāo)準(zhǔn)推出至今已有一年多時間，在撰寫本文時已發(fā)布到第三個版本。它得到了各大CE品牌的大力支持，成員數(shù)量顯著增長，已有超過1200款認(rèn)證產(chǎn)品，涵蓋的設(shè)備類型也在不斷增加3。Matter的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)無縫互操作性，這需要網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化，但這其實(shí)相對容易做到。Matter使用了以太網(wǎng)、Wi-Fi和Thread這些應(yīng)用最為廣泛的IP網(wǎng)絡(luò)。真正的難點(diǎn)在Matter作為AIoT應(yīng)用層Matter定義了一個應(yīng)用層——位于網(wǎng)絡(luò)層傳輸之上的一種連接“fabric”。Matterfabric1.安全和隱私——用于確保設(shè)備可信、管理安全的設(shè)備連接，以及對所有消息進(jìn)行端2.語義（數(shù)據(jù)模型）——一種在該fabric上實(shí)現(xiàn)高效設(shè)備通信的通用語言Matter是一種虛擬的設(shè)備連接延伸——構(gòu)建于基于物理IP的網(wǎng)絡(luò)之上的fabric。Matter協(xié)議對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行身份驗證和授權(quán)，創(chuàng)建并管理安全fabric，同時定義在該fabric內(nèi)傳輸?shù)腗atter安全和隱私我們的白皮書《Matter——讓智能家居更安全》詳細(xì)介紹了信任和安全方面的內(nèi)容，下面簡單概述一下Matter如何將新設(shè)備添加到家庭網(wǎng)絡(luò)中。首先，Matter會檢查設(shè)備的來源，以確認(rèn)其已通過認(rèn)證且值得信賴。接著，Matter會啟動用戶友好的設(shè)置流程來安裝和配置3Matter1.2發(fā)布博客——連接標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟，2023年10月23日/newsroom/matter-1-2-arrives-with-nine-new-device-types-improvements-across-the-board/第9頁人工智能物聯(lián)網(wǎng)（AIoT將人工智能與現(xiàn)實(shí)世界相連2024年5月版權(quán)所有?2024MoorInsights&Strategy設(shè)備，通常只需在智能手機(jī)上點(diǎn)擊一下，然后通過臨時的低功耗藍(lán)牙（BluetoothLE）設(shè)備連接進(jìn)行自動配置會話。最后，Matter通過交換密鑰讓設(shè)備入網(wǎng)，這些密鑰會對所有設(shè)備Matter語義Matter的數(shù)據(jù)模型定義了一種用于設(shè)備通信的“語言”。這種標(biāo)準(zhǔn)語言確保了諸如開啟、關(guān)閉、亮度、溫度以及顏色等功能控制和傳感器值在所有設(shè)備上都具有相同的含義。最終形成一個全面且不斷擴(kuò)充的字典，用于基于IP網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備通信，并明確規(guī)定每種受支持設(shè)備類無處不在的設(shè)備連接時代已然來臨。借助Matter，制造商可以任意組合使用標(biāo)準(zhǔn)化且廣泛普及的IP網(wǎng)絡(luò)，如以太網(wǎng)、Wi-Fi和Thread，還能利用低功耗藍(lán)牙進(jìn)行設(shè)備設(shè)置。其他IP網(wǎng)絡(luò)（如蜂窩網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)）能夠為家庭以外的場景以及其他垂直領(lǐng)域提供新的應(yīng)用場景支Matter定義了一個應(yīng)用層，旨在為智能家居應(yīng)用實(shí)現(xiàn)協(xié)議、安全和語義的標(biāo)準(zhǔn)化，相同的Matter垂直市場——家庭之外的應(yīng)用連接標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟（CSA）開發(fā)了Matter作為應(yīng)用層，旨在為住宅環(huán)境中的CE產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、Matter應(yīng)用層的需求正在不斷增加。