Es besteht eine gute Chance, dass Sie in den aktuellen Nachrichten zu IoT und Smart Home auf „Matter“ gestoßen sind. Matter war auf der CES 2022 allgegenwärtig, und alle Smart-Home-Ökosysteme sprechen bei der Einführung neuer Geräte über Matter. Matter hilft IoT-Geräten wie Ihrer Kaffeemaschine und Ihrem intelligenten Lautsprecher, problemlos miteinander zu kommunizieren, sodass Sie als Endbenutzer keine komplexen Benutzerhandbücher lesen oder ein IoT-Konnektivitätsexperte werden müssen. In diesem Artikel wird erläutert, was Matter ist, wie es entwickelt wird und wie Infineon Matter über WLAN und Thread bereitstellen kann.
Matter ist der neue IoT-Standard, der die Interoperabilität, Sicherheit und Benutzerfreundlichkeit aller Ihrer Smart-Home-Geräte verbessert, unabhängig davon, wer das Gerät herstellt und welche zugrunde liegende Konnektivitätstechnologie es verwendet. Ihr Smart-Home-Erlebnis steht vor einer großen Veränderung!
Die Matter-Initiative wurde ins Leben gerufen, weil große Marktteilnehmer erkannten, dass die bestehenden Smart-Home-„Walled Gardens“ weder für Produktentwicklungsunternehmen noch für Verbraucher ganz funktionieren. Heutzutage gibt es inkompatible Ökosysteme zwischen Apple, Amazon und Google, sodass Gerätehersteller und Verbraucher eine Wahl treffen oder mit geteilten Systemen im Haushalt leben müssen. Zu dieser Herausforderung kommt noch die grundlegende Herausforderung der technologieübergreifenden Inkompatibilität drahtloser Geräte hinzu: Je nach Anwendungsattribut kann der Gerätehersteller Wi-Fi, BLE oder Thread/ZigBee anstelle von 802.15.4 wählen – beispielsweise könnte ein intelligentes Türschloss verwendet werden Wi-Fi, während eine Glühbirne Thread oder ZigBee nutzen könnte. Die Verwendung mehrerer drahtloser Technologien erfordert Gateway- oder Bridge-Geräte. Der Enthusiasmus dafür, dass Matter die Lösung für das Smart Home werden soll, wird von großen Akteuren des Smart Home-Ökosystems wie Apple, Amazon und Google unter der Schirmherrschaft des Standardisierungsgremiums Connectivity Standards Alliance vorangetrieben und hat dazu geführt, dass Hunderte von Unternehmen zusammenkommen und zusammenarbeiten über die Spezifikationsentwicklung, Open-Source-Softwareentwicklung, Tests und Zertifizierungsbemühungen.
Die Matter-Entwicklungsbemühungen sind nicht nur eine weitere Standardentwicklungsbemühung. Zu den Matter-Bemühungen gehören:
- Die Matter-Spezifikation selbst, einschließlich einer Gerätebibliothek und Anwendungsfunktionalität.
- Eine Open-Source-Softwareinitiative auf Github, die es jedem ermöglicht, Matter zu nutzen.
- Eine Test- und Zertifizierungsmaßnahme, einschließlich einer Testumgebung zur Validierung und Zertifizierung von Geräten, bevor sie das Matter-Logo auf dem Produkt verwenden dürfen.
Da Matter auf dem Standard-Internetprotokoll IPv6 aufbaut, ist es unabhängig vom zugrunde liegenden Kommunikationsmedium und ermöglicht die Kommunikation von Anwendung zu Anwendung, unabhängig davon, ob eine Anwendung Daten über WLAN sendet und die andere über Thread empfängt. Zunächst wird Wi-Fi, Ethernet und Thread (ein Netzwerk mit geringem Stromverbrauch und niedriger Datenrate, das auf drahtlosen IEEE 802.15.4-Geräten basiert) unterstützt. Matter bietet außerdem eine Standard-Bridging-Funktionalität, die es ZigBee-Geräten und anderen bereitgestellten Geräten ermöglicht, als native Matter-Geräte zu erscheinen, um sicherzustellen, dass Verbraucher diese Geräte weiterhin verwenden können, wenn Matter immer weiter verbreitet wird.
Für Verbraucher sind Ankündigungen von Apple, Google, Amazon und anderen Ökosystemanbietern, die darauf hinweisen, dass Matter im Jahr 2022 native Unterstützung mit Software-Updates bietet und es benutzerfreundlicher macht, positive Zeichen. Verbraucher können einfach und sicher ein neues Matter-Gerät wie eine Glühbirne einführen, das nahtlos mit anderen Matter-Geräten interagiert. Neue Geräte können mit der Gewissheit gekauft werden, dass sie mit den vorhandenen Geräten im Haushalt zusammenarbeiten.
Materie bietet auch Geräteherstellern neue Möglichkeiten. Sie müssen nicht mehr unterschiedliche drahtlose Technologien und Protokolle unterstützen, je nachdem, mit welchem Ökosystem sie sich verbinden möchten. Dank der Unterstützung aller großen Marken können Gerätehersteller Matter in ihren neuen Produkten verwenden, ihre Kundenzufriedenheit aufgrund der nahtlosen Installation und des Betriebs verbessern und Produkt- und Supportkosten senken.
