Das Thema, über das wir heute sprechen werden, hat mit Smart Homes zu tun.
Wenn es um Smart Homes geht, sollte sich jeder damit auskennen. Schon zu Beginn dieses Jahrhunderts, als das Konzept des Internets der Dinge entstand, war das Smart Home der wichtigste Anwendungsbereich.
Im Laufe der Jahre wurden mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der digitalen Technologie immer mehr intelligente Geräte für den Haushalt entwickelt. Diese Geräte haben den Familienalltag erheblich erleichtert und die Wohnqualität gesteigert.
Mit der Zeit werden Sie viele Apps auf Ihrem Handy haben.
Ja, das ist das Problem der ökologischen Barriere, das die Smart-Home-Branche schon lange plagt.
Tatsächlich war die Entwicklung der IoT-Technologie schon immer durch Fragmentierung gekennzeichnet. Unterschiedliche Anwendungsszenarien erfordern unterschiedliche Eigenschaften der IoT-Technologien. Einige benötigen eine hohe Bandbreite, andere einen geringen Stromverbrauch, wieder andere legen Wert auf Stabilität und manche achten besonders auf die Kosten.
Dies hat zu einem Mix aus 2/3/4/5G, NB-IoT, eMTC, LoRa, SigFox, Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, Thread und anderen zugrunde liegenden Kommunikationstechnologien geführt.
Das Smart Home wiederum ist ein typisches LAN-Szenario mit Nahfeldkommunikationstechnologien wie Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, Thread usw., die in einer Vielzahl von Kategorien und übergreifenden Anwendungsbereichen zum Einsatz kommen.
Da Smart Homes sich an Nutzer ohne technische Vorkenntnisse richten, entwickeln Hersteller tendenziell eigene Plattformen und Benutzeroberflächen und verwenden proprietäre Anwendungsschichtprotokolle, um ein optimales Nutzererlebnis zu gewährleisten. Dies hat zum aktuellen „Ökosystemkrieg“ geführt.
Die Barrieren zwischen den Ökosystemen haben nicht nur für die Nutzer endlose Probleme verursacht, sondern auch für Anbieter und Entwickler – die Markteinführung desselben Produkts erfordert eine Entwicklung für verschiedene Ökosysteme, was den Arbeitsaufwand und die Kosten erheblich erhöht.
Da das Problem der ökologischen Barrieren eine ernsthafte Einschränkung für die langfristige Entwicklung von Smart Homes darstellt, hat die Branche begonnen, an der Suche nach einer Lösung für dieses Problem zu arbeiten.
Die Entstehung des Matter-Protokolls
Im Dezember 2019 traten Google und Apple der Zigbee Alliance bei und schlossen sich damit Amazon und über 200 weiteren Unternehmen sowie Tausenden von Experten weltweit an, um ein neues Anwendungsschichtprotokoll zu fördern, das als Project CHIP (Connected Home over IP)-Protokoll bekannt ist.
Wie der Name schon sagt, dreht sich bei CHIP alles um die Vernetzung von Heimnetzwerken auf Basis von IP-Protokollen. Dieses Protokoll wurde mit dem Ziel entwickelt, die Gerätekompatibilität zu erhöhen, die Produktentwicklung zu vereinfachen, die Benutzerfreundlichkeit zu verbessern und die Branche voranzubringen.
Nach der Gründung der CHIP-Arbeitsgruppe war ursprünglich geplant, den Standard im Jahr 2020 zu veröffentlichen und das Produkt im Jahr 2021 auf den Markt zu bringen. Aus verschiedenen Gründen konnte dieser Plan jedoch nicht umgesetzt werden.
Im Mai 2021 änderte die Zigbee Alliance ihren Namen in CSA (Connectivity Standards Alliance). Gleichzeitig wurde das CHIP-Projekt in Matter (chinesisch für „Situation, Ereignis, Angelegenheit“) umbenannt.
