隨著Matter協議的推出，對智能家居設備支持多個網絡的需求變得更加重要。Matter統一應用層可實現跨品牌、跨生態合作體系的互操作性，通過構建互聯網協議基礎，致力于實現安全的互操作性，同時與現有的數百萬智能家居設備共存。

智能家居網絡通常由多種技術組成，如下圖所示。例如，網絡中可能包含使用Zigbee或Matter over Thread技術的電池供電或功耗敏感的設備，以及使用Matter over Wi-Fi技術的更高級或持續供電設備。

智能家居網絡和雙PAN用例描述

恩智浦Matter解決方案，助力實現智能自動化家居轉型。

在這種網絡拓撲中，至少需要一個中央設備來管理和連接各設備，以確保生態合作體系的共存。網關/集線器通常用來執行這些任務，并且必須在智能家居本地網絡中承擔多重角色：Zigbee協調器、Thread邊界路由器、Matter控制器和Zigbee到Matter橋。

雙PAN用例包括：

遷移到Matter或添加對Matter的支持，同時繼續支持基于Zigbee的設備。

構建一個能夠管理多種無線協議的網關/集線器，例如運行Matter、Thread邊界路由器和Zigbee的網關/集線器。

雙PAN設計考慮要素

雙PAN功能允許設備同時參與兩個IEEE 802.15.4個人網絡。此功能能夠使Matter與現有市場設備實現互操作性，并實現更智能的自動化。例如，在能源需求高峰期，自動調光、關閉或暫停電器。

針對特定用例，確定實現雙PAN的最佳方法需要評估相關需求和劃分優先級。這些因素包括：

服務質量/網絡性能

設備在每個網絡中的角色

每個網絡的所有權和控制權

系統成本

恩智浦對兩種架構進行了廣泛的測試，以提供背景信息和數據，幫助做出設計決策。評估的兩種架構如下圖所示。請注意，根據生態合作體系的配置和限制，圖中的射頻信道A和B可能相同，也可能不同。

雙PAN架構，單無線解決方案和雙無線解決方案

在定義這些架構后，恩智浦創建了兩種配置以執行測試。

1

單無線解決方案

i.MX Linux主機

MCX W71 (Thread和Zigbee)

2

雙無線解決方案

i.MX Linux主機

K32W0 (Zigbee) + IW612 (Thread)

了解詳細的測試設置、測試過程、收集的數據以及關鍵要點等信息，請參閱產品應用筆記。

雙PAN實現和測試數據

如前所述，每個設備在網絡中的角色都影響雙PAN的結果。這些設備可以是休眠設備或市電供電的設備 (無線單元始終處于接收狀態)，網絡可以使用相同或不同的射頻信道。雙PAN用例通常涉及兩個路由 (始終開啟) 設備。

恩智浦針對每個無線單元和射頻信道組合的雙PAN測試結果

通過單個無線單元，可以在物理層面同時在兩個不同射頻信道上接收和發送數據。

無線單元必須在射頻信道之間切換以進行通信。

當調諧到一個信道時，另一個信道將無法接收或發送數據。

在無需“始終接收”的情況下，例如網絡中的休眠設備，這可能是有效的。

使用單個無線單元更容易實現同一射頻信道的并發接收和發送。

無線單元保持調諧狀態，并根據其能力處理兩個不同的PAN ID。

恩智浦為此測試提供的解決方案都具備硬件功能，可以在無軟件干預的情況下實現多個PAN ID的MAC過濾。

MCX W71：快速切換射頻信道、多個PAN ID過濾和MAC確認。

IW612：具有BLE和15.4的獨立接收路徑、多PAN ID過濾和MAC確認功能。

雙PAN部署要點

根據預期用例和需求優先級，雙PAN可以采用單無線或雙無線架構。這些需求包括服務質量 (網絡性能)、設備在每個網絡中的角色、每個網絡的所有權和控制權以及系統成本。總體而言，數據表明，在雙無線架構中，丟包率和延遲有了顯著改善，特別是在有效載荷更大和射頻活動增加的情況下。

單無線解決方案：成本低，靈活性也低

需要在同一信道或不同信道上在兩個PAN之間復用無線單元。

由于802.15.4在傳輸前會進行信道評估，因此在單個信道上的丟包概率較低。

當所有設備使用同一信道時，在密集環境中，單個信道可能會變得擁擠。

如果僅控制一個網絡，而第二個網絡由另一個實體 (例如智能家居平臺) 管理，則第二個網絡可能會更改其信道 (如Matter)。

由于PAN上下文切換的限制，射頻信道選擇的靈活性較低。

雙無線解決方案：性能高，靈活性強

設備能夠全天候接收數據包，每個射頻信道都有專用的接收路徑

無丟包

在單信道和不同信道場景中提供高性能，并在增加成本的情況下提供更大的靈活性

恩智浦全面的產品組合為各種雙PAN用例提供解決方案，以滿足不同的處理和網絡需求。下表列出了恩智浦針對每個應用和用例的系統級解決方案概覽。

▲恩智浦雙PAN解決方案

為自動化家居賦能

隨著Matter普及率的不斷增長，智能家居設備制造商必須能夠將智能家居轉變為智能自動化家居，并確保消費者的便捷體驗。這意味著需要對現有技術提供支持，特別是如今已經在數百萬家庭中使用的設備。

恩智浦了解創建這種無縫體驗的復雜性，并始終致力于提供量身定制的解決方案，以滿足本文和相關應用筆記中概述的關鍵技術要求。

本文作者

Sujata Neidig，在半導體行業擁有超過30年的經驗，目前擔任無線連接事業部市場營銷總監，負責推動物聯網連接的產品營銷和標準化工作。她還代表恩智浦在Thread計劃組和連接標準聯盟的董事會任職，并擔任Thread計劃組的市場營銷副總裁。她在得州奧斯汀市工作。