Matter

Denne artikel udspringer fra Hvad pokker er Matter og Thread?, hvor forskellen på Matter og Thread bliver forklaret kort og præcist.

Der er også en søster-artikel, der fortæller mere om Thread.

I denne artikel vil jeg fortælle mere om Matter. Det inkluderer en ordbog, hvor de fleste nye udtryk der følger med Matter bliver forklaret.

Hvad er det nu Matter er?

• Standardiseret kommandoer til kommunikation mellem smarthjem enheder på tværs af producenter.
  Kun til de grundlæggende funktioner for enheden
  
• Standardiseret tilslutningsprocess via Bluetooth eller QR-koder
  
• Tillader altid lokal kontrol – uafhængigt af cloudtjenester
  Fungerer selvom internettet går ned
  
• Kræver ikke en speciel app i Homey Pro 2023
  
• Har ikke sit eget transportlag, men kan benyttes på IPv6-baseret netværksteknologi:
  Wi-Fi, Ethernet (LAN/netværkskabler) eller Thread

Hvor stammer det dér Matter fra?

Det er svært at tale om Matter uden også at tale om Zigbee. Matter er født ud fra ideen om, at det skal være muligt for smart-enheder at kommunikere direkte sammen og uden at man skal have én hub/gateway/bridge pr. producent. Dette betyder, at brugerne kan vælge enheder baseret på deres behov og præferencer uden at bekymre sig om kompatibilitetsproblemer.

Den ide har vi hørt før – fra Zigbee-alliancen. Men har du haft smarthjem i lidt tid, så ved du også, at der ikke er ret mange Zigbee-enheder, der kan kommunikere på tværs af producenter eller tilføjes andre producenters hubs, gateway, bridges eller hvad de nu kalder dem. Prøv f.eks. at få en Aqara Motion Sensor til at tænde en Philips Hue pære, uden at gøre brug af Homey Pro 2023 eller andre tredjeparts produkter.

Zigbee-alliancen var oprindeligt en organisation, der primært bestod af virksomheder, der udviklede og producerede Zigbee-baserede enheder og teknologier. Det var bl.a. Signify (Philips Hue), Samsung Smartthings, Schneider Electric og IKEA – faktisk var der over 400 medlemmer til sidst.

Matter blev annonceret i 2019, som et selvstændigt projekt, af Amazon, Apple, Google, Samsung Smartthings og Zigbee-alliancen, men under navnet CHIP (Connected Home over IP). I 2021 blev CHIP omdøbt til Matter og Zigbee-alliancen overtager hele ansvaret for Matter. Zigbee-alliancen skifter samtidig navn til Connectivity Standards Alliance (CSA), som Amazon, Apple og Google bliver medlemmer af.

“Navneskiftet afspejler alliancens udvidede fokus ud over Zigbee-teknologien til også at omfatte andre standarder for smart-enheder, herunder Matter-standarden. Det er vigtigt at bemærke, at selvom navnet er ændret, fortsætter CSA med at udvikle og understøtte Zigbee-teknologien. Zigbee er stadig en relevant og udbredt standard i smarthjemsmarkedet, og CSA har ingen planer om at udfase den.“

Matter er open-source og gratis at benytte for alle udviklere af smart-enheder…
Men så længe produktet ikke er Matter Certificeret, må det ikke kaldes for Matter kompatibelt og Matter-logoet må ikke benyttes på enheden, indpakningen eller i reklame for enheden.
Forsøger en bruger at tilføje sådan en enhed til et Matter netværk Fabric, kommer der en advarsel om at noget er galt og kræver yderligere godkendelse af brugeren.

Matter Certificering gør at udvikleren af smart-enheden slipper for ovenstående benspænd…
Det kræver blot at der betales for at være medlem af Connectivity Standards Alliance (CSA), betales for certificering af den trådløse netværksteknologi som enheden benytter (Wi-Fi eller Thread) og at der betales for en laboratorie-test af smart-produktet.

