Matter: стандарт, объединяющий системы домашней автоматизации.

Если вас интересует домашняя автоматизация, и ваш дом полон умных гаджетов, вы, вероятно, не раз сталкивались с трудностями при их использовании. Разные приложения, несовместимые хабы и странные стандарты. которые не взаимодействуют друг с другом. Лампочки, которые работают только с одной маркой, датчики, зависящие от собственного моста, колонки, которые не понимают друг друга... полный бардак.

В этом контексте это представляется Материя как великий общий стандарт для умного дома. Это не новая система домашней автоматизации в традиционном смысле, а общий язык, позволяющий устройствам от совершенно разных производителей взаимодействовать друг с другом локально, безопасно и без необходимости беспокоиться о том, «совместимо ли оно с Alexa» или «работает ли с HomeKit».

Что представляет собой технология Matter в сфере домашней автоматизации и кто за ней стоит?

Matter — это открытый стандарт связи. для устройств умного дома, разработка ведется при поддержке Альянса стандартов подключения (CSA), ранее известного как Альянс Zigbee. Этот альянс объединяет сотни компаний, включая таких гигантов, как... Apple, Google, Amazon, Samsung, Huawei, IKEA, Philips (Signify), Somfy или Bosch, Среди многих других.

В отличие от классических систем, материя не стремится быть «просто еще одной экосистемой», а общий протокол приложений, о котором могут говорить все экосистемы.Ваша лампочка, розетка или термостат «говорят на языке Matter», и благодаря этому ими можно управлять с помощью Apple Home, Google Home, Alexa, SmartThings, Homey или других совместимых контроллеров, не принимая решения в пользу той или иной системы.

На практике это создает Материю. стандартный язык для домашней автоматизацииЕсли на изделии имеется знак «Works with Matter» или «Compatible with Matter», это означает, что оно соответствует тем же международно определенным стандартам и структурам, что и другие аналогичные стандарты, включая строгие требования к безопасности, шифрованию и аутентификации.

Важно понимать, что Matter не является замкнутой системой «умного дома». Таким образом, это скорее «прикладной уровень», который располагается поверх IP-сетей, которые вы уже используете дома (Wi-Fi, Ethernet или Thread). Различные экосистемы (Google, Apple, Amazon, Samsung, Homey и т. д.) используют Matter для управления и координации устройств через свои собственные приложения и сервисы, но все они взаимодействуют, используя один и тот же общий язык.

Как работает Matter: сети IP, Wi-Fi, Thread и Ethernet.

Очень распространенное заблуждение заключается в том, что Matter — это «еще один Zigbee» или новая беспроводная технология. В действительности, Matter — это стандарт прикладного уровня, работающий поверх IPv6. в домашней сети. Для передачи сообщений используются известные IP-протоколы, такие как... UDP и TCP в транспортном слое.

Исходя из этого, устройства Matter могут использовать различные базовые сетевые технологии: Ethernet (проводной), Wi-Fi (IEEE 802.11) и Thread (IEEE 802.15.4)Кроме того, он опирается на Низкая энергия Bluetooth (BLE) В первую очередь, это касается процесса первоначальной регистрации или "ввода в эксплуатацию", когда вы сопрягаете новое устройство, сканируя QR-код или вводя числовой код.

Ключ в том, что Сетевая технология четко отделена от прикладного протокола.Zigbee и Z-Wave — это полноценные стеки, объединяющие физический, сетевой и прикладной уровни в единый проприетарный или полупроприетарный стандарт. С другой стороны, технология Matter просто определяет, как устройства описываются, управляются и защищаются, оставляя нижним уровням использование стандартных IP-технологий.

С точки зрения пользователя, результат таков: Устройства Matter могут взаимодействовать друг с другом независимо от марки.При условии, что они являются частью одной и той же сети Matter и имеют совместимый контроллер. Однако не все пути связи являются прямыми: устройства, использующие Thread, находятся в другой сети, чем устройства, использующие Wi-Fi или Ethernet, и для их соединения необходимо устройство, выступающее в качестве «моста».