Matter適用于哪些場景？哪些場景又不適用？應(yīng)用層Matter在非住宅應(yīng)用場景中的應(yīng)用作為一項智能家居標(biāo)準(zhǔn)，Matter并未直接涵蓋商業(yè)建筑、零售、制造、醫(yī)療保健和農(nóng)業(yè)等其他產(chǎn)品領(lǐng)域。但對于一些具有類似住宅特征的商業(yè)應(yīng)用場景，Matter產(chǎn)品已然適用。例如，對于使用住宅類設(shè)備的中小型企業(yè)來說，Matter非常適合用于照明和HVAC控制。不過，至少就目前而言，大型商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用超出了Matter的適用范圍。第10頁人工智能物聯(lián)網(wǎng)（AIoT將人工智能與現(xiàn)實(shí)世界相連2024年5月版權(quán)所有?2024MoorInsights&Strategy我們預(yù)計Matter的應(yīng)用范圍有可能會擴(kuò)展到某些商業(yè)應(yīng)用場景。在Wi-Fi發(fā)展初期，許多企業(yè)認(rèn)為這項技術(shù)不適用于商業(yè)用途，主要原因是其安全性較差。2003年，Wi-Fi聯(lián)盟通過推出WPA協(xié)議解決了安全問題后，Wi-Fi迅速在商業(yè)環(huán)境中普及開來。我們相信Matter最終也會有類似的發(fā)展軌跡，未來版本可能會增加一些對企業(yè)友好的功能。隨著Matter的應(yīng)用加速普及，我們預(yù)計CSA將繼續(xù)聚焦于住宅應(yīng)用場景。然而，就像當(dāng)初促使企業(yè)采用Wi-Fi的市場驅(qū)動力一樣，如今這些相同的市場力量也會促使商業(yè)客戶在那些Matter可能適用的非住宅垂直領(lǐng)域部署Matter或其變體標(biāo)準(zhǔn)。本文闡述在AI的推動下，制造數(shù)十億臺AIoT設(shè)備蘊(yùn)含著巨大的商業(yè)機(jī)遇。這些設(shè)備能在免授權(quán)頻譜的標(biāo)準(zhǔn)LAN網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行，并能與支持AI的應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)自然連接。所有硬件、網(wǎng)絡(luò)和軟件組件都基于標(biāo)準(zhǔn)，而且是現(xiàn)成的，幾乎不需要進(jìn)行系統(tǒng)定制，因此規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益顯著。Matter就是一個典型例子，它適用于智能家居領(lǐng)域以及其他類似的行業(yè)。隨著Matter（和Thread）技術(shù)的成熟，適用的“類似特征”范圍也在擴(kuò)大。不過，LAN網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性以及類似Matter的應(yīng)用層存在一些根本局限，到了一定程度，企業(yè)就無法使用這些技術(shù)進(jìn)行部署，只能轉(zhuǎn)而選擇需要授權(quán)的連接解決方案。接下來，我們將探討免授權(quán)連接在企業(yè)應(yīng)用表1：消費(fèi)者與企業(yè)設(shè)備連接頻譜免授權(quán)（ISM頻段）免授權(quán)和授權(quán)基礎(chǔ)設(shè)施成本超低投資（現(xiàn)成）高投資QoS、性能不可控-超額配置的mesh網(wǎng)絡(luò)可控-端到端QoS用戶身份驗證主要用戶；共享的網(wǎng)絡(luò)PW個人用戶和團(tuán)體多站點(diǎn)無要求通常需要；不受Matter影響管理方式用戶自主管理、自助式服務(wù)、自動化管理IT管理；企業(yè)工具自動化系統(tǒng)云服務(wù)提供商生態(tài)系統(tǒng)工業(yè)應(yīng)用（工業(yè)4.0）設(shè)備信任大眾市場，隱式信任定制化，顯式信任資料來源：MoorInsights&Strategy第11頁人工智能物聯(lián)網(wǎng)（AIoT將人版權(quán)所有?2024MoorInsights&Strategy企業(yè)通常不愿考慮使用免授權(quán)頻譜的無線設(shè)備連接方案，這是因為他們對技術(shù)限制存在先入為主的觀念，同時也考慮到是否有辦法克服這些限制、平臺的可用性以及成本等因素。