Die Allianz wurde umbenannt, weil viele Mitglieder zögerten, Zigbee beizutreten, und CHIP wurde in Matter geändert, wahrscheinlich weil das Wort CHIP zu bekannt war (es bedeutete ursprünglich "Chip") und sehr leicht zum Absturz zu bringen war.
Im Oktober 2022 veröffentlichte die CSA schließlich Version 1.0 des Matter-Standardprotokolls. Kurz zuvor, am 18. Mai 2023, wurde auch Matter Version 1.1 veröffentlicht.
Die Mitglieder des CSA-Konsortiums sind in drei Ebenen unterteilt: Initiatoren, Teilnehmer und Anwender. Initiatoren befinden sich auf der höchsten Ebene; sie sind die ersten, die an der Ausarbeitung des Protokolls beteiligt sind, gehören dem Vorstand der Allianz an und wirken in gewissem Umfang an der Führung und den Entscheidungen der Allianz mit.
Google und Apple haben als Vertreter der Initiatoren maßgeblich zu den frühen Spezifikationen von Matter beigetragen.
Google steuerte seine eigene Smart-Home-Netzwerkschicht und das Anwendungsprotokoll Weave (eine Reihe von Standard-Authentifizierungsmechanismen und Befehlen für den Gerätebetrieb) bei, während Apple HAP Security (für die Ende-zu-Ende-Kommunikation und die Manipulation des lokalen LANs, wodurch ein hoher Grad an Datenschutz und Sicherheit gewährleistet wird) beisteuerte.
Nach den neuesten Daten auf der offiziellen Website wurde das CSA-Konsortium von insgesamt 29 Unternehmen initiiert, mit 282 Teilnehmern und 238 Anwendern.
Angeführt von den Branchenriesen exportieren die Akteure der Branche aktiv ihr geistiges Eigentum für Matter und engagieren sich für den Aufbau eines großen, einheitlichen und nahtlos vernetzten Ökosystems.
Matters Protokollarchitektur
Nach all diesen Ausführungen: Wie genau verstehen wir das Matter-Protokoll? In welcher Beziehung steht es zu Wi-Fi, Bluetooth, Thread und Zigbee?
Nicht so schnell, schauen wir uns ein Diagramm an:
Dies ist ein Diagramm der Protokollarchitektur: Wi-Fi, Thread, Bluetooth (BLE) und Ethernet sind die zugrunde liegenden Protokolle (physikalische Schicht und Sicherungsschicht); darüber befindet sich die Netzwerkschicht, einschließlich der IP-Protokolle; darüber befindet sich die Transportschicht, einschließlich der TCP- und UDP-Protokolle; und das Matter-Protokoll ist, wie bereits erwähnt, ein Anwendungsschichtprotokoll.
Bluetooth und ZigBee verfügen zusätzlich zu den zugrunde liegenden Protokollen auch über dedizierte Netzwerk-, Transport- und Anwendungsschichten.
Matter ist daher ein Protokoll, das sich gegenseitig mit ZigBee und Bluetooth ausschließt. Aktuell unterstützt Matter nur die Basisprotokolle Wi-Fi, Thread und Ethernet.
Neben der Protokollarchitektur müssen wir wissen, dass das Matter-Protokoll mit einer offenen Philosophie konzipiert wurde.
Es handelt sich um ein Open-Source-Protokoll, das von jedem eingesehen, verwendet und modifiziert werden kann, um verschiedenen Anwendungsszenarien und Bedürfnissen gerecht zu werden, wodurch die technischen Vorteile von Transparenz und Zuverlässigkeit ermöglicht werden.
Die Sicherheit des Matter-Protokolls ist ebenfalls ein wichtiges Verkaufsargument. Es nutzt modernste Verschlüsselungstechnologie und unterstützt Ende-zu-Ende-Verschlüsselung, um sicherzustellen, dass die Kommunikation der Nutzer nicht gestohlen oder manipuliert wird.
