Matter, Thread และ Zigbee ต่างกันอย่างไร เลือกอุปกรณ์สมาร์ตโฮมแบบไหนดี

สามคำนี้อยู่คนละระดับ Matter คือมาตรฐานด้านการควบคุมอุปกรณ์ (ภาษาที่ใช้สั่งงาน) Thread คือเครือข่ายวิทยุกินไฟต่ำที่ Matter ใช้เป็นทางส่งข้อมูลได้ ส่วน Zigbee เป็นระบบวิทยุที่มีชุดคำสั่งของตัวเองและต้องมี coordinator เวลาเลือกอุปกรณ์ ให้ดูว่ากล่องระบุ Matter หรือไม่ ใช้ Wi-Fi หรือ Thread และบ้านมีตัวควบคุมกับ border router ที่รองรับแล้วหรือยัง

ภาพประกอบอุปกรณ์สมาร์ตโฮมหลายชนิดเชื่อมต่อกันผ่านเครือข่าย Wi-Fi, Thread และ Zigbee ในห้องนั่งเล่น

ทำไมถึงสับสนกันง่าย

เวลาซื้อหลอดไฟอัจฉริยะหรือเซนเซอร์ประตู บนกล่องมักมีโลโก้หลายอัน บางรุ่นเขียนว่า Matter บางรุ่นเขียนว่า Thread บางรุ่นเขียนว่า Zigbee คนจำนวนมากเข้าใจว่าเป็นสามทางเลือกที่แข่งกันตรง ๆ จึงสงสัยว่าต้องเลือกแค่อย่างเดียวหรือเปล่า

ความจริงสามคำนี้ทำงานคนละหน้าที่ การแยกให้ออกว่าอะไรคือ “ถนน” และอะไรคือ “ภาษา” ช่วยให้อ่านฉลากอุปกรณ์เข้าใจเร็วขึ้นมาก

ถนน (ชั้นการส่งข้อมูล) คือคลื่นวิทยุหรือเครือข่ายที่พาข้อมูลไปถึงอุปกรณ์ เช่น Wi-Fi, Ethernet, Thread
ภาษา (ชั้นการควบคุม) คือชุดคำสั่งที่บอกว่า “เปิดไฟ” “ล็อกประตู” “รายงานอุณหภูมิ” ให้เข้าใจตรงกัน Matter อยู่ชั้นนี้

Zigbee เป็นกรณีพิเศษที่รวมทั้งสองชั้นไว้ในระบบเดียวกัน และจะอธิบายต่อไปด้านล่าง

Matter คืออะไร

Matter เป็นมาตรฐานเปิดที่กำหนดวิธีควบคุมอุปกรณ์สมาร์ตโฮมบนเครือข่าย Wi-Fi หรือ Thread ตามเอกสารของ Home Assistant เวอร์ชัน 1.0 เผยแพร่ในเดือนตุลาคม 2022 และพัฒนาภายใต้ Connectivity Standards Alliance (CSA) โดยมีบริษัทเทคโนโลยีรายใหญ่ร่วมพัฒนา เป้าหมายคือให้อุปกรณ์เครื่องเดียวทำงานข้ามระบบนิเวศได้

จุดที่มักเข้าใจผิดคือ Matter ไม่มีคลื่นวิทยุของตัวเอง เอกสาร Home Assistant อธิบายว่า Matter เป็น “service control protocol” ที่ทำงานระดับแอปพลิเคชัน เหนือเครือข่ายที่มีอยู่แล้ว อุปกรณ์ Matter สื่อสารด้วย IPv6 มาตรฐานผ่าน Wi-Fi, Ethernet หรือ Thread แล้วแต่ชนิดของอุปกรณ์ ดังนั้นอุปกรณ์ Matter มีได้สองแบบ คือแบบเกาะ Wi-Fi/Ethernet และแบบเกาะ Thread