В этом контексте так называемый краевой фрезер или пограничный фрезер. Резьба.который отвечает за соединение сети Thread (низкоэнергетическая ячеистая сеть) с традиционной локальной сетью (Ethernet/Wi-Fi). Многие современные хабы и акустические системы, поддерживающие Matter, также включают функцию Thread Border Router, что значительно упрощает развертывание.

Thread, Wi-Fi и ячеистые сети в стандарте Matter

Одним из ключевых компонентов экосистемы Материи является Thread — беспроводная ячеистая технология. Предназначен для устройств с низким энергопотреблением и низкой задержкой, идеально подходит для датчиков, замков, небольших исполнительных механизмов, простых вилок или энергосберегающих лампочек.

Thread создан по образцу Zigbee и использует топология сеткиНесколько подключенных к электросети узлов (обычно это устройства, подключенные к сети) выступают в роли маршрутизаторов, которые ретранслируют сигналы и автоматически расширяют зону покрытия. Поэтому, чем больше устройств Thread вы добавите, сеть становится более надежной и обширнойулучшение покрытия по всему дому.

В рамках этой концепции мы различаем два основных типа устройств, использующих потоки информации в рамках материи: расширители или маршрутизаторы ячеистой сети (электрические устройства, повторяющие сигналы) и конечные устройства (например, датчики с батарейным питанием), которые не пересылают трафик, а только отправляют или получают данные для экономии заряда батареи.

С другой стороны, многие продукты Matter просто используют Wi-Fi или Ethernet Эти устройства не являются частью какой-либо сети Thread. К таким устройствам относятся лампочки, розетки, телевизоры, потоковые плееры, хаб, Wi-Fi-роутеры и т. д. Они являются частью локальной сети и обычно имеют большую пропускную способность, но также и более высокое энергопотребление, чем устройства Thread.

Следует иметь в виду, что Не все уровни связи автоматически совместимы друг с другом.LAN (Ethernet/Wi-Fi) и Thread — это разные сети, поэтому маршрутизатор Thread на границе сети должен выступать в роли моста. Устройства Matter, работающие по Wi-Fi/Ethernet, также могут подключаться к интернету независимо, что дает преимущества (удаленный доступ, обновления), но также и потенциальные риски безопасности, если производитель не устранит их.

Элементы сети Matter: концентраторы, маршрутизаторы, устройства и многое другое.

Инсталляция, основанная на материи, — это не просто «замена лампочек». В типичной сети материи можно выделить несколько типов устройств. четко определенные функции устройства которые сотрудничают друг с другом:

El primero es el Центр управления материей или контроллерЭто «мозг» сети, центральный узел, который координирует, вводит в эксплуатацию (регистрирует) и управляет устройствами. Для работы системы необходим как минимум один контроллер Matter, хотя благодаря функции мультиуправления можно использовать несколько одновременно.

Этот центр управления не обязательно должен представлять собой отдельный "бокс". Множество умных колонок, экранов с голосовыми помощниками или современных домашних роутеров. Они уже включают функции контроллера Matter, а иногда и функции Border Router Thread. Например, некоторые модели Google Nest Hub, Nest Mini, колонки Amazon Echo, Apple TV 4K. Современный HomePodSamsung SmartThings Hub или Homey Pro Они могут выступать в качестве центра управления.

Во-вторых, мы находим Тема обсуждения маршрутизаторов Edge/BorderЭто устройства, которые «общаются» как с локальными сетями (Wi-Fi или Ethernet), так и с сетями Thread и отвечают за преобразование трафика между ними. Часто сам концентратор Matter также выступает в роли пограничного маршрутизатора, но это не обязательно: например, можно использовать Wi-Fi-маршрутизатор, который будет выступать в роли маршрутизатора Thread, и отдельный концентратор Matter.

