- D’après Vantage Market Research, le marché mondial de la maison intelligente, qui représentait 91,3 milliards de dollars en 2022, devrait continuer de croître pour atteindre la valeur de 195,73 milliards de dollars d’ici 2030.
- Nordic Semiconductor explique pourquoi les fabricants d’appareils domotiques peuvent compter le protocole Matter, standard de communication sans fil, et ses systèmes sur puce pour développer le potentiel de la maison intelligente.
Par Vince Hagen, responsable du développement pour la branche Smart Home chez Nordic Semiconductor
La domotique est en pleine mutation. De nombreux appareils sans fil qui sont mis sur le marché permettent l’automatisation, de certaines tâches, la réalisation d’économies d’énergie… Les enceintes connectées, l’éclairage intelligent, les volets roulants automatiques, les systèmes d’aération de chauffage et de climatisation (CVC) intelligents, ainsi que d’autres équipements, peuvent désormais être activés à distance par un smartphone ou des assistants domestique personnels. Le marché va exploser : selon Statista[1], d’ici 2028, plus de 785 millions de personnes dans le monde devraient vivre dans des maisons intelligentes.
Cependant, il reste de nombreux défis à relever pour réaliser tout le potentiel des maisons intelligentes intégrées. L’un des problèmes rencontrés est que les appareils domestiques intelligents, fabriqués pour des écosystèmes différents, ne sont pas toujours compatibles entre eux. Deuxièmement, les limitations des ressources électroniques peuvent freiner le potentiel logiciel et empêcher le déploiement d’applications évoluées. De plus, l’efficacité énergétique peut également avoir un impact sur la durée de vie de la batterie, tandis que les risques de sécurité constituent un problème, en particulier lorsque les écosystèmes de domotique sont connectés au Cloud en permanence.
Pour que le concept de maison intelligente se développe massivement, les solutions connectées doivent continuer à évoluer pour répondre à ces défis. Le protocole Matter , ainsi que les technologies de communication sans fil faible consommation, sont le moteur de cette évolution.
Matter : nouveau standard domotique
Matter, un standard de connectivité open-source pour la maison intelligente, développé par la CSA (Connectivity Standards Alliance), aide à résoudre la fragmentation générée par les écosystèmes discrets. En offrant l’interopérabilité entre les protocoles de connectivité existants chez les différents fournisseurs d’appareils intelligents pour la maison, tels qu’Amazon, Apple, Google et Samsung, Matter promet de faciliter la vie tant du développeur que du consommateur.
Matter travaille en se greffant sur les technologies de connectivité sans fil pour la maison intelligente existantes comme le Bluetooth Low Energy (Bluetooth LE), le Wi-Fi, Thread (un réseau maillé sans fil sécurisé développé pour la maison intelligente) et le protocole filaire Ethernet, en fournissant une couche d’application unificatrice.
Dans une configuration de maison intelligente typique, les appareils Matter faible consommation fonctionnent sur un réseau Thread, tandis que les appareils dotés d’une puissance supérieure et avec davantage de besoins en bande passante utilisent le Wi-Fi. Matter prend en charge les protocoles Thread, Wi-Fi et Ethernet requis pour la communication entre les appareils, tandis que le Bluetooth LE est utilisé pour mettre en service et configurer les nouveaux appareils sur un réseau.
En créant une spécification standardisée, Matter offre aux fabricants un modèle de données commun selon lequel ils doivent être développés, garantissant ainsi la compatibilité et l’interopérabilité de leurs produits avec ceux issus d’autres fabricants. Aux consommateurs, Matter promet la simplicité de paramétrage et d’utilisation de leurs nouveaux produits.
Amélioration des performances, de l’efficacité et de la sécurité
Les fabricants de puces, tels que Nordic Semiconductor, ont optimisé leurs composants au silicium et logiciels pour être compatibles avec le standard Matter. Par exemple, au cours des dernières années, certaines entreprises ont développé des appareils Matter à l’aide de système sur puce (SoC) issus des séries nRF52 et nRF53 de Nordic, qui prennent en charge simultanément les standards Thread et Bluetooth LE. Les développeurs ont été aidés dans leurs efforts de conception par l’intégration des derniers outils de développement Matter dans le kit de développement logiciel SDK nRF Connect de Nordic.
Pour les applications Matter plus évoluées, les SoC de communication sans fil nécessitent la puissance de calcul et la capacité de mémoire pour non seulement faire fonctionner la couche d’application Matter, mais aussi les protocoles de transmission sans fil et le logiciel d’application nécessaires à la connectivité, ainsi que pour faire fonctionner les volets roulants, l’éclairage ou les enceintes connectées.