เอกสารของ Google Home Developers สรุปข้อดีที่ฝั่งผู้พัฒนามองไว้ว่า ลดภาระพัฒนาแยกทีละแพลตฟอร์ม (“build once”) และผู้ใช้ได้ขั้นตอนตั้งค่าที่คล้ายกันในหลายระบบ แต่ก็ยอมรับว่า Matter ยังรองรับอุปกรณ์ไม่ครบทุกประเภท

ตั้งค่าอุปกรณ์ Matter ผ่านบลูทูธ

เวลาเพิ่มอุปกรณ์ Matter เข้าระบบ (เรียกว่า commissioning) Home Assistant อธิบายว่าอุปกรณ์ Matter ส่วนใหญ่มีชิปบลูทูธอยู่ในตัว ใช้เฉพาะตอนจับคู่หลังแกะกล่องหรือรีเซ็ต ไม่ได้ใช้ควบคุม ตัวควบคุมจะส่งข้อมูลเครือข่ายให้อุปกรณ์ผ่านบลูทูธ จากนั้นอุปกรณ์จึงสื่อสารผ่านช่องทางหลักของมันคือ Wi-Fi หรือ Thread นี่คือเหตุผลที่ต้องถือโทรศัพท์เข้าไปใกล้อุปกรณ์ตอนตั้งค่า

หลายระบบควบคุมอุปกรณ์เดียวกันได้

Matter มีแนวคิด multi-fabric ที่ให้เพิ่มอุปกรณ์เครื่องเดียวเข้ากับตัวควบคุมหลายระบบพร้อมกัน เช่น แอปของแพลตฟอร์มต่างยี่ห้อและระบบโอเพนซอร์ส แต่ละระบบมีเครือข่ายของตัวเองเรียกว่า fabric Home Assistant ระบุว่ามาตรฐานกำหนดให้อุปกรณ์รองรับอย่างน้อย 5 fabric พร้อมกัน

Thread คืออะไร

Thread เป็นโปรโตคอลเครือข่ายสำหรับอุปกรณ์ IoT กินไฟต่ำ ทำงานบนเครือข่ายเมชไร้สายตามมาตรฐาน IEEE 802.15.4 ตามที่ OpenThread (โอเพนซอร์สที่ Google เผยแพร่เป็นรายแรก) อธิบายไว้ในเอกสาร primer และระบุว่า Thread เป็นอิสระจากโปรโตคอลเมชอื่นอย่าง Zigbee, Z-Wave และ Bluetooth LE คุณสมบัติหลักที่เอกสารนั้นระบุไว้คือ

คุณสมบัติ	ความหมายตามเอกสาร
ติดตั้งง่าย	ตั้งค่าและใช้งานได้ไม่ซับซ้อน
ปลอดภัย	อุปกรณ์ทุกตัวในเครือข่ายผ่านการยืนยันตัวตน
เชื่อถือได้	เมชซ่อมตัวเองได้ ไม่มีจุดล้มเหลวจุดเดียว
ประหยัดพลังงาน	อุปกรณ์กินไฟต่ำหลับได้และใช้แบตเตอรี่ได้
ขยายได้	เครือข่าย Thread ขยายได้ถึงหลักร้อยอุปกรณ์

Home Assistant เสริมว่า Thread ใช้เทคโนโลยีวิทยุเดียวกับ Zigbee (IEEE 802.15.4) แต่ให้การเชื่อมต่อแบบ IP คล้าย Wi-Fi และอุปกรณ์ Thread ใช้ IPv6 สื่อสารทั้งภายในและภายนอกเมช

Thread ต้องมี border router

อุปกรณ์ Thread ไม่ได้ต่อเข้าเราเตอร์ Wi-Fi ตรง ๆ แต่ต้องผ่าน Thread border router ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่เชื่อมเครือข่าย Thread เข้ากับเครือข่าย IP อื่น เช่น Ethernet หรือ Wi-Fi ตามเอกสาร Home Assistant border router ต่อเข้าเครือข่ายบ้านผ่าน Wi-Fi หรือ Ethernet และใช้ชิปวิทยุ Thread คุยกับเมช มันเพียงส่งต่อแพ็กเก็ตโดยไม่ดูเนื้อหา และไม่ได้เป็นตัวสั่งงานอุปกรณ์ การสั่งงานเป็นหน้าที่ของโปรโตคอลชั้นบน เช่น Matter

