Matter: standarden, der forener hjemmeautomation

Hvis du er interesseret i hjemmeautomation, og dit hus er fyldt med smarte gadgets, har du sandsynligvis kæmpet med dem mere end én gang. Forskellige apps, inkompatible hubs og mærkelige standarder der ikke kommunikerer med hinanden. Pærer der kun virker med ét mærke, sensorer der er afhængige af deres egen bro, højttalere der ikke forstår hinanden... lidt af et rod.

I denne sammenhæng ser det ud til Materie som den store fælles standard til det smarte hjem. Det er ikke et nyt hjemmeautomationssystem i traditionel forstand, men et fælles sprog, der gør det muligt for enheder fra meget forskellige producenter at kommunikere med hinanden lokalt, sikkert og uden at du behøver at bekymre dig om, hvorvidt det er "kompatibelt med Alexa" eller "fungerer med HomeKit".

Hvad er materie i hjemmeautomation, og hvem står bag det

Materie er en åben konnektivitetsstandard for smart home-enheder, drevet af Connectivity Standards Alliance (CSA), tidligere kendt som Zigbee Alliance. Denne alliance samler hundredvis af virksomheder, herunder sværvægtere som Apple, Google, Amazon, Samsung, Huawei, IKEA, Philips (Signify), Somfy eller Boschblandt mange andre.

I modsætning til klassiske systemer sigter Materie ikke mod at være "bare endnu et økosystem", men en fælles applikationsprotokol, som alle økosystemer kan tale omDin pære, dit stik eller din termostat "taler Materie", og takket være det kan de styres fra Apple Home, Google Home, Alexa, SmartThings, Homey eller andre kompatible controllere, uden at du behøver at vælge side.

I praksis gør dette Matter et standardsprog til hjemmeautomationHvis et tilbehør har mærket "Works with Matter" eller "Compatible with Matter", betyder det, at det implementerer de samme internationalt definerede ordrer og strukturer inden for standarden med strenge krav til sikkerhed, kryptering og godkendelse.

Det er vigtigt at forstå det Matter er ikke et lukket Smart Home-system som sådan. Det er mere et "applikationslag", der ligger oven på de IP-netværk, du allerede bruger derhjemme (Wi-Fi, Ethernet eller Thread). Forskellige økosystemer (Google, Apple, Amazon, Samsung, Homey osv.) bruger Matter til at styre og koordinere enheder via deres egne apps og tjenester, men de kommunikerer alle ved hjælp af det samme fælles sprog.

Sådan fungerer Matter: IP-, Wi-Fi-, Thread- og Ethernet-netværk

En meget almindelig misforståelse er, at Matter er "endnu en Zigbee" eller en ny trådløs teknologi. I virkeligheden, Matter er en applikationslagsstandard, der kører over IPv6 på hjemmenetværket. Til at transportere sine beskeder bruger den velkendte IP-protokoller som f.eks. UDP og TCP i transportlaget.

Baseret på det kan Matter-enheder bruge forskellige underliggende netværksteknologier: Ethernet (kablet), Wi-Fi (IEEE 802.11) og Thread (IEEE 802.15.4)Desuden er den afhængig af Bluetooth lavenergi (BLE) primært til den indledende registrering eller "idriftsættelses"-proces, når du parrer en ny enhed ved at scanne en QR-kode eller indtaste en numerisk kode.

Nøglen er det Netværksteknologien er klart adskilt fra applikationsprotokollen.Zigbee og Z-Wave er komplette stakke, der kombinerer de fysiske lag, netværks- og applikationslagene i en enkelt proprietær eller semi-proprietær standard. Matter definerer derimod blot, hvordan enheder beskrives, styres og sikres, hvilket lader de lavere lag bruge standard IP-teknologier.

Fra brugerens synspunkt er resultatet, at Matter-enheder kan kommunikere med hinanden uanset mærke.Forudsat at de er en del af det samme Matter-netværk og har en kompatibel controller. Dog er ikke alle kommunikationsveje direkte: enheder, der bruger Thread, er på et andet netværk end dem, der bruger Wi-Fi eller Ethernet, og der er behov for en enhed, der fungerer som en "bro" mellem dem.