表1對比了消費(fèi)者和企業(yè)在連接IoT設(shè)備時所考慮的八個方面。前五個方面（綠色高亮）有切實(shí)這種對比十分微妙，因此在將這些準(zhǔn)則應(yīng)用于特定的企業(yè)用例之前，請仔細(xì)閱讀以下注釋并自行開展研究。本分析以Matter標(biāo)準(zhǔn)作為“類Matter”解決方案的代表，這類解決方案的?頻譜——家庭網(wǎng)絡(luò)使用共享的、免授權(quán)的工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療（ISM）頻段。Thread、藍(lán)牙和Wi-Fi使用2.4GHz頻段，Wi-Fi還可以使用5GHz、6GHz和900MHz頻段。20多年來，企業(yè)在將有線網(wǎng)絡(luò)用于大規(guī)模、關(guān)鍵任務(wù)的運(yùn)營基礎(chǔ)設(shè)施的同時，一直使用Wi-Fi來實(shí)現(xiàn)移動設(shè)備連接等商業(yè)應(yīng)用。無線網(wǎng)絡(luò)具有顯著的成本和靈活性優(yōu)勢，因此許多企業(yè)正積極轉(zhuǎn)向使用授權(quán)頻譜（即專用5G），以滿足對QoS和可靠性的嚴(yán)格要求。不過，Wi-Fi6和Wi-Fi7消除了許多阻礙免授權(quán)無線技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的信道容量和速度限制。工業(yè)IoT應(yīng)用將根據(jù)技術(shù)要求、客戶偏好和成本效益分析，混?基礎(chǔ)設(shè)施成本——家庭和小企業(yè)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備必須簡單且價格低廉，因為消費(fèi)者不愿在基礎(chǔ)設(shè)施上投入太多。大多數(shù)消費(fèi)者只是插上路由器，然后期望一切正常運(yùn)行。企業(yè)會專業(yè)安裝工業(yè)級Wi-Fi設(shè)備，但與專用5G等授權(quán)頻譜替代方案相比，其?QoS、性能——消費(fèi)者的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)通常只有一個路由器，且離路由器越遠(yuǎn)，性能越差。像視頻流這樣耗帶寬的應(yīng)用需要高性能的全屋覆蓋，因此路由器制造商正在采用Wi-Fi6和Wi-Fi7中的新頻譜（6GHz以避免干擾和創(chuàng)建由擴(kuò)展設(shè)備組成的mesh網(wǎng)絡(luò)。MI&S預(yù)計，隨著mesh網(wǎng)絡(luò)設(shè)備價格下降，這一趨勢將加速發(fā)展，因此“超額配置的mesh”網(wǎng)絡(luò)將顯著提升家庭網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍和帶寬。Thread網(wǎng)絡(luò)本身就具有mesh拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因此隨著Thread設(shè)備數(shù)量的增加，全屋覆蓋也會得到改善。另一方面，企業(yè)不會讓QoS順其自然。IT人員會對QoS進(jìn)行測量，并保證Wi-Fi覆蓋范圍、數(shù)據(jù)包丟失率、延遲和可靠性。對于大多數(shù)商業(yè)應(yīng)用來說，性能并不是一個實(shí)際的障礙，特別是在使用Wi-Fi6和Wi-Fi7的情況下。第12頁人工智能物聯(lián)網(wǎng)（AIoT將人工智能與現(xiàn)實(shí)世界相連2024年5月版權(quán)所有?2024MoorInsights&Strategy?用戶身份驗證——對于智能家居而言，Matter的安全模型簡單、精妙，是為消費(fèi)者設(shè)計的。