Тогда есть Устройства передачи материи по локальной сетиЭто устройства, которые подключаются через Wi-Fi или Ethernet и понимают протокол Matter. Они не повторяют сигналы Thread и могут поддерживать связь с облаком производителя. Типичным примером может служить мост Philips Hue, который интегрируется с Matter как устройство локальной сети, но в то же время продолжает обмениваться данными по Zigbee с внутренними лампами и серверами Philips.

Наконец, у нас есть Расширители сети потоков и устройства завершения потоковРасширители (розетки, лампы или модули с питанием от сети) выступают в роли узлов сети, которые повторяют трафик Thread, в то время как конечные устройства обычно представляют собой устройства с батарейным питанием (датчики движения, дверные контакты, небольшие пульты дистанционного управления), которые только отправляют/принимают данные для обеспечения максимальной автономности.

Что такое контроллер или концентратор Matter и зачем он вам нужен?

Хотя некоторые устройства Matter, работающие по Wi-Fi, могут напрямую подключаться к сети и обнаруживаться приложениями, В подавляющем большинстве случаев для практического применения требуется контроллер или концентратор Matter.Этот контроллер поддерживает сетевую логику, хранит криптографические ключи и предоставляет интерфейсы, позволяющие управлять домом с мобильного телефона или голосом.

На практике центр Matter обычно представляет собой умная колонка, роутер или блок управления с совместимым программным обеспечением. Это позволяет работать локально даже без подключения к интернету, что крайне важно для быстрого включения освещения и корректной работы сценариев даже в случае сбоя облачного сервиса производителя.

Кроме того, многие современные концентраторы не только поддерживают протокол Matter, но и интегрируют несколько протоколов в одно устройство, объединяя их. Matter, Zigbee, Z-Wave, инфракрасный порт, 433 МГц, Wi-Fi, Bluetooth и ThreadНаглядный пример — Homey Pro, который выступает в роли центрального устройства Matter и одновременно может объединять устройства, использующие совершенно разные технологии, в единую систему.

Благодаря функции многократное администрирование Благодаря стандарту, в одной сети можно использовать несколько контроллеров Matter. Это позволяет управлять одними и теми же устройствами, например, с Google Home, Apple Home и Alexa, без необходимости каждый раз отключать и повторно подключать их. Тем не менее, рекомендуется выбрать «главный» центр для автоматизации, чтобы избежать путаницы при определении того, кто чем управляет.

Этот центральный узел также имеет решающее значение для таких аспектов, как обновление прошивки для некоторых устройств, опциональное подключение к облаку и предоставление доступа к расширенным данным (энергопотребление, история, рабочие процессы автоматизации). Некоторые производители по-прежнему требуют использования собственного моста для обновления аксессуаров, даже если эти аксессуары впоследствии отображаются как Matter, что несколько противоречит духу стандарта, но является текущей реальностью.

Преимущества Matter по сравнению с другими стандартами домашней автоматизации

Привлекательность Matter обусловлена ​​не только маркетингом крупных брендов, но и несколькими факторами одновременно. технические преимущества и преимущества с точки зрения пользовательского опыта которые стремятся решить реальные проблемы современного «умного дома».

Первое большое преимущество — это Взаимодействие между брендами и экосистемамиТеоретически, если на устройстве есть логотип Matter, оно должно работать с любым сертифицированным контроллером: Google Home, Alexa, Apple Home, SmartThings, Homey и т. д. Это значительно уменьшает классическую головную боль «совместимо ли это с…?» каждый раз, когда вы покупаете новый гаджет.

Во-вторых, материя Оно работает локально по IP-протоколу.без обязательной зависимости от облака. Это означает меньшую задержку, большую надежность и повышенную устойчивость к сбоям в работе интернета: ваши светильники включаются быстрее, датчики реагируют быстрее, а автоматизированные системы продолжают работать даже при потере внешнего соединения.

