En 2025, el mercado mundial de tecnología para el hogar inteligente tendrá un valor de 47.500 millones de dólares, con una tasa compuesta anual del 21,4% para 2034. Este aumento se debe en parte al hecho de que el estándar Mate permite la interoperabilidad de los dispositivos.
Master Standard comienza con el proyecto IP Connected Home (CHIP) en 2019, una alianza de empresas que trabajan juntas para construir una red doméstica inteligente de código abierto. El estándar se emitió con la versión 1.0 en 2022 y la versión 1.5 en noviembre de 2025. El principio clave es el compromiso de que los productos certificados por Mater puedan conectarse entre sí y con el Smart Home Hub fabricado por cualquier miembro de Mater-Alliance, incluidos Google, Amazon, Apple y Samsung.
Cada nueva versión del estándar admite más tipos de dispositivos, lo que permite la conectividad local a través de IPv6 y redes de bajo consumo y baja latencia sin la necesidad de una puerta de enlace en la nube.- g. La lista actual de dispositivos compatibles con Mater incluye luces y enchufes inteligentes, electrodomésticos, sensores, cortinas, unidades de aire acondicionado y bomba de calor, paneles solares, enrutadores Wi-Fi, parlantes y reproductores de video.
Los consumidores esperan una conectividad perfecta y un funcionamiento inmediato al agregar dichos dispositivos a su red doméstica inteligente. Para ello, los OEM deben integrar la arquitectura Matrix en sus productos desde el principio.
Composición del sistema material
Los dispositivos del Master Smart Home System pueden desempeñar una o más de las siguientes funciones: puertas de enlace, controladores, nodos de borde, nodos terminales y puentes. La puerta de enlace conecta el sistema a Internet y utiliza Wi-Fi para interactuar con controladores, nodos perimetrales y puentes. El controlador envía comandos al nodo de borde y al nodo terminal, mientras que el nodo de borde y el puente solo enrutan información entre el nodo y la puerta de enlace o controlador sin aplicar lógica.
Otro principio fundamental de la arquitectura Matrix es lograr una alta eficiencia energética a través de comunicación por radiofrecuencia (RF) de baja potencia. La conexión Bluetooth se utiliza para la puesta en marcha inicial de la red de acceso al dispositivo, pero la red en sí consta de otros protocolos que utilizan la misma banda de frecuencia. La red Master utiliza el protocolo Thread de bajo consumo para crear una red de malla de baja latencia y autorreparación. El puente actúa como traductor, conectando dispositivos que utilizan otros protocolos, como Zigbee, a la red (Figura 1).
Mapa esquemático de la red doméstica inteligente Master (haga clic para ampliar)
Figura 1: Master Smart Home Network incluye puerta de enlace (círculo azul), controlador (círculo azul claro), enrutador de borde de hilo (círculo rojo), puente (círculo morado), nodo de borde (círculo verde) y nodo terminal (círculo naranja). Fuente de la imagen: NXP)
Los dispositivos en la red Mater deben tener capacidades de comunicación inalámbrica (banda estrecha, Wi-Fi o ambas) y una computadora de chip único (MCU) para ejecutar aplicaciones, administrar la comunicación y garantizar la seguridad del dispositivo. La selección de protocolos de comunicación y especificaciones de MCU depende de la función de red del dispositivo, las características de consumo de energía y su uso para los consumidores. Por ejemplo, una bombilla inteligente como nodo terminal puede tener una estructura simple y solo puede recibir y ejecutar comandos de encendido/apagado, mientras que un enrutador es mucho más complejo.
Sistema inteligente de un solo chip para el hogar
El Thread Border Router debe equilibrar la eficiencia energética y la baja latencia deseada por la red Mate con la complejidad de administrar las comunicaciones Thread y Wi-Fi, la seguridad del dispositivo y la ejecución de aplicaciones. El RW61X Wi-Fi 6 Tri-Radio de NXP Semiconductor integra un núcleo de procesamiento en un chip, una radio Wi-Fi capaz de transmitir canales de 20 MHz en las bandas de 2,4 GHz y 5 GHz, una radio de banda estrecha para puesta en servicio y redes de malla, y un enclave seguro para administrar claves de dispositivos y configuraciones de confianza, que requiere solo 3,3 V de alimentación externa para funcionar (Figura 2).
NXP RW61X Wi-Fi 6 Tri-Radio funciona en dos imágenes de banda de radio Wi-Fi
Figura 2: RW61X Wi-Fi 6 Tri-Radio utiliza una fuente de alimentación externa de 3,3 V para operar dos bandas de radio Wi-Fi, una radio local de banda estrecha, una MCU de 260 MHz y funciones de seguridad integradas. Fuente de la imagen: NXP)
El subsistema MCU del RW61X adopta un kernel Arm® Cortex®-M33 de 260 MHz con TrustZone™-M Hardware Secure y memoria estática de acceso aleatorio (SRAM) de 1,2 MB. La MCU puede comunicarse con el equipo a través de una interfaz periférica en serie (SPI) y un transceptor asíncrono universal (UART), comunicarse con el sensor a través de una interfaz de bus de circuito integrado (I ² C) y comunicarse con el equipo de entrada de audio a través de una interfaz de bus de audio integrado de circuito integrado (I ² S). El Precise Time Protocol (PTP) permite la sincronización de la red a través de la capa física (PHY) del módulo Ethernet del chip de 100 Mbps.
El chip RW61X admite Mat-Wi-Fi basado en Wi-Fi 6 para mejorar el rendimiento de la red y la eficiencia energética. El amplificador de potencia de RF (PA) y el amplificador de bajo ruido (LNA) integrados en el RW61X combinan 125 mW de potencia de transmisión para garantizar una comunicación estable. El acceso protegido Wi-Fi (WPA) de clase 3 proporciona cifrado y seguridad.
Estos chips también pueden admitir Mater-over - THREAD a través de Bluetooth de baja potencia o IEEE 802.15.4. También cuentan con certificación Bluetooth 5.2 y 5.4 y admiten una variedad de modos operativos de Bluetooth, incluido el modo de alta velocidad de 2 Mbps, el modo remoto para transmitir datos a velocidades más bajas a distancias más largas a través de PHY codificado y el modo de extensión de transmisión. En el modo de expansión de transmisión, el equipo puede transmitir paquetes de datos más grandes y se pueden encontrar más fácilmente. Este módulo de radio de banda estrecha también utiliza RF PA y LNA para lograr una potencia de transmisión de 32 mW.
En los chips RW61X, la seguridad, una parte importante del ecosistema Material Smart Home, se gestiona a través del enclave EdgeLock Secure. Este hardware a prueba de manipulaciones autentica el dispositivo con su certificado, clave de cifrado e identidad para establecer una raíz.- g. El arranque de seguridad, la protección de depuración y actualización, el cifrado de hardware y las funciones físicas de no clonación (PUF) ayudan a que los chips RW61X cumplan con los requisitos del Nivel 3 de Garantía del Estándar de Evaluación de Seguridad de la Plataforma de Internet de las Cosas (Nivel 3 de Garantía y Marco de Certificación de Nivel 3 de Arquitectura de Seguridad de Plataforma (PSA).