用戶通過Alexa、Google或HomeKit等家庭自動化生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行身份驗證，該生態(tài)系統(tǒng)會按照用戶的指示安裝和管理設(shè)備。企業(yè)已經(jīng)在使用基于角色的用戶認(rèn)證來控制對Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的訪問（即WPA2-Enterprise）。Matter或類Matter應(yīng)用層可以將設(shè)備連接到應(yīng)用領(lǐng)域?？刂圃擃I(lǐng)域需要用戶認(rèn)證，但單個Matter設(shè)備則不需要。企業(yè)可以通過為每個領(lǐng)域定義一個單一的“Matter管理員”角色，直接使用Matter標(biāo)準(zhǔn)。?多站點(diǎn)——雖然Matter規(guī)范并未涉及跨多個物理位置的網(wǎng)絡(luò)管理，但每個Matter實(shí)例（fabric）都是獨(dú)立的。因此，管理多個fabric主要是自動化生態(tài)系統(tǒng)（或企業(yè)領(lǐng)域）的功能。像多戶住宅這樣的應(yīng)用場景屬于生態(tài)系統(tǒng)級別的功能，不一定需要對Matter規(guī)范進(jìn)行大幅修改。每個住宅單元可以有獨(dú)立的fabric，自動化生態(tài)系統(tǒng)可以獨(dú)立管理每個fabric。多戶住宅將是一種新型的生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)用。?管理方式——大多數(shù)消費(fèi)者只是設(shè)置Wi-Fi的SSID和密碼，有些消費(fèi)者甚至連這一步都不做。企業(yè)則由IT人員使用網(wǎng)絡(luò)管理工具對所有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)控和管理。為了滿足這一需求，Matter和Thread需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理擴(kuò)展和其他改進(jìn)，但目前還看不?自動化系統(tǒng)——對于消費(fèi)者而言，GoogleHome、AmazonAlexa、AppleHomeKit和SamsungSmartThings等應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)提供了家庭自動化、環(huán)境交互功能，最終還能實(shí)現(xiàn)自主運(yùn)行，讓智能家居真正“智能”起來。企業(yè)和工業(yè)自動化應(yīng)用是針對每個場景定制的，需要進(jìn)行大量的定制化操作，因此每個客戶不是只有少數(shù)幾個生態(tài)系統(tǒng)，而是可能有幾十個甚至上百個。目前，Matter的多生態(tài)系統(tǒng)（多管理員）功能僅適用于少數(shù)消費(fèi)級生態(tài)系統(tǒng)，難以進(jìn)行大規(guī)模擴(kuò)展，因此，這?設(shè)備信任——有關(guān)Matter的設(shè)備信任架構(gòu)的完整討論，請參閱白皮書《Matter——讓智能家居更安全》，以下是設(shè)備認(rèn)證過程的簡要總結(jié)。CSA會對所有產(chǎn)品進(jìn)行認(rèn)證，以驗證其是否符合規(guī)范并確認(rèn)其互操作性。在產(chǎn)品安裝過程中，Matter會檢查每個制造設(shè)備中的唯一認(rèn)證證書，以確認(rèn)該設(shè)備已通過CSA認(rèn)證，并且是由值得信賴的制造商生產(chǎn)的。這是一種隱式信任模型——對CSA認(rèn)證證書和產(chǎn)品認(rèn)證證書頒發(fā)機(jī)構(gòu)的信任意味著對設(shè)備的信任。隱式信任模型非常適合大規(guī)模生產(chǎn)的消費(fèi)電子產(chǎn)品，但不適用于涉及多個環(huán)節(jié)、對設(shè)備硬件和軟件進(jìn)行定制的復(fù)雜工業(yè)供應(yīng)鏈。第13頁人工智能物聯(lián)網(wǎng)（AIoT將人工智能與現(xiàn)實(shí)世界相連2024年5月版權(quán)所有?2024MoorInsights&Strategy為了解決這個問題，Matter需要為企業(yè)提供一種顯式的設(shè)備信任模型和一套新的安裝程序。