Mindstepris mellem $9.000 og $13.000 + løbende årlig udgift til CSA på mindst $7.000 og til den valgte trådløse netværksteknologi på $5.000
Priserne findes på https://matter-smarthome.de/en/development/how-the-matter-certification-works/

“Open-source”…

Matter – en halv Zigbee med behov for transport

Hvor Zigbee både er en trådløs-netværksprotokol (ligesom Thread og Wi-Fi) og en standardisering af kommandoer på tværs af producenterne (ligesom Matter) – så fokuserer Matter kun på at få producenterne til at anvende ens kommandoer til ens funktioner.

Matter er uafhængig af den underliggende netværksteknologi – men den skal være IPv6 baseret.
Da Matter kun er et kommandosæt, så mangler Matter en netværksteknologi til at transportere kommandoer. Og i stedet for at opfinde endnu en trådløs netværksteknologi (ja, det er dig vi taler om Thread), så vil Matter gerne transporteres af alt der er IPv6-baseret. På et IPv6-baseret netværk, har hver enhed sin egen IP-adresse og enhederne kan kommunikere direkte med hinanden, via IP-adresserne, uden behov for hub/gateway/bridge.

Det betyder at Matter kan fungere på de trådløse netværksteknologier Wi-Fi og Thread – der ligner Zigbee’s netværksteknologi-del rigtigt meget, men nu er blevet IPv6-baseret. Men det betyder også at Matter kan fungere på Ethernet, altså til enheder der har et netværkskabel og ikke er trådløse.

Matter fungerer ikke på Zigbee og Z-wave, da de ikke er IPv6-baseret. De bruger “IP-adresser” i et andet format, der ellers har samme funktion og også tillader direkte kommunikation mellem enheder.
Zigbee og Z-wave indeholder desuden allerede sit eget kommandosæt.

VENT! Philips Hue er da Matter-kompatibel – og bruger Zigbee?

Der er mange, der allerede har prøvet at forbinde Philips Hue Bridgen til Homey Pro 2023 via Matter – og dermed uden (eller sideløbende med) nogle af de 2 Philips Hue apps (Philips Hue og Philips Hue, without the bridge), der findes til Homey.

Matter har indbygget en bagdør for kommunikation med enheder, der ikke benytter en netværksteknologi med de føromtalte IPv6-adresser, f.eks. Zigbee enheder. Den bagdør kaldes for en Matter Bridge.

Matter Bridge er en fysisk enhed eller noget software, der fungerer som en tolk mellem Matter og andre smarthjem-protokoller som Zigbee, Z-Wave og BLE (Bluetooth). Dette gør det muligt for enheder, der ikke oprindeligt er Matter-kompatible, at interagere og kommunikere med Matter-enheder.

Matter Bridgen fungerer som tolk, og oversætter Matter-sprog til Zigbee-sprog – og omvendt. Der er derfor ikke mulighed for direkte kommunikation enhederne imellem.

Philips Hue Bridgen benytter Ethernet, altså et netværkskabel, til netværkskommunikationen – og opfylder derfor kriterierne for Matter. Men det er kun Philips Hue Bridgen, der kan tale Matter-sprog direkte med Homey Pro 2023 eller andre Matter-enheder – de enkelte Zigbee-enheder kan ikke.

Homey Pro 2023 er utroligt mange ting og én af tingene er en Matter Controller, som kan bruges til at tilføje Philips Hue Bridgen til Matter netværket. Det er nemmere for min hjerne at forstå ordet netværk, men det hedder overhovedet ikke Matter netværk. Da Matter fungerer på tværs af netværksteknologier, har man valgt at kalde det Matter Fabric i stedet.

Philips Hue Bridgen bliver i dette setup til en Matter Bridge og præsenterer sine Zigbee-enheder for Homey, som gør dem tilgængelige i Matter netværket/Matter Fabric.
Men skal en Matter-enhed eller Homey Pro 2023 kommunikere med en Philips Hue Zigbee-pære med Matter-kommandoer, så skal der en tolk på som mellemmand – en Matter Bridge, som i dette tilfælde er Philips Hue Bridgen.

Eksempel på Homey Pro 2023, der taler Matter med en Zigbee pære, der er tilknyttet Philips Hue Bridgen

1. Homey Pro 2023 taler Matter til Philips Hue Bridgen via Wi-Fi og/eller kablet Ethernet-netværk.
   
2. Philips Hue Bridgen bruger sin rolle som Matter Bridge og oversætter Matter-sproget til Zigbee-sprog.
   
3. Philips Hue Bridgen bruger nu sin rolle som Zigbee-controller for sine tilknyttet Zigbee-pærer og kommunikerer med dem i Zigbee-sprog via Zigbee-trådløs-netværksteknologi.
   
