Matter: standarden som förenar hemautomation

Om du är intresserad av hemautomation och ditt hus är fullt av smarta prylar har du förmodligen kämpat med dem mer än en gång. Olika appar, inkompatibla hubbar och konstiga standarder som inte kommunicerar med varandra. Glödlampor som bara fungerar med ett märke, sensorer som är beroende av sin egen brygga, högtalare som inte förstår varandra... lite av en röra.

I detta sammanhang verkar det Materia som den stora gemensamma standarden för det smarta hemmet. Det är inte ett nytt hemautomationssystem i traditionell bemärkelse, utan ett delat språk som gör det möjligt för enheter från väldigt olika tillverkare att kommunicera med varandra lokalt, säkert och utan att du behöver oroa dig för om det är "kompatibelt med Alexa" eller "fungerar med HomeKit".

Vad är materia inom hemautomation och vem ligger bakom det

Matter är en öppen konnektivitetsstandard för smarta hemenheter, driven av Connectivity Standards Alliance (CSA), tidigare känd som Zigbee Alliance. Denna allians sammanför hundratals företag, inklusive tungviktare som Apple, Google, Amazon, Samsung, Huawei, IKEA, Philips (Signify), Somfy eller Boschbland många andra.

Till skillnad från klassiska system strävar inte materia efter att vara "bara ett annat ekosystem", utan ett gemensamt applikationsprotokoll som alla ekosystem kan kommunicera omDin glödlampa, din kontakt eller din termostat "talar materia", och tack vare det kan de styras från Apple Home, Google Home, Alexa, SmartThings, Homey eller andra kompatibla kontroller utan att du behöver välja sida.

I praktiken gör detta att Matter ett standardspråk för hemautomationOm ett tillbehör har sigillet "Works with Matter" eller "Compatible with Matter" betyder det att det implementerar samma internationellt definierade order och strukturer inom standarden, med strikta krav på säkerhet, kryptering och autentisering.

Det är viktigt att förstå det Matter är inte ett slutet Smart Home-system som sådan. Det är mer ett "applikationslager" som ligger ovanpå de IP-nätverk du redan använder hemma (Wi-Fi, Ethernet eller Thread). Olika ekosystem (Google, Apple, Amazon, Samsung, Homey, etc.) använder Matter för att styra och koordinera enheter via sina egna appar och tjänster, men de kommunicerar alla med samma gemensamma språk.

Så fungerar Matter: IP-, Wi-Fi-, Thread- och Ethernet-nätverk

En mycket vanlig missuppfattning är att Matter är "ytterligare en Zigbee" eller en ny trådlös teknik. I verkligheten, Matter är en applikationslagerstandard som körs över IPv6 på hemmanätverket. För att transportera sina meddelanden använder den välkända IP-protokoll som UDP och TCP i transportskiktet.

Baserat på det kan Matter-enheter använda olika underliggande nätverkstekniker: Ethernet (kabelanslutet), Wi-Fi (IEEE 802.11) och tråd (IEEE 802.15.4)Dessutom förlitar den sig på Bluetooth Low Energy (BLE) främst för den initiala registreringen eller "idrifttagningsprocessen", när du parar ihop en ny enhet genom att skanna en QR-kod eller ange en numerisk kod.

Nyckeln är det Nätverkstekniken är tydligt separerad från applikationsprotokollet.Zigbee och Z-Wave är kompletta stackar som kombinerar de fysiska lagren, nätverks- och applikationslagren till en enda proprietär eller semi-proprietär standard. Matter, å andra sidan, definierar helt enkelt hur enheter beskrivs, styrs och säkras, vilket gör att de lägre lagren använder standard IP-teknik.

Ur användarens synvinkel är resultatet att Matter-enheter kan kommunicera med varandra oavsett märke.Förutsatt att de är en del av samma Matter-nätverk och har en kompatibel styrenhet. Alla kommunikationsvägar är dock inte direkta: enheter som använder Thread finns i ett annat nätverk än de som använder Wi-Fi eller Ethernet, och en enhet behövs som fungerar som en "brygga" mellan dem.

