Standard Matter - Smart Home nowej generacji

Żyjemy w takich czasach, gdzie każdy z przedmiotów który nas otacza może zostać podłączony do inteligentnego domu. Możemy wziąć jakikolwiek zwykły, nieożywiony przedmiot, jak np. żarówka i nadać mu zupełnie nowe, zaawansowane technologicznie możliwości. Wystarczy tylko wyposażyć dany przedmiot w chip komputerowy i uzyskujemy inteligentne urządzenie.
Matter, standard inteligentnego domu nowej generacji, rozwiązuje wiele problemów związanych z inteligentnym domem, łącząc jednocześnie wszystkie nasze urządzenia IoT. W niniejszym artykule omówiono czym jest standard Matter i dlaczego jest tak niezbędny dla naszych przyszłych inteligentnych domów. Zapraszamy do lektury.

Matter to nowy standard inteligentnego domu, który został opracowany już w 2019 roku przez Project Connected Home Over IP. Na chwilę obecną standard jest obsługiwany przez Connectivity Standards Alliance (CSA), znany wcześniej jako Zigbee Alliance. Matter jest bezpłatny i umożliwia współdziałanie różnych urządzeń oraz platform.
Mówiąc krótko, Matter to nowy język komunikacji dla inteligentnych urządzeń domowych, dzięki któremu np. zamek do drzwi, będzie mógł się płynnie komunikować z inteligentnym głośnikiem, inteligentnym włącznikiem do świateł lub termostatem. Dzięki temu nasz inteligenty dom będzie mniej skomplikowany.
Trzeba przyznać, że Matter jako sam projekt, to nie lada wyczyn. CSA przyciągnęła wielu największych graczy rozwiązań IoT. Apple, HomeKit, Amazon, Alexa, Google Home, Samsung SmartThings i Aqara, to tylko niektóre z firm zaangażowanych w projekt Matter. Jest to ogromny krok w kierunku lepszego korzystania z rozwiązań inteligentnego domu.

Nowy standard inteligentnego domu Matter przy okazji rozwiązuje bardzo powszechny problem, który dotyka obecne urządzenia IoT: stałe podłączenie do internetu. Dotychczas, urządzenia IoT działają na pewnego rodzaju chmurze, co czyni je totalnie bezużytecznymi, gdy utracimy połączenie z Internetem. Dzięki Matter urządzenia mogą pracować w trybie offline, bez konieczności ciągłego dostępu do chmury oraz stałego podłączenia do sieci Internet. Mniejsza zależność od chmury oznacza oczywiście większe bezpieczeństwo naszych urządzeń.

Thread - kolejny dedykowany protokół bezprzewodowy. Niezwykle istotny temat, ponieważ w dużym stopniu uzupełnia urządzenia z certyfikatem Matter. Thread to protokół bezprzewodowy oparty o topologii mesh, o bardzo niskim poborze mocy. Protokół tworzy środowisko offline o niskim opóźnieniu i w trybie natychmiastowym wysyła i odbiera dane pomiędzy urządzeniami. W związku z tym, urządzenia z certyfikatem Matter współpracują ze sobą, nawet jeśli utracimy połączenie z Internetem.

Matter, dzięki temu, że korzysta z protokołu internetowego (IP), definiuje wspólną warstwę aplikacji, zapewniając jednocześnie kompatybilność pomiędzy urządzeniami. Wszystko to odbywa się, niezależnie od protokołu sieciowego. Zapewne wszyscy doskonale znają takie protokoły sieciowe jak Ethernet i Wi-Fi, natomiast Thread może być dla niektórych nowością.