4. Svaret fra Zigbee-pæren foregår modsat.

Bliver Matter en gentagelse af Zigbee’s kompatibilitetsproblemer?

Skal der en lille krølle på Matter-historien, så var Signify/Philips Hue selv en aktør, ja faktisk pioner, i Zigbee-alliancen, hvor standardiseringen af Zigbee-kommandoerne, som alle producenter skal overholde, blev aftalt, så Zigbee-enheder kan fungere på tværs af producenternes smart-enheder.

Samtidig var Signify også en af de første producenter, der introducerede en “proprietær profil” til Zigbee-enheder. Dette gav Philips Hue-enheder unikke funktioner, som krævede unikke Zigbee-kommandoer, men det betød også, at de var mindre kompatible med andre Zigbee-enheder.

Nogle hævder, at Signify’s brug af proprietære profiler var en af de faktorer, der bidrog til kompatibilitetsproblemer i Zigbee-økosystemet. Andre argumenterer for, at profiler var en nødvendig udvikling for at muliggøre den avancerede funktionalitet – som Philips Hue-enheder tilbyder.

Andre producenter har modarbejdet Zigbee-ideologien ved at benytte de proprietære profiler til at producere og sælge Zigbee-enheder, hvor samtlige kommandoer er nogle, som andre Zigbee ikke forstår. Dette for at låse forbrugeren til netop deres økosystem.

Signify er med i Connectivity Standards Alliance (CSA) og derfor også Matter… Spørgsmålet er, om de og de andre producenter denne gang vil holde sig til det aftalte kommandosæt, eller om der igen vil opstå proprietære udvidelser, der potentielt kan føre til kompatibilitetsproblemer.

Skal jeg til at bruge Matter i Homey?

Tilslutning af en smart-enhed via Matter, sammenlignet med tilslutning med enhedens normal app, giver ikke flere funktioner, da Matter kun understøtter grundlæggende funktioner til hver enheds-type. Funktioner som må formodes at være rimelig ens på tværs af producenterne. Enhedens normale app vil derfor for det meste være det bedste valg.

Det Matter kan bidrage med – men som den “normale app” også kan indeholde – er lokal kommunikation mellem Homey Pro 2023 og smart-enheden. Dvs. at hvis internettet går ned, så fungerer det stadigvæk. Nogle apps har cloud-afhængigheder, som giver små forsinkelser, dem kan man også undgå med Matter.

Matter kan fungerer sideløbende med smarrt-enhedens normale app. Det betyder at samme smart-enhed både kan være forbundet via sin normale app til Homey Pro 2023 – og/eller andre hubs – og samtidig være tilsluttet via Matter. Så Matter kan afprøves nemt, uden at slette smart-enheden fra Homey først og uden at ændre i fungerende flows – de kan evt. bare deaktiveres midlertidigt.

Omvendt vil jeg også sige, at hvis smart-enheden allerede fungerer fint via sin normale app i Homey, så er der ingen grund til at flytte kommunikationen med den over på Matter.

Matter ordbog og forklaring

Med ny teknologi kommer der nye udtryk, som ikke altid er selvforklarende. Jeg har samlet de fleste i dette afsnit, hvor formålet er at være opslagsværk. Der kan derfor være gentagelser fra ovenstående tekst – men også ny information.

MATTER DEVICE / MATTER KOMPATIBEL ENHED
En smart-enhed, som forstår Matter kommandoerne – men ofte som en sekundær mulighed, der begrænser adgangen til kun de grundlæggende funktioner i smart-enheden.

IPV6 TRANSPORTLAG
Matter skal bruge et IPv6 transportlag, da det ikke kommer med sin egen netværksprotokol. Derfor er det heller ikke bundet til en specifik netværksteknologi – den skal dog være IPv6 baseret. I praksis er det de trådløse teknologier Wi-Fi eller det nye Thread – men strækker sig også til den kablet netværksforbindelse, kaldet Ethernet.

