Die Mutter von Matter: die Connectivity Standards Alliance

Matter wird von der Connectivity Standards Alliance: CSA-IOT propagiert, die sich davon eine Vereinfachung des IoT verspricht. Die Connectivity Standards Alliance (CSA) ist eine Organisation, die Standards für die Vernetzung von Geräten im Internet der Dinge (IoT) entwickelt. Am 3. November 2022 wurde die Connectivitiy Standards Alliance (CSA) als Organisation in Amsterdam gelauncht. Sie ist verantwortlich für den Matter-Standard

Zu den aktiven Mitgliedern der CSA gehören Branchenführer wie Amazon, Apple, Comcast, Google, Huawei und Texas Instruments. Diese Unternehmen arbeiten gemeinsam an der Entwicklung und Implementierung von Standards wie Matter, einem offenen Smarthome-Standard, der die Interoperabilität von Smarthome-Geräten ermöglicht.

Zusätzlich zu den aktiven Mitgliedern gehören auch Unternehmen wie Ikea, Legran, NXP, Signify, Somfy und andere zu den assoziierten Unternehmen der CSA. Diese Unternehmen unterstützen die Arbeit der CSA und tragen zur Entwicklung und Verbreitung von Standards wie Matter bei, um die Zusammenarbeit und Interoperabilität von Smarthome-Geräten weiter zu fördern.

Das Matter Smart Home der Zukunft wird also einfacher, robuster und leichter zu bedienen sein. Smart-Home-Geräte sowie alle matter-fähigen Devices werden sich künftig im Matter Fabric am besten aufgehoben fühlen. Verbindungen zu Bluetooth Low Energy und anderen Topologien sind möglich. Anbieter wie Bosch und andere werden Matter-kompatible Geräte und Matter-kompatible Produkte wie Sensor, Leuchtmittel, Thermostate und Rollläden für das Heimnetzwerk herstellen.

Der Thread-Border Router

Der Thread-Border Router ist ein Gateway: Dieses Gerät ist mit Ihrem Heimnetz verbunden und in der Lage, Informationen zwischen dem Thread-Netzwerk/Mesh und dem übrigen lokalen Netzwerk zu transportieren. Aktuell stehen zwei Geräte als Border Router für HomeKit über Thread zur Verfügung: Der HomePod mini und das neue Apple TV 4K. Ein Thread Border Router verbindet ein Thread-Netzwerk mit anderen IP-basierten Netzwerken wie WLAN oder Ethernet. Ein Thread-Netzwerk erfordert nämlich in jedem Fall einen Border Router, um eine Verbindung zu anderen Netzwerken herzustellen. Ein Thread Border Router unterstützt mindestens die folgenden Funktionen: Bidirektionale IP-Konnektivität zwischen Thread- und Wi-Fi/Ethernet-Netzwerken.

Thread-Spezifikationen 1.3.0 ermöglichen herstellerneutrale Border Router

Mit dem Erscheinen der Thread-Spezifikationen 1.3.0 im Juli 2022 wurden Border Router herstellerneutral. Geräte, die den Spezifikationen entsprechen, sind miteinander kompatibel, egal, woher sie stammen. Das Ziel: Jedes Thread-Gerät soll sich mit jedem Router verbinden können – und umgekehrt. Sind mehrere Border Router installiert, bleibt die Kommunikation zwischen dem Thread-Mesh und dem Rest des heimischen Netzwerks auch dann erhalten, wenn einzelne Modelle offline gehen. Ein verbliebenes Exemplar übernimmt bei Bedarf die Rolle des Vermittlers.

Herausforderungen bei der Umsetzung in Matter

In Matter ist das Ideal völliger Neutralität allerdings noch nicht erreicht. Aktuell (Stand: Juli 2023) gibt es Border Router, die nur in bestimmten Ökosystemen funktionieren. Wer Modelle verschiedener Hersteller kombiniert, spannt unter Umständen parallele Thread-Netzwerke auf – statt eines gemeinsamen Mesh, in dem alle Geräte zusammenhängen.