Ok, to tak w skrócie. Thread to oparty na IPv6, energooszczędny protokół sieciowy pracujący w topologii mesh przeznaczony głównie dla produktów Internetu rzeczy (IoT). Jest oparty na technologii IEEE-802.15.4, w związku z tym, urządzenia Thread nie mogą komunikować się bezpośrednio z z urządzeniami Ethernet lub Wi-Fi. Dlatego, aby zintegrować te dwa środowiska w topologii Matter, potrzebne jest specjalne urządzenie, które nazywa się Thread Border Router (w skrócie Thread BR)

Jeszcze kilka słów w ramach wyjaśnienia jak wygląda komunikacja w topologii Matter. Thread BR odpowiada za przekazywanie ramek IP pomiędzy sieciami Wi-Fi i Thread. W odróżnieniu od urządzeń typu Bridge/Gateway, które obsługują interakcje na poziomie aplikacji, Thread BR skupia się tylko na routingu warstwy IP, niezależnie od tego, jakie obciążenie ma aplikacja. W sieci Thread istnieją trzy zakresy adresowania unicastowego:

• Link-Local: używany tylko do komunikacji one-hop
• Mesh-Local: używany do komunikacji w obrębie sieci Thread
• Global: używany do komunikacji z hostami spoza lokalnej sieci Thread

Jak to działa?

Thread BR konfiguruję swoją partycję Thread z prefiksem Off-Mesh Routable (OMR), a każde urządzenie Thread dodaje adres OMR jako globalny adres unicast.
Thread BR ogłasza osiągalność prefiksu OMR w sieci Wi-Fi, wysyłając ogłoszenie routera (RA), które to z kolei zawiera informację o trasie IPv6 (RIO).
I odwrotnie, Thread BR informuje urządzenia Thread o routingu do sieci Wi-Fi. I zamiast korzystać z protokołu IPv6 Neighbor Discovery, prefiksy rozgłaszane są poprzez Thread Network Data jako wpisy tras zewnętrznych.

Głównym celem Matter jest interoperacyjność. Oznacza to, że wszystkie urządzenia zgodne ze standardem Matter będą ze sobą współpracować, bez względu na markę. Generalnie Matter obiecuje konsumentom trzy duże korzyści:

• większy wybór produktów i ekosystemów, z których można korzystać
• uproszczony interfejs użytkownika (w zakresie konfiguracji i bezpieczeństwa)
• niższe koszty (większa wydajność w inżynierii, produkcji oraz braku konieczności wielu aplikacji)

Oczywiście korzyści, dzięki którym Matter poprawi komfort korzystania z inteligentnego domu jest dużo więcej.

Kontrola lokalna

Ogromną korzyścią jest fakt, że sterowanie urządzeniami będzie odbywać się w lokalnej sieci domowej, a nie przez Internet. Oznacza to, że interakcje z inteligentnymi urządzeniami domowymi jak np. włączanie i wyłączanie świateł będzie odbywać się znacznie szybciej i będzie działać nawet podczas awarii Internetu. Co więcej! Standard Matter ma lokalny charakter, dzięki czemu nawet jeśli producenci urządzeń np. zbankrutują, bądź też nagle zdecydują się zamknąć serwery, urządzenia standardu Matter będą w dalszym ciągu działać.

Matter Multi-Admin Control

Dzięki funkcji Multi-Admin Matter umożliwia sterowanie urządzeniami za pośrednictwem wielu systemów inteligentnego domu w tym samum czasie. Oznacza to dokładnie, że możemy np. włączyć światła z aplikacji SmartThings na smartfonie Samsung, przyciemnić je, prosząc Alexę na głośniku AmazonEcho, a następnie wyłączyć je z aplikacji AppleHome na iPadzie. Generalnie nie ma sztywnych zasad co do liczby różnych systemów, które można uruchomić w tym samym czasie.