В-третьих, стандарт уделяет большое внимание Безопасность по умолчанию и принцип нулевого доверияВ устройствах Matter используются современные методы шифрования (например, AES) и надежные механизмы аутентификации и авторизации. Только аутентифицированные устройства могут подключаться к сети и понимать команды, что уменьшает поверхность атаки для типичных вторжений со стороны неосторожных устройств IoT.

Еще одним изюминкой является Единый и упрощенный процесс настройкиПроцесс регистрации с использованием QR-кода или 11-значного цифрового кода очень похож во всех экосистемах, что упрощает освоение и облегчает установку новых устройств. Вам больше не нужно использовать отдельное приложение для каждой марки, как это было раньше.

Наконец, опираясь на Поток для маломощных устройствМатерия обладает способностью создавать высокоэффективные с точки зрения энергопотребления сети. Устройства на концах нитей большую часть времени проводят в режиме ожидания, потребляя очень мало энергии, но при этом способны быстро реагировать при необходимости, что приводит к значительному увеличению срока службы батареи.

Текущие ограничения и проблемы стандарта Matter

Хотя Matter выглядит очень хорошо, Это не волшебная палочка, которая решит все проблемы домашней автоматизации.В настоящее время стандарт имеет ряд ограничений и проблем, которые следует учитывать, прежде чем приступать к капитальному ремонту дома.

Начнем с того, Экосистема устройств Matter пока относительно невелика. По сравнению с огромным количеством уже представленных на рынке проприетарных продуктов Zigbee, Z-Wave или Wi-Fi, версия 1.0 стандарта, выпущенная в октябре 2022 года, охватывала лишь ограниченное количество категорий.

Среди типов устройств, изначально поддерживаемых нами, мы находим лампочки, выключатели и контроллеры освещенияВилки и розетки, замки, термостаты и климат-контроли, жалюзи и шторы, датчики безопасности (движение, контакт, дым, угарный газ), контроллеры гаражных ворот, беспроводные точки доступа, мосты, телевизоры и проигрыватели потокового видео.

Этот список очень хорош, но в нём всё ещё чего-то не хватает. Многие популярные товары, такие как камеры видеонаблюдения, полноценные аудиосистемы, многокомнатные акустические системы или роботы-пылесосы,В более поздних версиях стандарта (Matter 1.3, 1.4.1, 1.5 и т. д.) совместимость расширена и включает камеры, более совершенные замки, навесы, интеллектуальные системы орошения и другое оборудование, но фактическое внедрение всегда отстает от оформления документов.

Ещё одним препятствием является то, что Не все бренды интегрируют технологию Matter непосредственно в конечное устройство.Некоторые производители, такие как IKEA Home Smart или Philips Hue, по-прежнему используют Zigbee в своих лампах и добавляют совместимость с Matter через мост Zigbee-Matter. Это означает, что вам все равно потребуется собственный хаб этого бренда, хотя, по крайней мере, вы сможете управлять всем из общей экосистемы.

Ко всему этому добавляется фактор цены: многие из последних устройств Matter В них используются более современные чипы, и они, как правило, несколько дороже. чем их аналоги на основе Zigbee или собственные разработки. Со временем они должны стать дешевле, но в краткосрочной перспективе эту разницу необходимо учитывать.

Matter, Zigbee, Z-Wave и другие стандарты: сосуществование и мосты.

Часто задают вопрос: произойдет ли это с появлением Материи? Нужно выбросить всё, что у тебя уже есть. В протоколах Zigbee, Z-Wave, 433 МГц или других. Ответ очевиден: нет. В течение многих лет мы будем жить в условиях сосуществования технологий.

Zigbee и Z-Wave остаются Широко используемые стандарты в области освещения, датчиков и встраиваемых модулей.Они обладают обширной экосистемой устройств, работают локально и во многих случаях даже более доступны по цене. Фактически, многие бренды объявили, что продолжат использовать их внутри компании и продемонстрируют интеграцию с Matter через совместимые хабы или мосты.