ข้อดีอีกอย่างคือ Thread ใช้ border router หลายตัวในเครือข่ายเดียวได้ ช่วยขยายพื้นที่สัญญาณและลดความเสี่ยงที่ตัวใดตัวหนึ่งจะเป็นจุดล้มเหลว แต่ Home Assistant เตือนว่าปัจจุบันแต่ละผู้ผลิตมักสร้างเครือข่าย Thread ของตัวเอง border router ต่างยี่ห้อจึงอาจไม่ได้อยู่ในเครือข่ายเดียวกัน ในทางปฏิบัติ อุปกรณ์บางชนิดในบ้านมีความสามารถ border router รวมอยู่แล้ว เช่น ลำโพงหรือจอแสดงผลอัจฉริยะบางรุ่น จึงควรอ่านสเปกของอุปกรณ์ที่มีอยู่ก่อนซื้อเพิ่ม

ชั้นของระบบสมาร์ตโฮม Matter เป็นชั้นควบคุมที่วิ่งบน Wi-Fi, Ethernet หรือ Thread ส่วน Zigbee เป็นระบบแยก

สัญลักษณ์ Thread ไม่ได้แปลว่ารองรับ Matter

ข้อควรระวังจาก Home Assistant คืออุปกรณ์ที่ใช้ Thread ไม่จำเป็นต้องรองรับ Matter เสมอไป บางรุ่นใช้ Thread กับโปรโตคอลเฉพาะของผู้ผลิตหรือกับ HomeKit และบางรุ่นต้องอัปเดตเฟิร์มแวร์เพื่อเปิด Matter คำแนะนำคืออย่าสันนิษฐานว่ารองรับ Matter เพียงเพราะเห็นโลโก้ Thread ให้มองหาโลโก้ Matter บนกล่องหรือในสเปกด้วย

ยังมีโลโก้ “Built on Thread: requires border router” ซึ่งบอกว่าอุปกรณ์นั้นใช้ได้เฉพาะ Thread ไม่รองรับ Wi-Fi จึงต้องมี border router ในบ้านก่อน

Zigbee คืออะไร

Zigbee เป็นเครือข่ายเมชวิทยุกำลังส่งต่ำ แบนด์วิดท์ต่ำ ที่ทำงานบน IEEE 802.15.4 เช่นกัน ต่างจาก Thread ตรงที่ Zigbee มีทั้งชั้นเครือข่ายและชุดคำสั่งควบคุมอุปกรณ์ในตัวเอง ไม่ต้องพึ่ง Matter Home Assistant ระบุว่า Thread เองไม่ได้ควบคุมอุปกรณ์ จึงต้องมีโปรโตคอลชั้นบน ขณะที่ Zigbee ทำได้ในระบบเดียว

โครงสร้างของเครือข่าย Zigbee ตามเอกสาร ZHA ของ Home Assistant มีดังนี้

Coordinator คือตัวกลางที่สร้างและดูแลเครือข่าย แต่ละเครือข่ายมี coordinator ได้เพียงตัวเดียว มักเป็นอะแดปเตอร์วิทยุแบบ USB ที่เสียบกับคอมพิวเตอร์หรือเป็นฮับ
Router คืออุปกรณ์ที่ใช้ไฟบ้านตลอดเวลา เช่น ปลั๊กหรือพัดลม ทำหน้าที่ส่งต่อข้อความของอุปกรณ์ใกล้เคียง ช่วยเพิ่มระยะและจำนวนอุปกรณ์
End device คืออุปกรณ์ใช้แบตเตอรี่ เช่น รีโมตหรือเซนเซอร์ตรวจจับการเคลื่อนไหว