Na chwilę obecną, Matter będzie obsługiwał głównie produkty oświetleniowe jak np.: gniazdka, żarówki, przełączniki. Nie zabraknie również wsparcia dla termostatów, sterowników żaluzji i rolet, czy też czujników drzwi i okien oraz czujników ruchu. W przyszłości standard Matter ma też obsługiwać kamery bezpieczeństwa, inteligentne głośniki, roboty odkurzające, czy też detektory detektory dymu i tlenku węgla. Zapewne z biegiem czasu coraz to więcej urządzeń inteligentnego domu będzie współpracowało ze standardem Matter. Zresztą, nawet CSA (Connectivity Standards Alliance) podaje, iż będzie wdrażać półroczne aktualizacje standardu, które będą obejmować nowe typu urządzeń, a także nowe funkcje i ulepszenia.
Co ciekawe. Wiele inteligentnych głośników będzie działać ze standardem, lecz tylko jako kontrolery, a nie jako głośniki.Oznacza to, że będzie można ich używać do sterowania urządzeniami Matter, ale same nie będą mogły być kontrolowane przez inne urządzenia standardu. Jest to dość mylące, ale bardzo kluczowe w standardzie Matter.

A co z Z-Wave i ZigBee?

Zarówno Z-Wave i ZigBee to dwie nieco starsze technologie używane przez niektóre inteligentne urządzenia domowe, takie jak np. inteligentne zamki, czujniki, produkty oświetlenia itd. Urządzenia korzystające z obu tych sieci potrzebują koncentratora Z-Wave lub ZigBee, aby nimi sterować. Dlatego też urządzenia Z-Wave i ZigBee nie mogą bezpośrednio współpracować z Matter, ale można je podłączyć do systemu Matter za pomocą mostka.

Zgodnie z zapowiedzią, Aqara również dodała obsługę standardu Matter dla swoich urządzeń. Począwszy od Grudnia 2022r. dostęp do Matter uzyska Aqara Hub M2. Pozwoli to na kompatybilność istniejących urządzeń Aqara ZigBee z nowy standardem Matter. Pozostałe huby Aqara jak Hub M1S, Hub E1, Camera Hub G3 oraz Camera Hub G2H Pro. otrzymają podobne aktualizacje w ciągu kilku najbliższych miesięcy.

Oczywiście aktualizacja huba wiąże się również z tym, że ponad 40 istniejących urządzeń Aqara ZigBee. Aktualizacja obejmie przykładowo czujnik drzwi i okien, czujnik temperatury i wilgotności, termostaty i wiele innych. Pełna listę urządzeń (ponad 160) można zobaczyć na oficjalnej stronie Aqara. Wprowadzenie standardu Matter do rozwiązań Aqara, na pewno zwiększy popularność oraz funkcjonalność produktów.

Govee, to kolejny producent, który również wdraża standard Matter. Premiera miała miejsce na targach CES 2023, gdzie zaprezentowano Govee LED Strip Light M1 (2m). Jest to pierwszy pasek led od Govee, który będzie wspierał standard Matter. Klienci będą mogli korzystać z produktu w różnych ekosystemach: Google Home, Amazon Alexa, Apple HomeKit oraz wiele więcej.
Warto też dodać, że będzie to jeden z pierwszych produktów uczestniczących w programie Google Early Access Program for Matter oraz jeden z pierwszych, który otrzyma certyfikat "Works with Google Home". Pasek świetlny Govee, wraz z innymi produktami, które mają plakietkę „Works with Google Home”, będą miały specjalne logo na opakowaniu.

Wszystkie urządzenia Matter "mówią tym samym językiem". W związku z tym powinniśmy być w stanie używać ich w w różnych ekosystemach w tym samym czasie, lub też dowolnie przełączać się między platformami. Natomiast nie wiadomo jeszcze dokładnie jak będą działały "przepływy" informacji między poszczególnymi platformami. Matter to ogromna zmiana dla inteligentnego domu nowej generacji. I niewątpliwie opracowanie takiego standardu było nie lada wyzwaniem. Matter , to wielka transformacja dla urządzeń Smart Home, natomiast jak podaje samo CSA, jest jeszcze bardzo dużo pracy do wykonania, a wydanie Matter 1.0 to dopiero początek.

Autor:
Leszek Błaszczyk