I denne sammenhæng er den såkaldte kantfræser eller grænsefræser gevindsom er ansvarlig for at forbinde Thread-verdenen (lavstrøms mesh) med det traditionelle LAN (Ethernet/Wi-Fi). Mange moderne hubs og højttalere, der understøtter Matter, inkluderer også en Thread Border Router-funktion, hvilket i høj grad forenkler implementeringen.

Tråd, Wi-Fi og mesh-netværk i Matter-standarden

En af nøgleingredienserne i materieøkosystemet er Thread, en trådløs mesh-teknologi Designet til enheder med lavt strømforbrug og lav latenstid, ideel til sensorer, låse, små aktuatorer, simple stik eller effektivt drevne pærer.

Tråden er inspireret af Zigbee og bruger mesh-topologiFlere strømforsynede noder (normalt enheder tilsluttet elnettet) fungerer som routere, der gentager signaler og automatisk udvider dækningen. Derfor, jo flere Thread-enheder du tilføjer, netværket bliver mere robust og omfattendeforbedre dækningen i hele huset.

I denne ramme skelner vi mellem to hovedtyper af trådenheder inden for stof: mesh-netværksforlængere eller routere (elektriske apparater, der gentager signaler) og slutenheder (for eksempel batteridrevne sensorer), der ikke videresender trafik, men kun sender eller modtager data for at spare batteristrøm.

På den anden side bruger mange Matter-produkter blot Wi-Fi eller Ethernet og er ikke en del af noget Thread-mesh. Disse enheder kan være pærer, stik, fjernsyn, streamingafspillere, hubs, Wi-Fi-routere osv. De er en del af LAN'et og har normalt mere båndbredde, men også højere energiforbrug end Thread-enheder.

Det skal huskes på, at Ikke alle kommunikationslag er automatisk kompatible med hinandenLAN (Ethernet/Wi-Fi) og Thread er forskellige netværk, derfor er det nødvendigt at Thread-edge-routeren fungerer som en bro. Matter-enheder over Wi-Fi/Ethernet kan også oprette forbindelse til internettet uafhængigt, hvilket giver fordele (fjernadgang, opdateringer), men også potentielle sikkerhedsrisici, hvis producenten ikke tager hånd om dem.

Elements of a Matter-netværk: hubs, routere, enheder og mere

En materiebaseret installation handler ikke bare om at "sætte nye pærer i". I et typisk materie-netværk kan vi skelne mellem flere veldefinerede enhedsfunktioner der samarbejder med hinanden:

Den første er Materiel hub eller controllerDet er netværkets hjerne, det centrale punkt, der koordinerer, idriftsætter (registrerer) og administrerer enhederne. Du skal bruge mindst én Matter-controller for at systemet kan fungere, selvom du kan bruge flere på én gang takket være multistyring.

Denne hub behøver ikke at være en dedikeret "boks". Mange smarte højttalere, skærme med assistenter eller moderne hjemmeroutere De inkluderer allerede Matter Controller-funktioner og nogle gange også Border Router Thread-funktioner. For eksempel visse modeller af Google Nest Hub, Nest Mini, Amazon Echo-højttalere, Apple TV 4K Moderne HomePod, Samsung SmartThings Hub eller Homey Pro De kan fungere som et kontrolcenter.

For det andet finder vi Tråd om kant-/grænseroutereDet er enheder, der "kommunikerer" med både LAN-netværk (Wi-Fi eller Ethernet) og Thread-netværk og er ansvarlige for at oversætte trafik mellem dem. Ofte fungerer Matter-hubben også som en Border Router, men dette er ikke obligatorisk: du kan for eksempel have en Wi-Fi-router, der fungerer som en Thread-router, og en separat Matter-hub.

