Новый стандарт Matter: потоки в умном доме и домашняя автоматизация

Прошли те времена, когда для включения лампочки нужно было нажать включатель, а для прослушивания музыки нужно было нажать кнопку «Воспроизвести». Благодаря большому количеству интеллектуальных устройств на рынке умный дом стал реальностью во многих семьях, но этот расцвет альтернатив привёл к серьёзной проблеме: совместимости.

Различные стандарты сделали настройку устройств домашней автоматизации намного более сложной, чем это необходимо, но Matter, стандарт для умного дома нового поколения, решает их слабые места и, подобно One Ring, позволит вам приручить свой умный дом с помощью прикосновение.

Давайте выясним, что такое Matter и как он работает, как он поддерживается, а также какие у него проблемы с конфиденциальностью.

Что такое Matter

Matter – это стандарт умного дома, созданный Project Connected Home Over IP (Project Chip) в 2019 году и управляемый Альянсом стандартов подключения (CSA), ранее известный как Zigbee Alliance, в который входят крупнейшие игроки в мире технологий, такие как Google, Amazon, Apple и Samsung.

Matter – это стандарт, разработанный для совместной работы различных устройств и экосистем: сертифицированными продуктами, соответствующими этому стандарту, можно управлять с помощью приложений и голосовых сервисов, таких как Алиса от Яндекса, Alexa от Amazon, Siri от Apple, Google Assistant и другие.

Таким образом, пользователь может приобрести любое поддерживаемое устройство (оснащенное наклейкой Matter), и быть уверенным, что оно будет работать с его системами, а затем использовать голосовой помощник или платформу, которую он предпочитает, для управления им.

Для чего нужна Matter

Matter преодолевает две проблемы, с которыми пришлось столкнуться при распространении домашней автоматизации , то есть интеллектуальных устройств, в наших домах: совместимость между различными устройствами и постоянное подключение к Интернету.

Первая проблема, несомненно, является самой актуальной и очевидной. Если я куплю лампочку, предназначенную для Салюта Сбера, но являюсь пользователем Алисы Яндекса, я, скорее всего, не смогу воспользоваться её интеллектуальными функциями. Matter решает эту проблему с помощью открытого, бесплатного и широко используемого стандарта.

Вторая проблема – подключение к сети. Если устройства IoT (Интернета вещей) должны быть постоянно подключены к Интернету, полагаясь на облако для своей работы, медленное соединение (или даже его отсутствие) приводит к неадекватной локальной работе, не говоря уже о заметных замедлениях в случае отсутствия достаточной скорости.

Благодаря Matter устройствам не требуется подключение к Интернету для функционирования или совместной работы, но подключение к облаку остаётся обязательным и, очевидно, необходимо для контроля, когда вы находитесь вдали от сети (вне дома) и управления некоторыми службами. Меньшая зависимость от облака также означает большую безопасность устройств, что делает Matter ещё более привлекательным.

Обновления Matter

Поначалу стандарт имел многочисленные недостатки и не поддерживал многие устройства, но с последующими обновлениями появлялось всё больше и больше улучшений.

Matter 1.1

В Matter 1.1, вышедшем в мае 2023 года, в основном исправлены ошибки, а в Matter 1.2, вышедшем в октябре 2023 года, добавлена поддержка девяти новых типов устройств, включая холодильники, роботы-пылесосы и очистители воздуха, а также улучшены существующие категории.

Matter 1.3

В спецификации Matter 1.3, выпущенной в мае 2024 года, добавлены управление энергопотреблением, зарядка электромобилей и управление водными ресурсами, а также поддержка новых устройств, таких как духовки, варочные панели и сушилки. Мало того, это также привело к улучшениям Matter Casting, о которых мы вскоре поговорим, и к большей интеграции между интеллектуальными устройствами (например, робот-пылесос может отправлять сообщения на ваш телевизор, чтобы предупредить вас, если он заблокирован).

Matter 1.4

В ноябре 2024 года была выпущена новая спецификация, которую так ждали энтузиасты и профессионалы: Matter 1.4. Обновление представляет ряд новых функций, призванных улучшить стандарт и, надеюсь, его принятие.