Matters Netzwerkmodell
Als Nächstes betrachten wir die tatsächliche Vernetzung der Materie. Auch dies wird anhand eines Diagramms veranschaulicht:
Wie das Diagramm zeigt, ist Matter ein auf TCP/IP basierendes Protokoll, also ist Matter alles, in das TCP/IP gruppiert wird.
Wi-Fi- und Ethernet-Geräte, die das Matter-Protokoll unterstützen, können direkt mit einem WLAN-Router verbunden werden. Thread-Geräte, die das Matter-Protokoll unterstützen, können außerdem über Border-Router mit IP-basierten Netzwerken wie WLAN verbunden werden.
Geräte, die das Matter-Protokoll nicht unterstützen, wie z. B. Zigbee- oder Bluetooth-Geräte, können mit einem Bridge-Gerät (Matter Bridge/Gateway) verbunden werden, um das Protokoll zu konvertieren und dann eine Verbindung zu einem drahtlosen Router herzustellen.
Industrielle Fortschritte in der Materie
Matter repräsentiert einen Trend in der Smart-Home-Technologie. Daher hat es seit seiner Einführung breite Aufmerksamkeit und begeisterte Unterstützung erfahren.
Die Branche blickt sehr optimistisch auf die Entwicklungsperspektiven von Matter. Laut einem aktuellen Bericht des Marktforschungsunternehmens ABI Research werden von 2022 bis 2030 weltweit mehr als 20 Milliarden drahtlos vernetzte Smart-Home-Geräte verkauft, und ein Großteil dieser Gerätetypen wird die Matter-Spezifikation erfüllen.
Matter verwendet derzeit einen Zertifizierungsmechanismus. Hersteller entwickeln Hardware, die den Zertifizierungsprozess des CSA-Konsortiums bestehen muss, um das Matter-Zertifikat zu erhalten und das Matter-Logo verwenden zu dürfen.
Laut CSA wird die Matter-Spezifikation für eine breite Palette von Gerätetypen gelten, wie z. B. Bedienfelder, Türschlösser, Lampen, Steckdosen, Schalter, Sensoren, Thermostate, Ventilatoren, Klimaregler, Jalousien und Mediengeräte, und deckt damit nahezu alle Szenarien im Smart Home ab.
Branchenweit gibt es bereits eine Reihe von Herstellern, deren Produkte die Matter-Zertifizierung erhalten haben und schrittweise auf den Markt kommen. Auch bei den Chip- und Modulherstellern besteht relativ starke Unterstützung für Matter.
Abschluss
Die wichtigste Rolle von Matter als übergeordnetes Protokoll besteht darin, die Barrieren zwischen verschiedenen Geräten und Ökosystemen abzubauen. Die Meinungen zu Matter gehen auseinander: Manche sehen es als Heilsbringer, andere als Neuanfang.
Aktuell befindet sich das Matter-Protokoll noch in der Anfangsphase seiner Markteinführung und steht vor einigen Problemen und Herausforderungen, wie beispielsweise höheren Kosten und einem längeren Erneuerungszyklus für den Gerätebestand.
In jedem Fall bringt es frischen Wind in die lange Zeit der stagnierenden Smart-Home-Technologie. Wenn das alte System die technologische Entwicklung und das Nutzererlebnis einschränkt, brauchen wir Technologien wie Matter, die die Herausforderung annehmen und sich ihr stellen.
Ob Matter ein Erfolg wird oder nicht, lässt sich nicht mit Sicherheit sagen. Es ist jedoch die Vision der gesamten Smart-Home-Branche und die Verantwortung jedes Unternehmens und jedes Anwenders, digitale Technologien in den Alltag zu integrieren und das digitale Wohnerlebnis der Nutzer kontinuierlich zu verbessern.
Hoffentlich sprengt das Smart Home bald alle technischen Fesseln und hält wirklich Einzug in jedes Zuhause.
Veröffentlichungsdatum: 29. Juni 2023