'Matter'를 통한 스마트 홈 상호 연결성 표준화

전자 산업은 혁신적인 스마트 홈 제품을 놀라운 속도로 제공하고 있지만 소비자가 이러한 제품들을 즉시 원활하게 연동할 수 있도록 하는 데에는 더디게 움직이고 있습니다.

주요 플랫폼 제공업체, 장치 제조업체, 반도체 기업들 대부분이 Matter 연결 표준을 중심으로 결집하고 있으며, 이를 통해 오랫동안 제품 설계자들을 좌절시켜 온 여러 호환성 문제를 마침내 해결할 수 있기를 기대하고 있습니다.

Matter는 장치를 여러 에코시스템에서 제어할 수 있도록 허용함으로써, 이전 표준들을 괴롭혀온 스마트 홈 상호 연결 문제를 극복하는 것을 목표로 합니다. Silicon Labs는 Matter 호환 제품의 설계, 구축, 인증, 배포에 필요한 핵심 실리콘 솔루션, 개발 도구, 서비스를 통해 이러한 전환을 주도하고 있습니다.

스마트 홈 환경과 더 확대된 IoT 환경은 각각 고유한 강점과 단점이 있는 다양한 상호 연결 표준에 의해 구체화되고 있습니다. 여기에는 전용 허브나 임베디드 컨트롤러가 필요한 Zigbee, 배터리 구동식 장치에는 비효율적인 Wi-Fi의 전력 소모 요구 사항, 대규모 상시 작동 환경에 필요한 범위와 반응성이 부족한 Bluetooth Low Energy(BLE) 등이 포함됩니다. 낮은 전력 및 신뢰성에 최적화된 IP 기반의 메시 프로토콜인 Thread는 소형, 상시 작동 장치에 적합하지만, 대역폭이 낮고 벤더 간 상호 운용성을 위한 애플리케이션 계층 스택이 필요합니다.

Apple HomeKit, Google Home, Amazon Alexa, Samsung SmartThings 같은 플랫폼별 에코시스템은 분산된 개발자 환경을 제공합니다. 2022년에 도입된 Matter는 상호 운용성 및 로컬 제어를 강화하고, 장치가 여러 에코시스템 및 플랫폼에 동시에 연결되어 제어될 수 있도록 하는 것을 목표로 합니다.

Matter는 Wi-Fi, 이더넷, Thread에서 실행되는 애플리케이션 레벨 프로토콜이며 장치 커미셔닝 및 설정을 위해 BLE를 사용합니다. Matter는 Google Weave, Apple HomeKit, Zigbee, Connectivity의 요소를 포괄하며, Zigbee Alliance에서 리브랜딩되고 범위가 확장된 Connectivity Standards Alliance(CSA)의 주도 아래 개발되었습니다.

700개가 넘는 회원사를 보유한 CSA에는 Apple, Google, Amazon, Samsung 같은 플랫폼 및 장치 벤더, Home Depot 및 IKEA 같은 소매업체, 수많은 장치 제조업체, Silicon Labs와 같은 실리콘 및 소프트웨어 벤더가 포함됩니다.

CSA는 개발자에게 즉각적인 코어 연결, Matter 통합 오픈 소스 소프트웨어 개발 키트, 표준화된 장치 모델, 암호화된 통신 및 보안 온보딩을 포함한 내장된 보안 기능을 제공합니다. 이를 통해 여러 에코시스템에 걸쳐 작동할 수 있는 단일 제품 버전을 개발할 수 있으므로 시제품 제작에 소요되는 비용과 시간을 절약하면서 즉각적인 플러그 앤 플레이 호환성을 제공할 수 있습니다.

Matter를 통해 경계 라우터는 전통적인 IoT 게이트웨이에서 일반적이었던 호환되지 않는 프로토콜 간 메시지 변환 과정 없이도 저전력 Thread 메시 네트워크를 Wi-Fi 및 이더넷과 같은 다른 IP에 연결할 수 있습니다.

성장을 주도하는 Silicon Labs

Silicon Labs는 CSA의 핵심 회원사로 GitHub 리포지토리에도 주도적으로 기여하고 있습니다. 이 회사는 무선 프로토콜(예: Thread, Wi-Fi, Bluetooth)을 위한 실리콘 및 개발 도구 개발에 대한 전문성을 보유하고 있습니다.

이러한 역량을 Matter에 제공하면서, Silicon Labs는 공통 플랫폼을 기반으로 하는 무선 시스템 온 칩(SoC) 및 마이크로 컨트롤러(MCU)인 xG26 제품군(그림 1)을 소개했습니다.

그림 1: xG26 제품군은 동시 다중 프로토콜 MG26으로 대표되는 세 개의 장치 그룹을 포함합니다(이미지 출처: Silicon Labs).

ARM Cortex-M33 코어를 기반으로 하고 최대 3MB 플래시 및 512kB의 RAM을 지원하는 xG26 칩은 효율적인 에지 계산을 실현하기 위한 통합 AI/ML 하드웨어 가속을 통해 복잡한 애플리케이션을 처리할 수 있는 처리 능력을 제공합니다.  

EFR32MG26(MG26) SoC는 Matter, OpenThread, Zigbee 프로토콜을 사용하여 메시 IoT 무선 연결을 실현합니다. 또한 최대 2,300KB 플래시와 512KB RAM을 갖추고 있으며 이는 이전 세대 장치에 비해 두 배에 해당하는 용량입니다. 이 SoC는 스마트 홈, 조명, 건물 자동화 제품을 위한 강력한 성능과 하드웨어 레벨의 보안을 제공하며, 새로운 사용 사례에 적응할 수 있는 기능과 함께 Google Home 또는 Apple HomeKit와 같은 에코시스템에서 실행될 수 있습니다.

xG26 제품군에는 또한 스마트 조명 및 휴대용 의료 장치와 같은 응용 분야에 적합한 Bluetooth LE 및 메시에 최적화된 EFR32BG26(BG26) SoC와, 무선 연결 없이 견고한 처리 능력을 요구하는 응용 분야에 맞게 설계된 범용 EFM32PG26(PG26) MCU가 포함되어 있습니다. 또한, 2.4GHz 무선 프로토콜(예: Bluetooth LE, Bluetooth 메시, Zigbee, Thread, Matter)용 IoT 응용 제품의 쾌속 시제품 제작을 위한 소형 폼 팩터 개발 및 평가 플랫폼인 XG26-EK2709A 익스플로러 키트(그림 2)를 포함하여 여러 평가 기판이 있습니다.

그림 2: XG26-EK2709A는 USB 인터페이스, 온보드 SEGGER J-Link 디버거, 사용자용 LED 2개와 버튼 2개를 갖추고 있으며, mikroBUS 소켓과 Qwiic 커넥터를 통해 하드웨어 확장 보드를 지원합니다(이미지 출처: Silicon Labs)

결론

Silicon Labs의 xG26 제품군은 새로운 표준을 통해 보안, 대응, 호환되어야 하는 저전력 상시 작동 장치를 위한 다양한 응용 제품을 지원할 수 있는 풍부한 처리 능력, 메모리, 내장된 기능(예: 머신 러닝 가속화 및 고급 보안)을 제공합니다. 동시 다중 프로토콜 장치, Bluetooth 전용 제품 또는 비무선 임베디드 시스템을 설계하는 경우, xG26 제품군은 처리력, 메모리 구성, 보안 기능, 개발 도구 전반에 걸쳐 공유된 아키텍처를 기반으로 폭넓은 설계 요구를 충족합니다.