Så er der Matter-enheder over LANDet er produkter, der opretter forbindelse via Wi-Fi eller Ethernet og forstår Matter-protokollen. De gentager ikke Thread-signaler og kan også opretholde forbindelser til producentens cloud. Et typisk eksempel ville være en Philips Hue-bro, der integrerer med Matter som en LAN-enhed, men samtidig fortsætter med at kommunikere via Zigbee med interne pærer og Philips-servere.

Til sidst har vi Thread-netværksforlængere og Thread-endeenhederForlængere (stik, lamper eller netdrevne moduler) fungerer som mesh-noder, der gentager trådtrafik, mens slutenhederne normalt er batteridrevne enheder (bevægelsessensorer, dørkontakter, små fjernbetjeninger), der kun sender/modtager data for at maksimere autonomien.

Hvad er en Matter-controller eller hub, og hvorfor har du brug for en?

Selvom nogle Wi-Fi-baserede Matter-enheder kan oprette direkte forbindelse til netværket og blive registreret af apps, Langt de fleste praktiske installationer kræver en Matter-controller eller hubDenne controller vedligeholder netværkslogikken, lagrer kryptografiske nøgler og eksponerer grænseflader, så du kan styre dit hjem fra din mobiltelefon eller med stemmen.

I praksis er Matter-hubben normalt en smart højttaler, router eller kontrolboks med kompatibel software. Dette muliggør lokal betjening selv uden internetforbindelse, hvilket er afgørende for at lysene tændes hurtigt, og at scenerne reagerer, selv hvis producentens cloud-tjeneste går ned.

Derudover taler mange moderne hubs ikke kun Matter, men integrerer også flere protokoller i en enkelt enhed, der kombinerer Matter, Zigbee, Z-Wave, Infrarød, 433 MHz, Wi-Fi, Bluetooth og ThreadEt tydeligt eksempel er Homey Pro, der fungerer som en Matter-hub og samtidig kan forene enheder, der bruger meget forskellige teknologier, i ét system.

Takket være funktionen af multiadministration Takket være standarden kan du have flere Matter-controllere på det samme netværk. Dette giver dig mulighed for at styre de samme enheder fra f.eks. Google Home, Apple Home og Alexa uden at skulle ophæve og genparre dem hver gang. Alligevel anbefales det at vælge en "primær" hub til automatiseringer for at undgå at blive forvirret over at finde ud af, hvem der styrer hvad.

Hubben er også afgørende for aspekter som firmwareopdateringer til visse enheder, valgfri cloud-forbindelse og eksponering af avancerede data (energi, historik, automatiseringsworkflows). Nogle producenter kræver stadig brug af deres egen bro til at opdatere tilbehør, selvom dette tilbehør senere eksponeres som Matter, hvilket går imod standardens ånd, men er den nuværende virkelighed.

Fordele ved Matter sammenlignet med andre standarder for hjemmeautomation

Matters appel kommer ikke udelukkende fra markedsføringen af ​​store mærker, men fra flere. tekniske fordele og brugeroplevelsesfordele der søger at løse de reelle problemer i nutidens smarte hjem.

Den første store fordel er interoperabilitet mellem brands og økosystemerI teorien, hvis noget har Matter-logoet, burde det fungere med enhver certificeret controller: Google Home, Alexa, Apple Home, SmartThings, Homey osv. Dette reducerer i høj grad den klassiske hovedpine "er den kompatibel med...?" hver gang du køber en ny gadget.

For det andet, Materie Den kører lokalt over IPuden nødvendigvis at være afhængig af skyen. Det betyder lavere latenstid, større pålidelighed og øget modstandsdygtighed over for internetafbrydelser: Dine lys tændes hurtigere, sensorer reagerer hurtigere, og automatiseringer fortsætter med at fungere, selvom den eksterne forbindelse mistes.

For det tredje lægger standarden stor vægt på Sikkerhed gennem design og nul tillidMatter-enheder bruger moderne kryptering (såsom AES) og robuste godkendelses- og autorisationsmekanismer. Kun godkendte enheder kan oprette forbindelse til netværket og forstå kommandoer, hvilket reducerer angrebsfladen mod typiske indtrængen fra uforsigtige IoT-enheder.