Matter 1.0 wird voraussichtlich im Sommer 2022 erscheinen und Wi-Fi, Thread und Ethernet sowie Bluetooth Low Energy für die Inbetriebnahme unterstützen. Während Matter ZigBee nicht unterstützt, unterstützt es ZigBee Bridge-Geräte, auf denen Matter-over-Wi-Fi oder Thread ausgeführt wird. Infineon ist eines der Unternehmen, die die Matter-Entwicklung auf den Plattformen des Unternehmens unterstützen. Infineon Wi-Fi-Produkte (z. B. PSoC6+43012) laufen bereits mit Matter und das Team schließt derzeit Matter-over-Thread für das Produkt 15.4 (30739) ab und integriert Matter aktiv in unsere Roadmap-Produkte. Für mehr Sicherheit wird empfohlen, die OPTIGA Trust-M-Produkte von Infineon in Matter-Geräten zu integrieren, damit sie durch die beste hardwarebasierte Sicherheit geschützt sind. Infineon kann auch die Anforderungen der Hersteller an Gerätezertifikate erfüllen, sodass diese diese nicht in ihrer Fertigungslinie einrichten müssen.
Wie funktioniert Materie genau?
Lassen Sie uns einige Hintergrundinformationen liefern, damit die Auswirkungen der Materie klar werden. Was ist eine Anwendungsschicht? Für diejenigen, die den 7 Schichten des OSI-Referenzmodells für Computernetzwerke folgen, ist die Anwendungsschicht die höchste Schicht und dem Endbenutzer am nächsten. In unserem normalen Alltag verwenden wir HTTP als Anwendungsschicht für die Darstellung von Informationen in Ihrem Webbrowser. Allerdings kann die Darstellung in Ihrem Browser von Ihnen als Nutzer interpretiert und angepasst werden. Wenn Ihr Browser eine Webseite auf Deutsch anzeigt, haben Sie gelernt, eine Schaltfläche zu finden und darauf zu klicken, um sie auf Englisch umzustellen (oder umgekehrt). Für die Kommunikation von Gerät zu Gerät wird diese Anwendungsschicht sehr wichtig, da sich Geräte nicht auf die Interpretation durch den Benutzer verlassen können, sondern eine Nachricht oder einen Befehl von einem anderen Gerät vollständig verstehen müssen. Beispiele hierfür sind die Festlegung, wie ein Lichtschalter mit einer Glühbirne kommunizieren soll oder wie ein Thermostat mit einem Ofen kommunizieren soll.
Was definiert Matter für seine Anwendungsschicht? Materie definiert viele Teile, aber sie können in drei Hauptbereiche gruppiert werden:
- Die Installation und Einrichtung eines Geräts für einen Verbraucher
- Wie Geräte Nachrichten voneinander senden und empfangen und welche Inhalte diese Nachrichten enthalten
- Die Sicherheitsanforderungen für das Gerät und diese Interaktionen
Durch die Definition eines Standards für jeden dieser Bereiche wird Matter eine zuverlässige Interoperabilität zwischen Geräten herstellen und das Vertrauen der Verbraucher stärken. Schauen wir uns jeden dieser Bereiche etwas genauer an.
Die Installation und Einrichtung eines Geräts umfasst mehrere Schritte. Zunächst erfolgt die Installation des Geräts im Heimnetzwerk eines Verbrauchers. Dies erfolgt über einen einfachen Kopplungsmechanismus, der von Apple, Google, Amazon und anderen unterstützt wird, sodass Ihr(e) Gerät(e) in Ihrem Heim-Ökosystem Ihrer Wahl anhand seiner Sicherheit und Identität erkannt und validiert werden, bevor es Ihrem Netzwerk hinzugefügt wird. Sobald ein Gerät sicher hinzugefügt wurde, kann der Verbraucher dem Gerät einen Namen geben, es mit anderen Geräten koppeln und normale Vorgänge wie Zeitpläne für einen Thermostat oder die Beleuchtungsintensität einer Glühbirne einrichten. Sobald dies abgeschlossen ist, ist das Gerät für den normalen Betrieb bereit.
Matter definiert auch die Nachrichtenübermittlung auf Anwendungsebene, die Datentypen und -formate sowie die Sicherheit. Das klingt einfach, basiert aber auf jahrelanger Gerätedefinition aus den ZigBee-Datenmodellen, die als Grundlage für Matter verwendet wurden. Beispielsweise muss ein Thermostat das Heizen und Kühlen unterstützen, kann aber optional auch die Anwesenheitserkennung, einen Wochenplan oder vom Benutzer konfigurierbare Rückschläge unterstützen. Da das Verhalten und die Nachrichtenübermittlung für diese Funktionen vollständig definiert sind, können Hersteller von Heizungs- und Klimaanlagen diese Funktionen integrieren und wissen, dass die relevanten Benutzersteuerungen in gängige Benutzeroberflächengeräte wie ein iPhone, ein Android-Gerät oder einen sprachaktivierten Alexa-Lautsprecher integriert werden.
Matter stellt eine erhebliche Steigerung der Gerätesicherheit dar und ermöglicht eine Reihe von Best Practices. Am wichtigsten ist, dass bei Geräten während der Herstellung ein Zertifikat geladen wird, mit dem bestätigt werden kann, dass das Gerät die Matter-Zertifizierung abgeschlossen hat und rechtmäßig von einem zertifizierten Hersteller hergestellt wurde. Sobald ein Gerät einem Netzwerk beitritt, erhält das Gerät ein Betriebszertifikat, um eine sichere Kommunikation innerhalb des Netzwerks herzustellen. Matter erfordert außerdem, dass alle Geräte sichere Over-the-Air-Softwareupdates unterstützen, sodass Geräte aktualisiert und gepatcht werden können, wenn Probleme auftreten.
Im Jahr 2022 werden Sie noch viel mehr über Matter hören, da Millionen von Produkten Matter mit einem Software-Update unterstützen und in der zweiten Jahreshälfte neue Geräte mit Matter auf den Markt kommen. In der Smart-Home-Kategorie wird eine schnelle Akzeptanz erwartet, unterstützt von großen globalen Markenunternehmen, die bereits ihre Unterstützung für diesen einheitlichen Standard zugesagt haben.
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