Представлены три наиболее важные функции:

• Способность заставить Matter работать с несколькими экосистемами одновременно. Это решение, названное «улучшенным мультиадминистрированием», совершенствует предыдущее решение «мультиадминистратор» и позволяет пользователям легко управлять устройствами из различных систем умного дома. Эта функция упрощает подключение устройств к различным экосистемам.
• Сертифицированные Matter домашние роутеры и точки доступа (HRAP) – устройства, которые уменьшают фрагментацию и объединяют точки доступа Wi-Fi с граничными маршрутизаторами Thread. Решение позволяет использовать единую сеть для продуктов Matter и, прежде всего, упрощает внедрение Matter в домашних условиях.
• Управление энергопотреблением. Matter 1.4 обеспечивает поддержку солнечных панелей, батарей, тепловых насосов и водонагревателей.

Что такое Thread

На какие протоколы полагается Matter

Есть один аспект Matter, который может сбить с толку менее опытных: Matter – это стандарт. Таким образом, это не новый протокол, а спецификация, основанная на существующих протоколах, а именно:

• Thread для маломощных устройств с низкой пропускной способностью, таких как лампочки и датчики.
• Wi-Fi или Ethernet для устройств с более высокой пропускной способностью, таких как потоковые медиаплееры и камеры.

Что такое Thread

Thread – это протокол, который Matter использует для подключения к устройствам с низким энергопотреблением: это открытый протокол беспроводной ячеистой сети с низким энергопотреблением и малой задержкой на основе IPv6 для продуктов Интернета вещей.

Подобно протоколу Zigbee, на котором он основан, Thread работает в том же спектре 2,4 ГГц и предназначен для тех же маломощных устройств, таких как датчики, лампочки или розетки, но, основанный на IPv6, он может напрямую взаимодействовать с Интернет, в то время как устройствам Zigbee требуется концентратор, часто собственный.

Это позволяет ему быть независимым от приложений и даёт производителям возможность выбирать один (или несколько) уровней приложений для подключения устройств через несколько сетей.

Таким образом, максимальная гибкость, а также безопасность и, прежде всего, благодаря очень низкой задержке позволяет мгновенно отправлять и получать данные между устройствами.

Как работает Thread

Технологии, на которых основан Thread, сами по себе не являются инновационными: по сути, это концентратор, подключенный ко множеству устройств через уже существующие системы беспроводного соединения.

Однако, в его случае маршрутизатор называется «пограничным маршрутизатором»ы, и их может быть более одного (в отличие от Zigbee), чтобы создать резервную систему для защиты от возможных проблем в сети.

Как и Wi-Fi с его широким спектром устройств, Thread – это открытый стандарт, не привязанный к конкретному производителю, что минимизирует риск несовместимости.

Таким образом, граничным маршрутизаторам Thread требуется только постоянное питание и Wi-Fi, поэтому они могут быть кем угодно, от лампочки до динамика, и все они выполняют одну и ту же функцию.

Matter и Thread

Как это сочетается с Matter? Контроллеры Matter заботятся об устройствах Wi-Fi и Ethernet, но, поскольку они также являются пограничными маршрутизаторами Thread, они могут взаимодействовать с устройствами Thread.

Это причины широкой совместимости и способности Matter функционировать даже без подключения к Интернету, а также, к сожалению, причина, по которой для совместимости с устройствами Matter не может быть просто получено обновление, а должно быть оснащено аппаратным обеспечением, совместимым с Thread.

Но, вам не о чем беспокоиться: многие существующие устройства имеют пограничные маршрутизаторы Thread, а потому могут быть обновлены до Matter, как это делают Amazon, Google и Philips.

Проблемы с Thread

Так что Thread – это лишь один из способов, позволяющих использовать Matter, но даже если теоретически это лучший метод, внедрение Matter вместо Thread происходит довольно медленно.

Причина в том, что Thread не идеален: при использовании Matter возникают проблемы совместимости и оптимизации с подключением Thread на устройствах. Также не существует стандартного способа подключения устройств Thread и пограничных маршрутизаторов к существующей сети Thread.

В сентябре 2024 года вышла спецификация Thread 1.4 (не путать с Matter 1.4), в которой был внесен ряд исправлений.

Первое – это именно решение проблемы совместимости пограничных маршрутизаторов Thread, а также улучшение связности за счёт использования Wi-Fi и Ethernet вместе с Thread, что упрощает просмотр того, что происходит в сети, для упрощения устранения неполадок. Обновление также позволяет производителям подключать устройства напрямую к Интернету.