อุปกรณ์ Zigbee หนึ่งตัวเชื่อมกับเครือข่ายเดียวได้เท่านั้น และเครือข่ายพึ่งพา router หลายตัวเพื่อขยายพื้นที่และความจุ

ช่องสัญญาณและสัญญาณรบกวนกับ Wi-Fi

Zigbee ใช้คลื่น 2.4 GHz ซึ่งเป็นย่านเดียวกับ Wi-Fi ย่านนี้ ตามเอกสาร ZHA มาตรฐานแบ่งย่านนี้เป็น 16 ช่อง (ช่อง 11 ถึง 26) และแนะนำให้ใช้ช่อง 15, 20 หรือ 25 เพื่อลดปัญหาความเข้ากันได้และโอกาสถูกรบกวน เพราะอุปกรณ์บางตัวไม่รองรับทุกช่อง ZHA ยังแนะนำว่าหากช่องทับซ้อนกับ Wi-Fi ให้ลองตั้งช่อง Wi-Fi ของเราเตอร์หรือจุดกระจายสัญญาณแบบคงที่ก่อน แล้วค่อยพิจารณาเปลี่ยนช่อง Zigbee แต่เอกสารย้ำว่าแนวปฏิบัติที่ดีที่สุดคือไม่เปลี่ยนช่อง Zigbee จากค่าเริ่มต้นของ ZHA

เทียบกันทีละด้าน

ด้าน	Matter	Thread	Zigbee
หน้าที่	ภาษาควบคุมอุปกรณ์ (ชั้นแอปพลิเคชัน)	เครือข่ายวิทยุ/ชั้นส่งข้อมูล	ระบบครบชุดทั้งเครือข่ายและคำสั่ง
คลื่นวิทยุของตัวเอง	ไม่มี ใช้ Wi-Fi, Ethernet หรือ Thread	IEEE 802.15.4 ย่าน 2.4 GHz	IEEE 802.15.4 ย่าน 2.4 GHz
ตัวกลางที่ต้องมี	ตัวควบคุม (controller)	Border router	Coordinator
ควบคุมอุปกรณ์เองได้	ได้	ไม่ได้ ต้องมีชั้นบนเช่น Matter	ได้
จับคู่	มักใช้บลูทูธตอนตั้งค่าครั้งแรก	ผ่านชั้นบน เช่น Matter	โหมดจับคู่ของอุปกรณ์เอง

เลือกอุปกรณ์อย่างไร

ไม่มีคำตอบเดียวสำหรับทุกบ้าน แต่มีลำดับคำถามที่ช่วยตัดสินใจได้

1. ตรวจสอบว่าบ้านมีตัวควบคุมอะไรอยู่แล้ว ตัวควบคุม Matter ที่ Home Assistant ยกตัวอย่างได้แก่ Google Nest, Apple HomePod, Samsung SmartThings Station, Amazon Echo รุ่นใหม่บางรุ่น และเซิร์ฟเวอร์ Home Assistant เอง ถ้ามีตัวควบคุมที่รองรับ Matter อยู่แล้ว การซื้ออุปกรณ์ที่มีโลโก้ Matter คือทางที่เสี่ยงน้อยสุด

2. ดูว่าอุปกรณ์ใช้ Wi-Fi หรือ Thread Home Assistant แนะนำให้ดูบนกล่องว่ามีทั้งโลโก้ Matter และข้อมูลว่าใช้ Wi-Fi หรือ Thread อุปกรณ์ Wi-Fi ไม่ต้องมี border router ส่วนอุปกรณ์ Thread เหมาะกับของกินไฟน้อยหรือใช้แบตเตอรี่ แต่ต้องมี border router อย่างน้อยหนึ่งตัว

3. ถ้ามีอุปกรณ์ Zigbee อยู่แล้ว ไม่จำเป็นต้องทิ้ง Home Assistant ระบุว่าฮับบางประเภทเป็น Matter bridge ได้ ทำให้อุปกรณ์ที่ไม่ใช่ Matter ปรากฏในระบบ Matter ได้ แต่ไม่รับประกันว่าทุกอุปกรณ์หรือทุกฟังก์ชันจะผ่านมาครบ เอกสารยกตัวอย่างว่า SwitchBot Hub 2 V1.5 ส่งผ่านม่าน ล็อก และมู่ลี่ได้ แต่ไม่รวมหลอดไฟ