其中一種信任模型是FIDO設(shè)備接入（FDO）4，這是FIDO聯(lián)盟推出的一項標(biāo)準(zhǔn)，用于在制造后明確分配設(shè)備所有權(quán)。具有多階段供應(yīng)鏈的企業(yè)級Matter設(shè)備無論應(yīng)用領(lǐng)域如何，還有另外兩種部署情況對于免授權(quán)頻譜網(wǎng)絡(luò)來說是無法克服的障礙，即移動性和偏遠(yuǎn)地區(qū)。這兩種情況需要使用蜂窩網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)或LP-WAN網(wǎng)絡(luò)。從理論上講，類Matter應(yīng)用層在蜂窩網(wǎng)絡(luò)或衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)上也能正常工作，但Matter的配置和部署功能需要進(jìn)行大幅修改。像LoRaWAN這樣的LP-WAN網(wǎng)絡(luò)在設(shè)備層面上沒有足夠的帶寬來支持Matter。不過，LoRaWAN網(wǎng)關(guān)可以像Matter橋接器支持舊協(xié)議那樣支持Matter，但這一結(jié)論IP網(wǎng)絡(luò)讓計算機(jī)走出了機(jī)房，蜂窩服務(wù)賦予了我們移動性，如今衛(wèi)星星座又有望實(shí)現(xiàn)全球覆蓋。不過，大部分無線互聯(lián)網(wǎng)流量仍通過免授權(quán)無線電頻譜傳輸，尤其是Wi-Fi，而且這種情況不太可能改變。隨著Wi-Fi6和Wi-Fi7性能的提升，以及低功耗設(shè)備向Thread靠攏，免授權(quán)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展有望進(jìn)一步加速。IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議使產(chǎn)品開發(fā)者能夠任意組合使用無線電技術(shù)，無論是免授權(quán)的（Wi-Fi、Thread、低功耗藍(lán)牙和LP-WAN）還是需要授權(quán)的（蜂窩網(wǎng)絡(luò)或衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)）。為特定垂直行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化基于IP的互操作性協(xié)議是下一步的發(fā)展方向，消費(fèi)電子制造商正憑借Matter標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)這一潮流。對于大多數(shù)產(chǎn)品而言，免授權(quán)網(wǎng)絡(luò)是成本最低且應(yīng)用最廣泛的選擇，將Wi-Fi、Thread和低功耗藍(lán)牙集成到IoT設(shè)備中也變得非常容易。例如，恩智浦的三頻無線芯片簡化了無線硬件和軟件開發(fā)流程，讓開發(fā)者能夠指定與現(xiàn)成平臺軟件無縫適配的芯片和芯片組—認(rèn)證簡便、無需頻譜授權(quán)、無需服務(wù)提供商且性能可預(yù)測。更低的成本、更好的性能以及基于IP的通用4FIDO設(shè)備接入——/intro-to-fido-device-onboard/第14頁人工智能物聯(lián)網(wǎng)（AIoT將人工智能與現(xiàn)實(shí)世界相連2024年5月版權(quán)所有?2024MoorInsights&Strategy多模態(tài)AI5、通用設(shè)備連接性和互操作性標(biāo)準(zhǔn)的綜合效應(yīng)形成了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)引力，為IoT發(fā)展創(chuàng)造了前所未有的有利環(huán)境。上文“專用設(shè)備網(wǎng)絡(luò)”部分提到的梅特卡夫定律表明，向網(wǎng)絡(luò)中添加節(jié)點(diǎn)會使網(wǎng)絡(luò)價值呈非線性增長。這種相輔相成的局面產(chǎn)生了飛輪效應(yīng)，將IoT的發(fā)圖1：AI-IoT飛輪AI-IoT飛輪數(shù)據(jù)需求資料來源：