В чём разница между Matter и Thread

Matter – это стандарт связи, который позволяет устройствам умного дома разных брендов беспрепятственно работать вместе.

С другой стороны, Thread – это сетевой протокол, который обеспечивает надёжный и эффективный способ взаимодействия устройств Matter друг с другом.

Проще говоря, Matter – это язык, на котором общаются устройства умного дома, а Thread – это сеть, которую они используют для общения.

Что такое Matter Casting

Matter Casting – это технология, использующая стандарт Matter и не требующая специального оборудования. Благодаря Matter Casting можно транслировать контент со смартфона на телевизор, а также управлять им или перемещаться по интерфейсу.

Фактически, Matter Casting поддерживает связь между приложениями: ваш телефон напрямую управляет приложением на телевизоре.

Как работает Matter

Matter, по сути, состоит из двух устройств: контроллера и пограничного маршрутизатора Thread (если вы используете Thread). Контроллер Matter не является конкретным хабом, а может представлять собой любое устройство, например, приложение на смартфоне, голосовой помощник, управляемый интеллектуальным динамиком, или выделенный хаб.

Важно то, что он управляет коммуникациями, контролем, автоматизацией и (возможно) удаленным доступом, поэтому он всегда должен находиться в доме, подключенный к электросети и домашней беспроводной сети.

Это нормально, если вы используете Matter через Wi-Fi, но если вы используете Matter через Thread, вам понадобится пограничный маршрутизатор Thread для подключения к контроллеру Matter и управления им. Некоторые контроллеры Matter также являются граничными маршрутизаторами Thread, но не все.

По идее, пограничный маршрутизатор Thread не обязательно должен быть определенной марки: он должен быть оснащен подключением к сети Wi-Fi и всегда быть включенным.

Что такое контроллеры Matter

Важно отметить, что контроллеры Matter не обязательно являются устройствами Matter.

Как мы объясняли выше, граничные маршрутизаторы Thread включены в устройства, совместимые с Matter, поэтому ими могут управлять контроллеры Matter (и часто они являются граничными маршрутизаторами Thread).

Matter не нужно устанавливать, и когда вы покупаете совместимый смарт-продукт, вам нужно только подключить его к сети и связать с контроллером (мы видели, что реальные проблемы всё ещё существуют).

Конечная цель – создать экосистему «установил и забыл», в которой устройства IoT отойдут на второй план.

Нужен ли конкретный контроллер Matter

Вам понадобится контроллер Matter для платформы умного дома, которую вы планируете использовать. Мало того, вам также понадобится приложение для смартфона или планшета этой платформы – они действуют как комиссары Matter, подключая устройство Matter к контроллеру Matter.

Как добавить устройство Matter

Добавить устройство Matter в умный дом очень просто, независимо от устройства или платформы.

Для добавления устройств Matter использует:

• Числовые коды конфигурации.
• QR-коды.
• Bluetooth Low Energy.
• NFC.
• Автоматическое обнаружение.

Всё, что вам нужно сделать, это открыть приложение производителя устройства или приложение вашей платформы умного дома, отсканировать QR-код, вручную ввести цифровой код, написанный на устройстве, или поднести его ближе для подключения через NFC и следовать инструкциям.

Некоторые платформы будут поддерживать автоматическое обнаружение, поэтому телефон будет видеть только наличие устройства, готового к сопряжению, и попросит вас добавить его.

Настроив своё устройство на одной платформе, вы можете добавить его в другие приложения и платформы, используя функцию нескольких администраторов Matter, через код сопряжения.

Что такое мосты

Мост переводит протоколы, которые Matter не поддерживает изначально (например Zigbee или Z-Wave) на язык стандарта. Это означает, что несовместимые устройства все равно можно подключить к сети Matter и интегрировать в систему управления.

Matter и другие услуги домашней автоматизации

Matter и другие стандарты

Умный дом полон устройств, использующих разные стандарты: устройства IoT существуют уже много лет, но единого универсального стандарта не существует, что является основным источником разочарования пользователей.

Zigbee, Z-Wave, Samsung SmartThings, Wi-Fi HaLow, Insteon – это лишь некоторые из систем домашней автоматизации, созданных на протяжении многих лет, и во многих случаях каждая компания оснащает себя собственным фирменным приложением, необходимым во время и после процесса первоначальной настройки.

И чем больше у вас было разнообразных марок устройств, тем больше приложений вам приходилось устанавливать и использовать.