Probleme mit der Zugangsdatenverwaltung

Das liegt an der Art und Weise, wie Matter-Ökosysteme die Zugangsdaten (Credentials) zu solchen Thread-Netzwerken verwalten. Amazon etwa speichert sie in verschlüsselter Form auf eigenen Servern und schickt sie beim Setup über eine gesicherte Verbindung zum Gerät. Apple nutzt den Schlüsselbund von iOS dafür, Android das entsprechende Pendant seiner Google Play Services. Samsung hat Knox Matrix entwickelt.

Matter Bridges: Die Vermittler zwischen Amazon Alexa, Apple Home, Google Home, Samsung SmartThings & Co.

Die Matter Bridge ist ein Gateway, das eine Verbindung vom Matter Fabric mit Geräten oder Netzwerken schafft, die den Standard nicht von Haus aus unterstützten. Dieser digitale Brückenschlag ist von entscheidender Bedeutung, da nicht jeder, der bereits Geräte besitzt, diese durch neue Matter-kompatible Versionen ersetzen möchte.

Die Rolle der Matter-Bridge im Smart Home

Die Matter-Bridge ist seit Version 1.0 als eigene Produktklasse im Standard vorgesehen. Ihre Aufgabe besteht darin, „fremde“ Technologien so zu übersetzen, dass Matter sie verstehen kann. Diese Funktionalität ist ein wichtiges Element für den Erfolg des Smarthome-Standards.

Das Prinzip der Bridge-Funktion

Die Bridge-Funktion kann in eine Funkzentrale eingebaut sein, sie muss es aber nicht. Sie kann auch in andere Geräte integriert werden. Ein Beispiel dafür ist die DALI-to-Matter-Bridge von Innovation Matters, die eine Lichtinstallation im professionellen DALI-Standard mit dem Matter-Standard kompatibel macht, indem sie deren verkabelte Leuchten über WLAN mit dem IP-Netzwerk verbindet.

Unterschiedliche Implementierungen der Matter-Bridge

Eine Funkzentrale, die den Matter-Standard unterstützt, muss nicht zwangsläufig eine Matter-Bridge sein. Ein prominentes Beispiel dafür ist SmartThings, dessen Smarthome-Hubs Matter-Controller sind und Matter-Geräte unter ihre Fittiche nehmen können. Die Unterstützung anderer Matter-Ökosysteme variiert jedoch.

Die Rolle der Plattformen bei der Unterstützung von Matter-Bridges

Die großen Plattformen wie Amazon Alexa, Apple Home, Google Home und Samsung SmartThings setzen eigene Prioritäten für den Einsatz von Bridges unter Matter. Dies führt zu unterschiedlichen Implementierungen und unterstützten Funktionen auf verschiedenen Plattformen.

Beispiel für die Unterstützung von Matter-Bridges

Die Ubisys-Gateway G1 und ihre verbundenen Endgeräte erscheinen in den Matter-Ökosystemen unterschiedlich, abhängig davon, an welche Plattform das G1 seine Zigbee-Produkte vermittelt. Die Unterstützung kann je nach Plattform variieren.

Übersicht über typische Matter-Bridges

Einige Hersteller bieten bereits Bridge-Funktionen in ihren Produkten an oder stehen kurz davor. Dazu gehören Aqara Hub M1S(Beta) und M2, die DALI-to-Matter-Bridge von Innovation Matters, die Philips Hue Bridge, der SwitchBot Hub 2 und das Ubisys Gateway G1.

Was sind Matter Controller?

Ein Matter Controller ist verantwortlich für die Steuerung von Matter-Geräten in einem Smarthome. Diese Aufgabe kann in verschiedenen Produkten integriert sein.

Controller in Smarthome-Zentralen

Smarthome-Zentralen von großen Matter-Unterstützern wie Aeotec, Samsung, Apple, Google und Amazon fungieren als Matter-Controller. Beispiele hierfür sind die

• SmartThings-Hubs,
• Apple HomePods,
• Apple-TV,
• Google Nest Hub und
• verschiedene Echo-Modelle von Amazon.

Auch neuere Produkte wie der Homey Pro von Athom und Minicomputer mit der Open-Source-Software Home Assistant erfüllen diese Funktion.