I fremtiden kan andre netværksteknologier komme på tale, f.eks. mobilnetværket via 5G. Dette muliggør, at Matter-enheder kan fungere uafhængigt af et lokalt Wi-Fi-netværk, hvilket vil være nyttigt for enheder placeret uden for hjemmet (f.eks. i en bil, et skur eller et sommerhus).

MATTER BRIDGE
En fysisk enhed eller noget software, der fungerer som en tolk mellem Matter og andre smarthjem-protokoller, som Zigbee, Z-Wave og BLE (Bluetooth). Dette gør det muligt for enheder, der ikke oprindeligt er Matter-kompatible, at interagere og kommunikere med Matter-enheder.

Læs evt. mere om dette i VENT! Philips Hue er da Matter-kompatibel – og bruger Zigbee?

MATTER VERSIONER
Matter er under konstant udvikling og understøtter ikke alle typer af smart-enheder, men nye kommer til i hver version. I version 1.0 var det kun basis ting som pærer, dør/vindue sensorer og rullegardiner, men i version 1.3 er sortimentet blevet udvidet og selv mikrobølgeovne er nu med. I en ny version kan også være understøttelse af nye kommandoer til allerede understøttet enheder.

Opdateret liste med Matter certificeret enheder findes her: https://matter-smarthome.de/en/overview-products-compatible-with-matter/

MATTER FABRIC (Matter netværk)
Matter Fabric er et virtuelt netværk i smarthjemmet, hvor Matter Devices og Matter Controllere kan kommunikere sikkert med hinanden på tværs af den underliggende netværksprotokol i transportlaget. Du kan have flere Matter Fabric i dit smarthjem. Det kaldes Matter Fabric og ikke Matter netværk, da det strækker sig på tværs af netværk, f.eks. både på WiFi og Thread.

Et Matter Fabric bliver automatisk oprettet af Matter Controlleren, når du tilføjer den første Matter Device.

MULTI ADMIN
Giver mulighed for at tilføje den samme Matter Device til flere Matter Fabrics samtidig. F.eks. ét Fabric på Homey Pro 2023 og ét andet Fabric på Google Home. Enhederne i ét Matter Fabric er isoleret fra enheder i et andet Matter Fabric.

MATTER CONTROLLER / MATTER HUB
En bredere betegnelse for enhver enhed eller software, der kan styre Matter Devices. En Matter Controller kan interagere med Matter Devices i et Matter Fabric, men behøver ikke nødvendigvis at være Administrator eller Commissioner for det Fabric.

En Matter Controller er f.eks. Homey Pro 2023, Google Home, Amazon Alexa, Home Assistant eller en app på din mobiltelefon.

En Matter Controller kan være controller i flere Matter Fabric samtidig og der kan være flere Matter Controllere i samme Matter Fabric.

MATTER ADMINISTRATOR
En rolle/rettighed, som en Matter Controller kan have. Selvom der kan være flere Matter Controllere på ét Matter Fabric, så er der kun én af dem der er Matter Administrator. Den Matter Controlleren der opretter et Matter Fabric får automatisk Matter Administrator rollen/rettighed over det Matter Fabric.

Matter Administrator rollen indebærer, at Matter Controlleren har entydig kontrol over et Matter Fabric. Matter Administratoren etablerer de grundlæggende parametre for Fabric’et, herunder sikkerhedsnøgler og andre konfigurationsindstillinger. Den har ansvaret for at tilføje og fjerne Matter Device på Fabric’et og i den forbindelse generering, distribution og tilbagekaldelse af de sikkerhedsnøgler/certifikater, der bruges til at autentificere Matter Devices på Fabric’et og til sikker kommunikation mellem Matter Devices.

MATTER COMMISSIONER
For at en Matter Device kan tilsluttes et Matter Fabric, skal den tilføjes af en Matter Controller i en process kaldet Commissioning. En Matter Commissioner er en specialiseret rolle blandt Matter Controllere, der fokuserer på at tilknytte nye Matter Devices til et Matter Fabric – i processen kaldet Commissioning.
Matter Commissioner er ikke en rolle der tildeles eksplicit – det er mere en rolle der etableres dynamisk gennem Commissioning-processen og tildeles implicit.