I detta sammanhang, den s.k. kantfräs eller gränsfräs Trådsom ansvarar för att länka samman Thread-världen (lågströmsnätverk) med det traditionella lokala nätverket (Ethernet/Wi-Fi). Många moderna hubbar och högtalare som stöder Matter inkluderar också en Thread Border Router-funktion, vilket avsevärt förenklar driftsättningen.

Tråd, Wi-Fi och mesh-nätverk i Matter-standarden

En av de viktigaste ingredienserna i materieekosystemet är Thread, en trådlös mesh-teknik Utformad för enheter med låg strömförbrukning och låg latens, idealisk för sensorer, lås, små ställdon, enkla kontakter eller effektivt drivna glödlampor.

Tråden är inspirerad av Zigbee och använder nättopologiFlera strömförsörjda noder (vanligtvis enheter anslutna till elnätet) fungerar som routrar som upprepar signaler och automatiskt utökar täckningen. Ju fler Thread-enheter du lägger till, desto fler nätverket blir mer robust och omfattandeförbättra täckningen i hela hemmet.

I detta ramverk skiljer vi på två huvudtyper av trådanordningar inom materia: mesh-nätverksförlängare eller routrar (elektriska apparater som upprepar signaler) och slutenheter (till exempel batteridrivna sensorer) som inte vidarebefordrar trafik, utan bara skickar eller tar emot data för att spara batteriström.

Å andra sidan använder många Matter-produkter helt enkelt Wi-Fi eller Ethernet och är inte en del av något Thread-nät. Dessa enheter kan vara glödlampor, kontakter, tv-apparater, streamingspelare, hubbar, Wi-Fi-routrar etc. De är en del av nätverket och har vanligtvis mer bandbredd, men också högre energiförbrukning än Thread-enheter.

Man bör komma ihåg att Inte alla kommunikationslager är automatiskt kompatibla med varandraLAN (Ethernet/Wi-Fi) och Thread är olika nätverk, därav behovet av att Thread-edgeroutern fungerar som en brygga. Matter-enheter över Wi-Fi/Ethernet kan också ansluta till internet oberoende, vilket erbjuder fördelar (fjärråtkomst, uppdateringar) men också potentiella säkerhetsrisker om tillverkaren inte åtgärdar dem.

Elements of a Matter-nätverk: hubbar, routrar, enheter och mer

En materiebaserad installation handlar inte bara om att ”sätta in nya glödlampor”. I ett typiskt materienätverk skiljer vi på flera väldefinierade enhetsfunktioner som samarbetar med varandra:

Den första är Matter-hubb eller kontrollantDet är nätverkets hjärna, den centrala punkten som koordinerar, driftsätter (registrerar) och hanterar enheterna. Du behöver minst en Matter-kontroller för att systemet ska fungera, även om du kan använda flera samtidigt tack vare multihantering.

Denna hubb behöver inte vara en dedikerad "låda". Många smarta högtalare, skärmar med assistenter eller moderna routrar för hemmet De inkluderar redan funktioner för Matter Controller och ibland även funktioner för Border Router Thread. Till exempel vissa modeller av Google Nest Hub, Nest Mini, Amazon Echo-högtalare, Apple TV 4K, Modern HomePod, Samsung SmartThings Hub eller Homey Pro De kan fungera som en kontrollcentral.

För det andra finner vi Tråd om kant-/gränsroutrarDet här är enheter som "kommunicerar" med både LAN-nätverk (Wi-Fi eller Ethernet) och Thread-nätverk och ansvarar för att översätta trafik mellan dem. Ofta fungerar Matter-hubben också som en Border Router, men detta är inte obligatoriskt: du kan till exempel ha en Wi-Fi-router som fungerar som en Thread-router och en separat Matter-hub.