Et andet højdepunkt er samlet og forenklet opsætningsoplevelseRegistreringsprocessen ved hjælp af en QR-kode eller en 11-cifret numerisk kode er meget ens på tværs af alle økosystemer, hvilket reducerer indlæringskurven og friktionen ved installation af nye enheder. Du behøver ikke længere at bruge en forskellig app til hvert mærke, som det var tilfældet før.

Endelig, ved at stole på Tråd for enheder med lavt strømforbrugMaterie arver evnen til at skabe meget energieffektive netværk. Trådbaserede enheder bruger det meste af deres tid i standbytilstand, hvor de bruger meget lidt strøm, men alligevel er i stand til at reagere hurtigt, når det er nødvendigt, hvilket resulterer i betydeligt længere batterilevetid.

Nuværende begrænsninger og udfordringer ved Matter-standarden

Selvom Matter ser rigtig godt ud, Det er ikke en tryllestav, der løser alt inden for hjemmeautomation.I øjeblikket har standarden adskillige begrænsninger og udfordringer, som bør forstås, før man påbegynder en komplet boligrenovering.

Til at begynde med, Matter-enhedsøkosystemet er stadig relativt lille. sammenlignet med det store antal proprietære Zigbee-, Z-Wave- eller Wi-Fi-produkter, der allerede er på markedet. Version 1.0 af standarden, der blev udgivet i oktober 2022, dækkede kun et begrænset antal kategorier.

Blandt de typer enheder, der oprindeligt understøttes, finder vi pærer, afbrydere og lysstyringssystemer, stik og stikkontakter, låse, termostater og klimaanlæg, persienner og rullegardiner, sikkerhedssensorer (bevægelse, kontakt, røg, CO), garageportcontrollere, trådløse adgangspunkter, broer, fjernsyn og streamingvideoafspillere.

Denne liste er rigtig god, men den udelader stadig noget. Mange populære produkter såsom sikkerhedskameraer, komplette lydsystemer, multirumshøjttalere eller robotstøvsugereSenere versioner af standarden (Matter 1.3, 1.4.1, 1.5 osv.) udvider kompatibiliteten til at omfatte kameraer, mere avancerede låse, markiser, smart vanding og andet udstyr, men den faktiske implementering halter altid bagefter papirarbejdet.

En anden hindring er, at Ikke alle mærker integrerer Matter direkte i den endelige enhedNogle producenter, som IKEA Home Smart eller Philips Hue, bruger stadig Zigbee i deres pærer og tilføjer Matter-kompatibilitet via en Zigbee-Matter-bro. Det betyder, at du stadig har brug for mærkets egen hub, selvom du så i det mindste kan styre alt fra et fælles økosystem.

Oven i købet kommer prisfaktoren: mange nyere Matter-enheder De bruger mere moderne chips og er normalt noget dyrere. end deres Zigbee-baserede eller proprietære tilsvarende produkter. De burde blive billigere med tiden, men på kort sigt skal denne forskel tages i betragtning.

Matter, Zigbee, Z-Wave og andre standarder: sameksistens og broer

Et almindeligt spørgsmål er, om det med materiens ankomst, Du skal smide alt væk, hvad du allerede har i Zigbee, Z-Wave, 433 MHz eller andre protokoller. Svaret er klart: nej. I mange år fremover vil vi leve i et scenarie med sameksisterende teknologier.

Zigbee og Z-Wave forbliver udbredte standarder inden for belysning, sensorer og indbyggede modulerDe har et stort økosystem af enheder, fungerer lokalt og er i mange tilfælde endnu mere overkommelige. Faktisk har mange brands annonceret, at de vil fortsætte med at bruge dem internt og vil fremvise integration med Matter gennem kompatible hubs eller broer.