Не совсем умно для умного дома, не так ли?

Мы уже говорили об основных различиях между Thread и Zigbee, а именно о том, что Thread использует протокол IPv6, который не определяет конкретные уровни приложений, что делает его более гибким, а также упрощает аутентификацию.

Но, это только один пример. Великая сила Matter в том, что он не основан на какой-то одной технологии и поэтому, в отличие, например, от Zigbee, не привед`т к фрагментации и устареванию с течением времени, а будет продолжать развиваться и совершенствоваться.

По мере совершенствования устройств и сценариев будут развиваться другие стандарты и платформы, которые (будем надеяться) сольются с Matter. Задача будет заключаться в том, чтобы заставить их работать согласованно.

Google, например, объединил свои технологии Thread и Weave в Matter, в то время как стандарт использует Wi-Fi, Ethernet и Bluetooth LE для настройки устройства.

Что нужно, чтобы использовать Matter

Для использования Matter вам понадобится контроллер Matter и приложение для платформы умного дома, которое позволит вам управлять им.

Контролеры Matter

Любой контроллер Matter может управлять любым устройством Matter, и вы можете выбрать приложение для платформы умного дома, которое лучше всего подходит для вас. Как мы и ожидали, большинство интеллектуальных колонок, интеллектуальных дисплеев и интеллектуальных хабов от крупных производителей также являются контроллерами Matter.

Кроме того, стандарт Matter также интегрирован в Android и iOS, поэтому теоретически вы можете использовать смартфоны и планшеты для управления своими устройствами Matter.

Thread граничного маршрутизатора

Однако, для наилучшего взаимодействия с Matter вам понадобится граничный маршрутизатор Thread. Имейте в виду, что некоторые устройства являются одновременно контроллерами Matter и граничными маршрутизаторами Thread.

Поддержка Matter устройствами

Сертификация Matter включает в себя довольно трудоемкий процесс тестирования, который некоторые компании, такие как Samsung, начали ещё до официального запуска, но, поскольку исходный код открыт и не требует лицензионных отчислений, производители проявляют особый энтузиазм, и уровень внедрения превзошел все ожидания, что является хорошим предзнаменованием.

Некоторые устройства, уже имеющиеся на рынке, работают или будут работать с Matter даже после обновления программного обеспечения, а другие нет, это зависит от их характеристик и готовности производителя его обновлять, а также от поддержки Matter данного типа устройств (например, Matter в настоящее время не поддерживает камеры видеонаблюдения и видеодомофоны).

Здесь вы найдете список устройств, сертифицированных Matter, хотя ещё не все из них доступны для покупки.

Matter и защита личных данные

Домашняя автоматизация уже давно находится в центре внимания экспертов и пользователей в отношении безопасности и конфиденциальности. Устройства, которые всегда подключены и способны контролировать нашу жизнь, представляют потенциальную опасность, поэтому CSA приняло ряд контрмер.

Во-первых, консорциум опубликовал набор ключевых принципов безопасности и конфиденциальности и заявляет, что использует подход с нулевым доверием, безопасный по своей сути. Кроме того, для проверки устройств будет использоваться инфраструктура открытых ключей, которая должна гарантировать, что с платформой будут использоваться только сертифицированные устройства.

Что касается сбора и обмена данными, это будет происходить между пользователем и производителем устройства или поставщиком платформы, но будет обеспечена защита конфиденциальности, включая минимизацию объёма данных, передаваемых при любом взаимодействии с Matter, и определение цели обмена данными когда это необходимо.

Будет ли этого достаточно для обеспечения безопасности? Трудно сказать. Сила Matter, которая представляет собой прямой IP-контроль, позволяющий устройствам напрямую взаимодействовать с Интернетом, также является возможной проблемой безопасности, поскольку они будут более восприимчивы к хакерам и вредоносным программам.

Но, Matter также поддерживает локальное управление, поэтому команды с вашего телефона или умного дисплея не обязательно должны проходить через облачный сервер, хотя, очевидно, большинство пользователей сохранят удаленное управление.

В любом случае CSA заявляет, что подход Matter к безопасности является сильным, гибким (чтобы учитывать эволюцию таких технологий, как типы шифрования с течением времени) и упреждающим, и что они приняли устойчивый, а не ориентированный на безопасность подход к закрытию . Только будущее покажет, правы ли они.