4. อย่าคาดหวังฟีเจอร์ครบเท่าแอปของผู้ผลิต Home Assistant ระบุว่า Matter เป็นมาตรฐานกลาง อาจไม่มีฟีเจอร์ละเอียดแบบโปรโตคอลเฉพาะของผลิตภัณฑ์ ตัวอย่างที่เอกสารยกคือ Philips Hue ซึ่งผ่าน Matter ได้เพียงการควบคุมพื้นฐาน

5. วางแผนขนาดบ้านและจำนวนอุปกรณ์ Zigbee พึ่งพา router หลายตัวเพื่อขยายพื้นที่และจำนวนอุปกรณ์ ส่วน Thread ใช้ border router หลายตัวในเครือข่ายเดียวกันเพิ่มความครอบคลุมได้ อุปกรณ์ใช้แบตเตอรี่ในตระกูล Zigbee เป็น end device ซึ่งไม่ทำหน้าที่ router

ผังเครือข่ายสมาร์ตโฮม ตัวควบคุมเชื่อมกับ Thread border router ซึ่งเชื่อมเมชของอุปกรณ์ Thread และอุปกรณ์ Wi-Fi ต่อกับเราเตอร์โดยตรง

ข้อควรรู้เพิ่มเติม

เครือข่ายแบบ Thread และ Zigbee ถูกออกแบบให้แบนด์วิดท์ต่ำ เหมาะกับงานอย่างสวิตช์หรือเซนเซอร์ที่ส่งข้อมูลน้อย สิ่งที่กระทบการใช้งานจริงจึงเป็นการวางตำแหน่ง border router หรือ coordinator และการรบกวนระหว่างคลื่น ไม่ใช่ความเร็วอินเทอร์เน็ตของแพ็กเกจ ส่วนคำถามที่ว่าถ้าอินเทอร์เน็ตล่มแล้วอุปกรณ์ยังสั่งงานได้ไหม อ่านต่อใน อุปกรณ์สมาร์ตโฮมยังใช้ได้ไหมตอนเน็ตล่ม

คำถามที่พบบ่อย

Matter แทนที่ Zigbee ได้หรือไม่

ไม่ได้แทนกันตรง ๆ เพราะอยู่คนละชั้น Matter เป็นภาษาควบคุมที่วิ่งบน Wi-Fi หรือ Thread ส่วน Zigbee เป็นระบบครบชุดของตัวเอง อุปกรณ์ Zigbee เดิมยังใช้ต่อได้ และบางกรณีนำเข้าระบบ Matter ผ่านบริดจ์ แต่ผลขึ้นกับรุ่นอุปกรณ์

ต้องมี Thread border router ไหม ถ้าใช้อุปกรณ์ Matter

ต้องมีเฉพาะเมื่อใช้อุปกรณ์ Matter ที่เป็นแบบ Thread อุปกรณ์ Matter แบบ Wi-Fi หรือ Ethernet ไม่ต้องใช้ border router

อุปกรณ์ Matter ตัวเดียวใช้กับหลายแอปได้ไหม

ได้ตามแนวคิด multi-fabric ที่เพิ่มอุปกรณ์เข้าหลายตัวควบคุมพร้อมกัน แต่ละตัวควบคุมถือ fabric ของตัวเอง และมาตรฐานกำหนดให้อุปกรณ์รองรับอย่างน้อย 5 fabric

เห็นโลโก้ Thread บนกล่องแล้ว ใช้กับ Matter ได้เลยหรือไม่

ยังสรุปไม่ได้ ต้องดูโลโก้หรือข้อความ Matter ด้วย เพราะ Thread เป็นแค่เครือข่ายวิทยุ บางรุ่นใช้ Thread ร่วมกับโปรโตคอลอื่น