Sedan finns det Matter-enheter över LANDet här är produkter som ansluts via Wi-Fi eller Ethernet och förstår Matter-protokollet. De upprepar inte Thread-signaler och kan även upprätthålla anslutningar till tillverkarens moln. Ett typiskt exempel skulle vara en Philips Hue-brygga som integreras med Matter som en LAN-enhet, men samtidigt fortsätter att kommunicera via Zigbee med interna glödlampor och Philips-servrar.

Äntligen har vi Trådnätverksförlängare och trådändenheterFörlängarna (kontakter, lampor eller nätdrivna moduler) fungerar som mesh-noder som upprepar trådtrafik, medan slutenheterna vanligtvis är batteridrivna enheter (rörelsesensorer, dörrkontakter, små fjärrkontroller) som bara skickar/tar emot data för att maximera autonomin.

Vad är en Matter-kontroller eller hub och varför behöver du en?

Även om vissa Wi-Fi-baserade Matter-enheter kan ansluta direkt till nätverket och upptäckas av appar, De allra flesta praktiska installationer kräver en Matter-kontroller eller hubbDen här styrenheten underhåller nätverkslogiken, lagrar kryptografiska nycklar och exponerar gränssnitt så att du kan styra ditt hem från din mobiltelefon eller med rösten.

I praktiken är Matter-hubben vanligtvis en smart högtalare, router eller kontrollbox med kompatibel programvara. Detta möjliggör lokal drift även utan internetanslutning, vilket är avgörande för att lamporna ska tändas snabbt och scenerna ska reagera även om tillverkarens molntjänst går ner.

Dessutom talar många moderna hubbar inte bara Matter, utan integrerar flera protokoll i en enda enhet, vilket kombinerar Matter, Zigbee, Z-Wave, Infraröd, 433 MHz, Wi-Fi, Bluetooth och ThreadEtt tydligt exempel är Homey Pro, som fungerar som en Matter-hub och samtidigt kan förena enheter som använder väldigt olika tekniker i ett enda system.

Tack vare funktionen av multiadministration Tack vare standarden kan du ha flera Matter-kontroller i samma nätverk. Detta gör att du kan styra samma enheter från exempelvis Google Home, Apple Home och Alexa, utan att behöva koppla bort och para ihop dem varje gång. Ändå rekommenderas det att välja en "huvudhubb" för automatiseringar för att undvika att bli förvirrad över vem som styr vad.

Hubben är också avgörande för aspekter som firmwareuppdateringar för vissa enheter, valfri molnanslutning och exponering av avancerad data (energi, historik, automatiseringsarbetsflöden). Vissa tillverkare kräver fortfarande användning av sin egen brygga för att uppdatera tillbehör, även om dessa tillbehör senare exponeras som Matter, vilket strider något mot standardens anda, men är den nuvarande verkligheten.

Fördelar med Matter jämfört med andra standarder för hemautomation

Matters dragningskraft kommer inte enbart från marknadsföringen av stora varumärken, utan från flera. tekniska fördelar och fördelar med användarupplevelsen som försöker lösa verkliga problem i dagens smarta hem.

Den första stora fördelen är interoperabilitet mellan varumärken och ekosystemI teorin, om något har Matter-logotypen, borde det fungera med vilken certifierad kontroller som helst: Google Home, Alexa, Apple Home, SmartThings, Homey, etc. Detta minskar kraftigt den klassiska huvudvärken "är den kompatibel med...?" varje gång du köper en ny pryl.

För det andra, materia Den körs lokalt över IPutan att nödvändigtvis förlita sig på molnet. Detta innebär lägre latens, större tillförlitlighet och ökad motståndskraft mot internetavbrott: dina lampor tänds snabbare, sensorer reagerar tidigare och automatiseringar fortsätter att fungera även om den externa anslutningen bryts.