Dette er tilfældet for Philips Hue eller IKEA Home SmartDisse enheder kræver en Zigbee-bro for at kommunikere med pærerne, men de kan oprette forbindelse til Matter-økosystemet gennem den hub. Med andre ord ser brugeren et Matter-tilbehør og styrer det som sådan, men under motorhjelmen er der stadig et traditionelt Zigbee-netværk.

Andre teknologier eksisterer også side om side, som f.eks. RF 433 MHz til simple fjernbetjeninger, infrarød til fjernsyn og klimaanlæg eller proprietære API'er. I dette scenarie bliver universelle hubs, der kombinerer Matter med Zigbee, Z-Wave, Wi-Fi, IR og andre radioer, en slags "lim", der forener alt i ét system.

På mellemlang sigt er det rimeligt at antage, at Materie vil være den gængse standard. Dette gælder især for nye smart home-produkter, især dem der er rettet mod massemarkedet. Ældre enheder vil dog fortsat fungere i mange år, og det vil stadig give mening at investere i løsninger, der er fleksible og integrerer flere teknologier samtidigt.

Kompatibilitet og typer af tilgængelige Matter-enheder

Når du foretager køb, er den nemmeste måde at vide, om et produkt passer til dit projekt Se efter Matter-logoet på æsken eller på onlineannoncenHvis der tydeligt står "Works with Matter" eller "Compatible with Matter", betyder det, at producenten har gennemgået CSA-certificeringsprocessen, og at enheden opfylder standardens krav.

Blandt de de mest almindelige produktkategorier Matter Disse omfatter LED-pærer og -strimler, smarte stik, dør- og bevægelsessensorer, termostater, låse, luftfriskere, luftrensere, kameraer (i de nyeste versioner af standarden), robotter, dørklokker, hubs, routere, fjernsyn, streamingafspillere og meget mere.

Vægtmærker som Signify (Philips Hue, WiZ), Bosch Smart Home, Apple, Google, Amazon, Samsung eller LG De arbejder på at gøre en stor del af deres nuværende eller fremtidige kataloger opgraderbare eller kompatible med Matter, enten native eller via broer.

Selvfølgelig skal du huske det Matter har kun været på markedet i kort tid.Hvis du køber en ældre model af pære, termostat eller stik, understøtter den muligvis ikke Matter og er muligvis udelukkende afhængig af sin egen standard (Zigbee, Z-Wave, proprietær Wi-Fi osv.). Det er altid en god idé at tjekke specifikationerne, og hvis du køber online, skal du bruge produktsidens søgefunktion til at finde ordet "Matter".

I nogle tilfælde, selv når produktet er mærket som "Materie-kompatibelt", Du har muligvis stadig brug for producentens hub For visse avancerede funktioner, såsom firmwareopdateringer eller specifikke funktioner, der endnu ikke er inkluderet i standarden. Igen gør branchen fremskridt, men overgangen er ikke øjeblikkelig.

Sikkerhed, "Matter code" og privatliv i det smarte hjem

Når vi taler om "materielkode", refererer vi ikke til programmeringskoden i et sprog, men til de specifikationer og tekniske krav, som alle enheder skal opfylde for at blive certificeret. Inden for den ramme er sikkerhed en af ​​de grundlæggende søjler.

Materie bruger end-to-end-kryptering og stærk autentificering Dette gælder både for den indledende opsætningsproces og for den løbende kommunikation mellem enheder og controllere. Kun autoriserede enheder kan oprette forbindelse til hjemmenetværket, og hver enhed har unikke legitimationsoplysninger, der verificeres under idriftsættelsen.

Denne tilgang af Sikkerhed gennem design og nul tillid Det betyder, at enheder bygges under antagelse af, at de kan være i usikre miljøer, og derfor styrkes lagene af godkendelse, kryptering og nøglehåndtering. For slutbrugeren betyder dette mindre risiko, når de åbner deres hjem for IoT, forudsat at producenten ikke går på kompromis med disse bedste praksisser med sjuskede implementeringer.