Это случай Philips Hue или IKEA Home SmartДля связи этих устройств с лампочками требуется мост Zigbee, но они могут подключаться к экосистеме Matter через этот хаб. Другими словами, пользователь видит аксессуар Matter и управляет им соответствующим образом, но внутри по-прежнему используется традиционная сеть Zigbee.

Также сосуществуют и другие технологии, такие как... Радиочастота 433 МГц для простых пультов дистанционного управления, инфракрасный диапазон для телевизоров и кондиционеров. или проприетарные API. В этом сценарии универсальные концентраторы, объединяющие Matter с Zigbee, Z-Wave, Wi-Fi, ИК-портом и другими радиомодулями, становятся своего рода «связующим звеном», объединяющим все в единую систему.

В среднесрочной перспективе вполне разумно предположить, что Материя будет преобладающим стандартом. Это особенно актуально для новых продуктов для умного дома, в частности, ориентированных на массовый рынок. Однако более старые устройства будут продолжать функционировать еще много лет, и по-прежнему будет целесообразно инвестировать в гибкие решения, интегрирующие одновременно несколько технологий.

Совместимость и типы доступных устройств Matter

При совершении покупок самый простой способ понять, подходит ли товар для вашего проекта, — это... Ищите логотип Matter на упаковке или в онлайн-каталоге.Если четко указано «Работает с материей» или «Совместимо с материей», это означает, что производитель прошел процесс сертификации CSA и что устройство соответствует требованиям стандарта.

Среди Наиболее распространенные категории товаров имеют значение Сюда входят светодиодные лампы и ленты, умные розетки, датчики дверей и движения, термостаты, замки, освежители воздуха, очистители воздуха, камеры (в последних версиях стандарта), роботы, дверные звонки, хабы, маршрутизаторы, телевизоры, потоковые плееры и многое другое.

Бренды, повышающие вес, например Signify (Philips Hue, WiZ), Bosch Smart Home, Apple, Google, Amazon, Samsung или LG Они работают над тем, чтобы значительная часть их текущих или будущих каталогов была совместима с Matter, как изначально, так и через мосты.

Конечно, вы должны помнить это Продукт Matter появился на рынке совсем недавно.Если вы купите старую модель лампочки, термостата или розетки, она может не поддерживать Matter и полагаться исключительно на собственный стандарт (Zigbee, Z-Wave, фирменный Wi-Fi и т. д.). Всегда полезно проверить технические характеристики, а при покупке онлайн использовать функцию поиска на странице товара, чтобы найти слово «Matter».

В некоторых случаях, даже если продукт помечен как «совместимый с Matter», Вам всё ещё может понадобиться ступица от производителя. Для некоторых расширенных функций, таких как обновления прошивки или специфические функции, еще не включенные в стандарт, следует отметить, что отрасль движется вперед, но переход не происходит мгновенно.

Безопасность, «код материи» и конфиденциальность в умном доме

Когда мы говорим о «коде, имеющем значение», мы имеем в виду не программный код языка, а... технические характеристики и требования, которым должно соответствовать каждое устройство. Для получения сертификата необходимо соблюдать определенные правила. В рамках этой системы безопасность является одним из основополагающих принципов.

Материя использует сквозное шифрование и надежная аутентификация Это относится как к процессу первоначальной настройки, так и к текущему обмену данными между устройствами и контроллерами. К домашней сети могут подключаться только авторизованные устройства, и каждое устройство имеет уникальные учетные данные, которые проверяются во время ввода в эксплуатацию.

Этот подход Безопасность по умолчанию и принцип нулевого доверия Это означает, что устройства создаются с учетом возможности их использования в небезопасных средах, и поэтому уровни аутентификации, шифрования и управления ключами усилены. Для конечного пользователя это означает меньший риск при открытии своего дома для IoT, при условии, что производитель не будет пренебрегать этими передовыми методами, используя некачественную реализацию.