För det tredje lägger standarden stor vikt vid Säkerhet genom design och noll förtroendeMatter-enheter använder modern kryptering (som AES) och robusta autentiserings- och auktoriseringsmekanismer. Endast autentiserade enheter kan ansluta till nätverket och förstå kommandon, vilket minskar attackytan mot typiska intrång från slarviga IoT-enheter.

En annan höjdpunkt är enhetlig och förenklad installationsupplevelseRegistreringsprocessen med hjälp av en QR-kod eller en 11-siffrig numerisk kod är mycket likartad i alla ekosystem, vilket minskar inlärningskurvan och friktionen vid installation av nya enheter. Du behöver inte längre använda en annan app för varje märke, som var fallet tidigare.

Slutligen, genom att förlita sig på Tråd för enheter med låg strömförbrukningMateria ärver förmågan att skapa mycket energieffektiva nätverk. Trådändenheter tillbringar större delen av sin tid i standby-läge och förbrukar väldigt lite ström, men kan ändå reagera snabbt vid behov, vilket resulterar i betydligt längre batteritid.

Nuvarande begränsningar och utmaningar med Matter-standarden

Även om Matter ser väldigt bra ut, Det är inte en trollstav som löser allt inom hemautomation.För närvarande har standarden flera begränsningar och utmaningar som bör förstås innan man påbörjar en fullständig husrenovering.

Till att börja med, Matter-enhetens ekosystem är fortfarande relativt litet. jämfört med det stora antalet proprietära Zigbee-, Z-Wave- eller Wi-Fi-produkter som redan finns på marknaden. Version 1.0 av standarden, som släpptes i oktober 2022, omfattade endast ett begränsat antal kategorier.

Bland de typer av enheter som initialt stöddes hittar vi glödlampor, strömbrytare och belysningskontroller, kontakter och uttag, lås, termostater och klimatkontroller, persienner och rullgardiner, säkerhetssensorer (rörelse, beröring, rök, CO), garageportskontroller, trådlösa åtkomstpunkter, bryggor, tv-apparater och streamingvideospelare.

Den här listan är väldigt bra, men den saknar fortfarande något. Många populära produkter som säkerhetskameror, kompletta ljudsystem, multirumshögtalare eller robotdammsugareSenare versioner av standarden (Matter 1.3, 1.4.1, 1.5, etc.) utökar kompatibiliteten till att omfatta kameror, mer avancerade lås, markiser, smart bevattning och annan utrustning, men den faktiska implementeringen släpar alltid efter pappersarbetet.

Ett annat hinder är att Inte alla märken integrerar Matter direkt i den slutliga enhetenVissa tillverkare, som IKEA Home Smart eller Philips Hue, använder fortfarande Zigbee i sina glödlampor och lägger till Matter-kompatibilitet via en Zigbee-Matter-brygga. Det betyder att du fortfarande behöver märkets egen hubb, men då kan du åtminstone styra allt från ett gemensamt ekosystem.

Till allt detta kommer prisfaktorn: många nyare Matter-enheter De använder modernare chips och är oftast något dyrare. än deras Zigbee-baserade eller proprietära motsvarigheter. De borde bli billigare med tiden, men på kort sikt måste denna skillnad beaktas.

Matter, Zigbee, Z-Wave och andra standarder: samexistens och broar

En vanlig fråga är om, med materians ankomst, Du måste kasta bort allt du redan har i Zigbee, Z-Wave, 433 MHz eller andra protokoll. Svaret är tydligt: ​​nej. Under många år framöver kommer vi att leva i ett scenario med samexisterande teknologier.

Zigbee och Z-Wave finns kvar allmänt använda standarder inom belysning, sensorer och infällda modulerDe har ett stort ekosystem av enheter, fungerar lokalt och är i många fall ännu mer prisvärda. Faktum är att många varumärken har meddelat att de kommer att fortsätta använda dem internt och kommer att visa upp integration med Matter genom kompatibla hubbar eller bryggor.