TV-Geräte als Matter-Controller

Bestimmte TV-Geräte, insbesondere von Samsung, LG und anderen Herstellern, können ebenfalls als Matter-Controller fungieren. Sie können beispielsweise mit einem SmartThings-Hub ausgestattet sein oder über das TV-Betriebssystem webOS 23 von LG verfügen, das einen sogenannten Home Hub integriert. Auf der CES 2024 wurde zudem eine Kooperation zwischen LG und Google angekündigt, wodurch OLED-TVs des Jahrgangs 2024 mit einem Hub für Google Home ausgestattet werden.

Software-Controller über Apps

Apps können ebenfalls als Matter-Controller dienen, da die Matter-Steuerung softwarebasiert ist. Beispielsweise gehen Tuya und Partner wie Hama diesen Weg, um WLAN-Produkte direkt vom Smartphone aus zu kontrollieren.

Weitere Entwicklung und Funktionen

Weitere Gerätetypen, wie smarte Schalter und Taster, könnten ebenfalls Controller-Funktionen erhalten. Der Matter-Standard erkennt verschiedene Rollen, die Produkte einnehmen können, einschließlich Endgeräte, Controller oder Commissioners. Oftmals fallen zwei Aufgaben zusammen, wie beispielsweise bei Controller-Apps, die gleichzeitig als Commissioner fungieren und Matter-Geräte einrichten.

An die Plattform gebunden

Controller sind in der Regel an die Plattform des Herstellers gebunden, der sie anbietet. Eine Steuerung über mehrere Plattformen hinweg erfordert entsprechende Controller der jeweiligen Ökosysteme.

Matter Fabric: Das Netzwerk der Matter-Geräte

Beim Smarthome-Standard Matter spielt das Konzept des Fabric eine zentrale Rolle. Dieser Begriff kann mit "Stoff" oder "Gewebe" übersetzt werden und ist eng mit dem Funkprotokoll Thread verknüpft. Das Fabric stellt die Basis für die Kommunikation zwischen Smarthome-Geräten dar und kann verschiedene drahtlose Technologien wie Thread, WLAN oder Ethernet umfassen.

Die Bedeutung des Fabrics

Das Fabric kann als eine Art Gesellschaftsstruktur betrachtet werden, bestehend aus Geräten, die miteinander kommunizieren und sich gegenseitig vertrauen. Jedes Mitglied dieses exklusiven Clubs wird als Node bezeichnet und erhält beim Einrichten ein Sicherheitszertifikat, das es als autorisiertes Mitglied seines Fabrics ausweist.

Die Rolle der Matter-Ökosysteme

Die Installation und Einrichtung von Matter-Geräten erfolgt in der Regel über ein Matter-Ökosystem wie Amazon Alexa, Apple Home, Google Home oder SmartThings. Jedes Ökosystem kommissioniert die erforderlichen Sicherheitszertifikate und bildet somit ein eigenes Fabric. Selbst Open-Source-Projekte wie Home Assistant können ein Fabric erzeugen, befinden sich aber noch im Beta-Stadium der Matter-Integration.

Multi-Fabric: Interoperabilität & Parallelbetrieb mehrerer Ökosysteme

Bei der Nutzung mehrerer Matter-Ökosysteme entstehen parallel zueinander weitere Fabrics. Diese sind durch ihre verschlüsselte Kommunikation voneinander abgeschirmt. Jedoch können Geräte in einem Fabric nicht direkt mit Geräten in einem anderen Fabric kommunizieren. Der Matter-Standard ermöglicht jedoch die Einbindung von Geräten in mehrere Fabrics, indem sie zusätzliche Sicherheitszertifikate erhalten.

Die Zukunft von Matter und Multi-Fabric

Obwohl der Standard es ermöglicht, dass alle Border-Router an einem gemeinsamen Fabric-übergreifenden Funknetz mitwirken, haben die Hersteller diese Option bisher noch nicht vollständig umgesetzt. Die Technologieentwicklung und die Zukunft von Matter bleiben daher spannend und könnten zu einer verbesserten Integration und Interoperabilität führen.