Derudover er det rettet mod lokale operationer, Matter reducerer behovet for at eksponere hver enhed direkte til internettetI tilfælde af Thread har slutenhederne ikke engang udadgående IP-forbindelse: al deres kommunikation går gennem Border Router og controlleren, som kan filtrere og begrænse eksponeringsflade og privatliv.

LAN-baserede Matter-enheder (Wi-Fi/Ethernet) kan dog oprette forbindelse til skyen, hvis producenten vælger det. Dette tilføjer et lag af funktionalitet (fjernbetjening, brugerdefinerede integrationer), men også potentielle konsekvenser for privatlivets fred. Det er her, at valg af betroede mærker og omhyggeligt gennemgår de tilladelser og den adgang, du giver til deres apps, kommer i spil.

Sådan kommer du i gang med Matter derhjemme: krav og grundlæggende trin

Det behøver ikke at være kompliceret at opsætte et smart hjem baseret på Matter, men det er tilrådeligt at følge en minimal mental ramme for at undgå at blive sindssyg Køb af enheder tilfældigt. Først og fremmest skal du sørge for at opfylde nogle tekniske krav.

Nøglen er at have mindst én Matter-kompatibel controller eller hubDet kunne være en Google Nest Hub (forskellige generationer), en Nest Mini, et Apple TV 4K, en hvilken som helst moderne HomePod, en Amazon Echo-højttaler af tredje generation eller højere, en nyere Samsung SmartThings-hub eller mere avancerede løsninger som Homey Pro.

Hvis du planlægger at bruge trådbaseret lavstrømstilbehør (sensorer, låse, små fjernbetjeninger), er det også vigtigt at have en trådkantfræsersom i mange tilfælde er integreret i de samme hubs, som er nævnt tidligere. Uden denne komponent vil Thread-enheder ikke være i stand til at kommunikere med hovednetværket.

Et andet krav er, at dit Wi-Fi-netværk understøtter IPv6Dette er noget, som stort set alle moderne routere tilbyder, selvom det nogle gange er deaktiveret og skal aktiveres i indstillingerne. Du skal også bruge en smartphone med appen til det økosystem, du vil starte med: Google Home, Apple Home, Amazon Alexa, SmartThings, Homey osv.

Processen med at registrere en enhed, kendt som idriftsættelseDet er blevet betydeligt forenklet takket være brugen af ​​QR-koden eller den numeriske Matter-kode. Typisk tænder du den nye enhed, åbner økosystem-appen, vælger "Tilføj enhed" eller noget lignende, peger dit kamera mod QR-koden på æsken eller selve enheden, og din telefon bruger Bluetooth Low Energy til at etablere en sikker initial forbindelse.

Følg derefter appens assistent for at Vælg netværket (Wi-Fi eller Thread), tildel rummet, og giv det et navn. (“Stuelys”, “Dørsensor” osv.) og i mange tilfælde også linke det til andre Matter-økosystemer, hvis du vil bruge multiadministration. Hvis QR-kodescanningen mislykkes, er der altid mulighed for manuelt at indtaste den ledsagende 11-cifrede numeriske kode.

Et par praktiske tips: Hold altid Matter hub-firmwaren og mobilappsene er blevet opdateret.Fordi der løbende sker forbedringer af kompatibilitet og stabilitet. Og hvis noget har problemer med at oprette forbindelse, slukke og tænde det igen, eller endda udføre en fabriksnulstilling af enheden og driveren, løser det normalt de fleste idriftsættelsesproblemer.

I betragtning af den massive støtte fra tech-giganter, det solide tekniske fundament og muligheden for at forene pærer, sensorer, låse, tv'er, hubs og routere fra forskellige producenter i ét enkelt sprog, Matter er tydeligvis ved at blive standarden, der skal forenkle hjemmeautomationSelvom den for nuværende sameksisterer med Zigbee, Z-Wave og andre protokoller og kræver en kombination af broer, hubs og edge-routere for at få mest muligt ud af det i et virkelig smart og fleksibelt hjem.