Det är fallet med Philips Hue eller IKEA Home SmartDessa enheter kräver en Zigbee-brygga för att kommunicera med glödlamporna, men de kan ansluta till Matter-ekosystemet via den hubben. Med andra ord ser användaren ett Matter-tillbehör och styr det som sådant, men under huven finns det fortfarande ett traditionellt Zigbee-nätverk.

Andra teknologier samexisterar också, som t.ex. RF 433 MHz för enkla fjärrkontroller, infraröd för tv-apparater och luftkonditioneringsapparater eller proprietära API:er. I det här scenariot blir universella hubbar som kombinerar Matter med Zigbee, Z-Wave, Wi-Fi, IR och andra radioapparater ett slags "lim" som förenar allt till ett enda system.

På medellång sikt är det rimligt att anta att Materia kommer att vara den rådande standarden. Detta gäller särskilt för nya smarta hemprodukter, särskilt de som riktar sig till massmarknaden. Äldre enheter kommer dock att fortsätta fungera i många år, och det kommer fortfarande att vara klokt att investera i lösningar som är flexibla och integrerar flera tekniker samtidigt.

Kompatibilitet och typer av tillgängliga Matter-enheter

När du gör inköp är det enklaste sättet att veta om en produkt passar ditt projekt Leta efter Matter-logotypen på lådan eller i online-annonsenOm det tydligt står ”Works with Matter” eller ”Compatible with Matter” betyder det att tillverkaren har genomgått CSA-certifieringsprocessen och att enheten uppfyller standardens krav.

Bland de vanligaste produktkategorierna Matter Dessa inkluderar LED-lampor och -lister, smarta kontakter, dörr- och rörelsesensorer, termostater, lås, luftfräschare, luftrenare, kameror (i de senaste versionerna av standarden), robotar, dörrklockor, hubbar, routrar, tv-apparater, streamingspelare och mycket mer.

Viktmärken som Signify (Philips Hue, WiZ), Bosch Smart Home, Apple, Google, Amazon, Samsung eller LG De arbetar med att göra en stor del av sina nuvarande eller framtida kataloger uppgraderingsbara eller kompatibla med Matter, antingen direkt eller via bryggor.

Naturligtvis måste du komma ihåg det Matter har bara funnits på marknaden en kort tid.Om du köper en äldre modell av glödlampa, termostat eller kontakt kanske den inte har stöd för Matter och kan förlita sig enbart på sin egen standard (Zigbee, Z-Wave, proprietärt Wi-Fi, etc.). Det är alltid en bra idé att kontrollera specifikationerna och, om du köper online, använda produktsidans sökfunktion för att hitta ordet "Matter".

I vissa fall, även när produkten är märkt som "Materiekompatibel", Du kan fortfarande behöva tillverkarens hubb För vissa avancerade funktioner, såsom firmwareuppdateringar eller specifika funktioner som ännu inte ingår i standarden. Återigen gör branschen framsteg, men övergången är inte omedelbar.

Säkerhet, "Matter Code" och integritet i det smarta hemmet

När vi talar om "materiekod" syftar vi inte på programmeringskoden för ett språk, utan på de specifikationer och tekniska krav som varje enhet måste uppfylla för att bli certifierad. Inom den ramen är säkerhet en av de grundläggande pelarna.

Materia använder end-to-end-kryptering och stark autentisering Detta gäller både den initiala installationsprocessen och den pågående kommunikationen mellan enheter och styrenheter. Endast auktoriserade enheter kan ansluta till hemmanätverket, och varje enhet har unika inloggningsuppgifter som verifieras vid driftsättning.

Detta tillvägagångssätt av Säkerhet genom design och noll förtroende Det här innebär att enheter byggs med antagandet att de kan befinna sig i osäkra miljöer, och därför stärks lagren av autentisering, kryptering och nyckelhantering. För slutanvändaren innebär detta mindre risk när de öppnar sitt hem för IoT, förutsatt att tillverkaren inte kompromissar med dessa bästa praxis med slarviga implementeringar.