Кроме того, будучи ориентированной на локальные операции, Использование материи снижает необходимость прямого подключения каждого устройства к интернету.В случае с Thread конечные устройства даже не имеют исходящего IP-соединения: вся их связь проходит через пограничный маршрутизатор и контроллер, который может фильтровать и ограничивать трафик. поверхность экспозиции и конфиденциальность.

Однако устройства Matter, работающие по локальной сети (Wi-Fi/Ethernet), могут подключаться к облаку по выбору производителя, добавляя дополнительный уровень функциональности (удаленное управление, пользовательские интеграции), но также и потенциальные проблемы с конфиденциальностью. Именно здесь важен выбор проверенных брендов и тщательная проверка разрешений и доступа, предоставляемых их приложениям.

Как начать работу с Matter дома: требования и основные шаги

Создание «умного дома» на основе Matter не обязательно должно быть сложным, но рекомендуется следовать определенным правилам. минимальная ментальная структура, чтобы не сойти с ума Покупка устройств наобум. Прежде всего, необходимо убедиться, что они соответствуют определенным техническим требованиям.

Главное — иметь как минимум один контроллер или концентратор, совместимый с MatterЭто может быть Google Nest Hub (различных поколений), Nest Mini, Apple TV 4K, любой современный HomePod, колонка Amazon Echo третьего поколения или выше, недавний концентратор Samsung SmartThings или более продвинутые решения, такие как Homey Pro.

Если вы планируете использовать маломощные аксессуары на базе Thread (датчики, замки, небольшие пульты дистанционного управления), также важно иметь фрезерный станок с резьбовой кромкойкоторый во многих случаях интегрирован в те же самые концентраторы, упомянутые ранее. Без этого компонента устройства Thread не смогут взаимодействовать с основной сетью.

Ещё одно требование заключается в том, что Ваша сеть Wi-Fi поддерживает IPv6.Эта функция есть практически у всех современных роутеров, хотя иногда она отключена и требует включения в настройках. Вам также понадобится смартфон с приложением для той экосистемы, с которой вы хотите начать: Google Home, Apple Home, Amazon Alexa, SmartThings, Homey и т. д.

Процесс регистрации устройства, известный как ввод в эксплуатациюБлагодаря использованию QR-кода или числового кода Matter процесс значительно упростился. Обычно вы включаете новое устройство, открываете приложение экосистемы, выбираете «Добавить устройство» или что-то подобное, наводите камеру на QR-код на коробке или самом устройстве, и ваш телефон использует Bluetooth Low Energy для установления безопасного первоначального соединения.

Затем вы следуете указаниям помощника приложения, чтобы Выберите сеть (Wi-Fi или Thread), назначьте комнату и дайте ей имя. («Освещение в гостиной», «Датчик двери» и т. д.) и во многих случаях также можно связать его с другими экосистемами Matter, если вы хотите использовать многоканальное администрирование. Если сканирование QR-кода не удается, всегда есть возможность ввести прилагаемый 11-значный цифровой код вручную.

Несколько практических советов: всегда держите Обновлены прошивка и мобильные приложения Matter Hub.Поскольку улучшения совместимости и стабильности продолжаются, и если возникают проблемы с подключением, выключением и повторным включением или даже сбросом устройства и драйвера до заводских настроек, это обычно решает большинство проблем, связанных с вводом в эксплуатацию.

Учитывая масштабную поддержку со стороны технологических гигантов, прочную техническую основу и возможность объединить лампочки, датчики, замки, телевизоры, хабы и маршрутизаторы от разных производителей на одном языке, Материал явно становится стандартом, призванным упростить автоматизацию дома.Хотя на данный момент он сосуществует с Zigbee, Z-Wave и другими протоколами и требует объединения мостов, хабов и периферийных маршрутизаторов для получения максимальной отдачи от него в по-настоящему умном и гибком доме.