C’est là que les SoC de cinquième génération de Nordic, les séries nRF54H et nRF54L, présentent un avantage pour la conception de produits Matter. Les SoC se fondent sur les SoC nRF52840 et nRF5340 de Nordic ayant fait leurs preuves, mais apportent une puissance de calcul et des capacités de mémoire plus élevées à l’arsenal technique du développeur.
Par exemple, le premier SoC de la gamme nRF54H, le nRF54H20, intègre plusieurs processeurs ARM Cortex-M33 et des coprocesseurs RISC-V. La puissance de calcul du processeur d’application du nRF54H20 est deux fois supérieure à celle du processeur de l’actuel produit phare de Nordic, le SoC nRF5340. Chaque processeur ARM Cortex et RISC-V du nRF54H20 peut être optimisé pour un type de charge de travail spécifique. Tandis que de nombreux processeurs SoC sans fil sont optimisés soit pour l’efficacité soit pour les performances, avec le nRF54H20 les développeurs peuvent tirer parti des deux attributs en alternant de façon dynamique entre les configurations.
De plus, le nRF54H20 dispose d’une plus grande capacité de mémoire que le SoC actuel de Nordic, doté de 2 mégaoctets de mémoire non volatile et d’un mégaoctet de mémoire RAM. Cet espace de mémoire interne consomme significativement moins de puissance qu’une mémoire externe.
Le nRF54H20 intègre également un nouveau protocole radio, offrant une meilleure portée et une meilleure robustesse que les générations précédentes, permettant aux clients d’étendre leur réseau d’appareils pour une meilleure intégration dans la maison intelligente, y compris pour des applications en extérieur.
Le premier SoC de la série nRF54L, le nRF54L15, vient compléter le nRF54H20 et convient aux applications Matter d’entrée ou de milieu de gamme. L’une de principales améliorations est que le courant RX (de réception) de la radio nRF54L15 est deux fois moindre que celui du SoC nRF52840. Ce qui permet des économies d’énergie significatives pour les appareils domotiques qui passent de longues périodes en mode réception.
Les deux SoC de la série nRF54 intègrent une sécurité dépassant les exigences PSA Certified de niveau 3 (le plus haut degré de la certification de sécurité IoT de PSA Certified), y compris le démarrage sécurisé, la mise à jour de firmware sécurisée, le stockage sécurisé et la protection contre les attaques physiques.
Conçus pour l’apprentissage machine
Même si les appareils domotiques actuels n’utilisent pas les techniques d’apprentissage machine (ML, Machine Learning), ils le feront sans aucun doute demain. Et lorsque les développeurs voudront profiter de cette technologie, le nRF54H et le nRF54L seront prêts à le faire. Les processeurs de ces SoC peuvent traiter l’informatique en périphérie de réseau nécessaire pour identifier des tendances qui indiquent que des choses pourraient changer.
L’informatique en périphérie de réseau peut être assistée logiciellement pour permettre de faire tourner des modèles de ML, à la recherche d’écarts dans les tendances des capteurs et d’envoyer uniquement les informations essentielles pour l’action subséquente. Cela permet des économies d’énergies et allonge la durée de vie de la batterie.
De tels modèles peuvent permettre d’optimiser les performances des appareils domotique affectées par des facteurs externes. Par exemple, corriger les paramètres d’humidité d’un système CVC car les membres du foyer sont tous rentrés à la maison en même temps, ou changer la température de la couleur des lampes à LED pour ajuster l’éclairage lorsque les enfants font leurs devoirs. Ou bien encore, effectuer un ajustement progressif de l’horaire de fermeture des volets roulants lorsque le soleil commence à se coucher un peu plus tôt chaque jour.
Optimisés pour la maison intelligente
Puisque que le protocole Matter exploite les couches du réseau Thread et qu’il utilise le Bluetooth LE pour la mise en service, les nouveaux SoC de la série nRF54 multiprotocole de Nordic sont donc adaptés pour les solutions de domotique basées sur le nouveau protocole d’application. La compatibilité des puces nRF54H20 et nRF54L15 avec Matter permet une interopérabilité avec les produits tiers, que ce soit les applications ou les écosystèmes de domotique. Les circuits intégrés Wi-Fi de la série nRF70 de Nordic fournissent également une option pour ajouter la compatibilité Wi-Fi aux appareils exploitant le protocole Matter.