Dessutom, inriktad på lokal verksamhet, Matter minskar behovet av att exponera varje enhet direkt för internetNär det gäller Thread har slutenheterna inte ens utåtriktad IP-anslutning: all deras kommunikation går genom Border Router och styrenheten, som kan filtrera och begränsa exponeringsyta och avskildhet.

LAN-baserade Matter-enheter (Wi-Fi/Ethernet) kan dock ansluta till molnet om tillverkaren så önskar, vilket lägger till ett lager av funktionalitet (fjärrkontroll, anpassade integrationer) men också potentiella integritetskonsekvenser. Det är här det kommer in i bilden att välja betrodda varumärken och noggrant granska de behörigheter och den åtkomst du ger till deras appar.

Hur man kommer igång med Matter hemma: krav och grundläggande steg

Att installera ett smart hem baserat på Matter behöver inte vara komplicerat, men det är lämpligt att följa en minimal mental ram för att undvika att bli galen Att köpa enheter slumpmässigt. Först och främst måste du se till att du uppfyller vissa tekniska krav.

Nyckeln är att ha minst en Matter-kompatibel styrenhet eller hubbDet kan vara en Google Nest Hub (olika generationer), en Nest Mini, en Apple TV 4K, vilken modern HomePod som helst, en Amazon Echo-högtalare av tredje generationen eller senare, en nyligen lanserad Samsung SmartThings Hub eller mer avancerade lösningar som Homey Pro.

Om du planerar att använda trådbaserade tillbehör med låg effekt (sensorer, lås, små fjärrkontroller) är det också viktigt att ha en trådkantfräsvilket i många fall är integrerat i samma hubbar som nämnts tidigare. Utan denna komponent kommer Thread-enheter inte att kunna kommunicera med huvudnätverket.

Ett annat krav är att ditt Wi-Fi-nätverk stöder IPv6Detta är något som praktiskt taget alla moderna routrar erbjuder, även om det ibland är inaktiverat och måste aktiveras i inställningarna. Du behöver också en smartphone med appen för det ekosystem du vill börja med: Google Home, Apple Home, Amazon Alexa, SmartThings, Homey, etc.

Processen att registrera en enhet, känd som idrifttagningDet har förenklats avsevärt tack vare användningen av QR-koden eller den numeriska Matter-koden. Vanligtvis slår du på den nya enheten, öppnar ekosystemets app, väljer "Lägg till enhet" eller något liknande, riktar kameran mot QR-koden på lådan eller själva enheten, och din telefon använder Bluetooth Low Energy för att upprätta en säker initial anslutning.

Följ sedan appens assistent för att Välj nätverk (Wi-Fi eller Thread), tilldela rummet, ge det ett namn (”Vardagsrumsljus”, ”Dörrsensor” etc.) och i många fall även länka det till andra Matter-ekosystem om du vill använda multiadministration. Om QR-kodsskanningen misslyckas finns det alltid möjlighet att manuellt ange den medföljande 11-siffriga numeriska koden.

Ett par praktiska tips: håll alltid Matter Hub-firmwaren och mobilapparna har uppdaterats.Eftersom kompatibilitets- och stabilitetsförbättringar pågår. Och om något har problem med att ansluta, stänga av och slå på det igen, eller till och med utföra en fabriksåterställning av enheten och drivrutinen, löser det vanligtvis de flesta driftsättningsproblem.

Med tanke på det massiva stödet från teknikjättar, den solida tekniska grunden och möjligheten att förena glödlampor, sensorer, lås, TV-apparater, hubbar och routrar från olika tillverkare i ett enda språk, Matter framträder tydligt som standarden som är avsedd att förenkla hemautomationÄven om den för närvarande samexisterar med Zigbee, Z-Wave och andra protokoll och kräver att man kombinerar bryggor, hubbar och kantroutrar för att få ut det mesta av den i ett verkligt smart och flexibelt hem.