Matter Commissioneren arbejder på vegne af den Matter Controller, som har Matter Administrator rollen/rettigheden, den har ikke selvstændig autoritet til at tilføje Devices til et Fabric, men skal have Administratorens godkendelse og assistance for at fuldføre Commissioning-processen.

Når du tilføjer en Matter Device til Homey Pro 2023 fra din mobiltelefon, så er Homey appen på mobiltelefon en Matter Controller der indtager Matter Commissioner rollen – og Homey Pro 2023 er en Matter Controller med Matter Administrator rollen/rettigheden.

Eksempel på Commissioning-processen

1. Brugerinitiering
   Du starter Commissioning-processen via Homey appen på din mobiltelefon, ved at vælge at tilføje et nyt Matter Devices til Homey Pro 2023.
   
   Dette signalerer indirekte til Homey Pro 2023, som er Matter Administratoren, at der er en Matter Device, der ønsker at blive tilknyttet Homeys Matter Fabric.
   
2. Opdagelse og anmodning
   Appen, der er en Matter Controller fordi den interagerer med Matter Devices, indtager rollen som Matter Commissioner og opdager f.eks. Matter Devicen via BLE og sender en anmodning til Matter Administratoren (Homey) om at tilknytte den til Homeys Matter Fabric. Denne anmodning indeholder information om den nye enhed.
   
3. Godkendelse og nøgleudveksling
   Matter Administratoren (Homey) godkender anmodningen og udleverer de nødvendige sikkerhedsnøgler/certifikater og legitimationsoplysninger til appen.
   Ved at gøre dette giver Matter Administratoren (Homey) implicit appen de nødvendige beføjelser i Commissioning-rollen til at fortsætte Commissioning-processen. Uden denne godkendelse og nøgleudveksling ville appen ikke kunne gøre noget.
   
4. Konfiguration og tilføjelse
   Appen bruger nu de modtagne oplysninger til at konfigurere den nye Matter Device og tilføje den til Fabric’et. Smart-enheden kan nu kommunikere sikkert med de andre enheder i samme Fabric.

Matter over Thread – sammen er vi stærke

Selvom Thread og Matter er to separate teknologier, der kan fungere uafhængigt, er de designet til at arbejde optimalt sammen. Thread leverer det IPv6-baserede transportlag, designet til trådløse enheder med lavt strømforbrug og Matter leverer kommando-sproget, som enhederne kan kommunikere i uden kompatibilitetsproblemer, selvom man vælger enheder fra forskellige producenter.

Threads mesh-egenskaber sikrer, at selvom en enhed falder ud, kan kommunikationen stadig finde en vej frem via andre enheder i netværket. Samtidig sikrer Threads lave energiforbrug, at batteridrevne Matter-enheder kan fungere i lang tid uden behov for konstant batteriskift.

Denne synergi mellem Thread og Matter er grunden til, at udtrykket “Matter over Thread” er blevet så fremtrædende i smarthjem-verdenen. Det beskriver en situation, hvor en Matter-kompatibel enhed benytter Thread, som sin trådløse netværksprotokol til at kommunikere.

Matter over Thread gør det det nemmere at tilføje nye enheder til smarthjemmet, da tilslutningsprocessen er standardiseret via Matter. Samtidig sikrer Thread et robust og pålideligt trådløst netværk, der kan skaleres til at inkludere mange enheder i et større hjem.

De store producenter begyndte hurtigt at modarbejde ideologien bag Zigbee, ved at ekskludere andre med deres specielle tiltag. Af Fugl Føniks-“Zigbee 2.0” har vi nu fået Matter over Thread, hvor samme ideologi genbruges – vi skal igen kunne blande og matche enheder fra forskellige producenter og forvente en strømlinet, brugervenlig oplevelse, hvor enhederne fungerer godt sammen. Slut med mange af de kompatibilitets udfordringer, som plager smarthjem-verdenen.

Jeg vil afslutningsvis spørger jer, der har den gamle Philips Hue Bridge eller nye Philips Hue Bridge Pro, der begge er Matter kompatible… Går det glat og nemt at tilføje andre producenters enheder via Matter nu?

Citat fra hueblog.com om Philips Hue Bridge Pro: