Що таке протокол Matter і як він поєднує різні smart home пристрої

Раніше інтеграція розумного дому могла викликати складнощі за рахунок включення пристроїв від різних виробників, що нерідко призводило до поганої сумісності. З появою універсального протоколу Matter облаштування спільної екосистеми перестало бути проблемою.

Більше не потрібно проводити складні маніпуляції тільки для того, щоб різні пристрої могли добре “розуміти” один одного і злагоджено взаємодіяти, адже єдиний стандарт слугує для них спільною мовою. 

Якщо ви цікавитеся інтеграцією розумного дому у свій простір, команда Majordo підготувала зрозуміле пояснення про протокол Matter: що це таке, які переваги він дає та чим відрізняється від інших рішень. 

Що таке протокол Matter

Matter — це універсальний стандарт зв’язку для пристроїв розумного дому, в основі якого застосована технологія IP (Internet Protocol). Принцип цієї технології полягає у тому, що кожен пристрій має свою власну адресу, а будь-які дані (наприклад, команда) розбиваються на пакети. Кожен пакет містить адресу відправника і отримувача. Після того, як пакети мережею доходять до адресата, вони збираються назад у вихідні дані.

Ця концепція стала інноваційним рішенням для пристроїв IoT, так як дозволила побудувати пряму комунікацію без сервісів-посередників, переробки даних у “хмарах” та облаштування додаткових хабів. Для всієї екосистеми використовується універсальна мова, спільна для пристроїв різних виробників. 

Протокол Matter був розроблений у 2022 році об’єднанням компаній Connectivity Standards Alliance (CSA, раніше Zigbee Alliance), до якої входять сотні брендів: від гігантів, таких як Apple, Google, Amazon, Samsung, IKEA, Philips, до зовсім невеличких представників. Його головна місія — простота використання, повна сумісність і безпека. 

Принцип роботи протоколу Matter 

Базова архітектура Matter виглядає наступним чином:

• Пристрої (лампи, розетки, вимикачі і.т.д.): виконують накази і звітують про свій стан (”світло вимкнене”, “двері закрилися” і т.д.);
• Контролер: виконує функції керівника і диспетчера — додає пристрої у систему, координує їхню роботу, перевіряє безпеку, запускає сценарії. У якості контролера може вступати додаток у смартфоні, центральний хаб чи розумна колонка;
• Технологія IP: дорожня магістраль, якою дані надходять від виконавця до контролера і назад, незалежно від способу їх підключення. 

Для спілкування між собою пристрої використовують умовний набір значень — кластерів. Це універсальне позначення можливостей кожного пристрою. Тобто кластерами розумної розетки будуть: “ввімкнути”, “вимкнути” та іноді “спожита енергія”. Кластери лампи: “ввімкнути”, “вимкнути”, “яскравість”, “колір” і т.д.      

Якщо у старих протоколах функціонал пристроїв називався по-різному, що ускладнювало сумісність, то у Matter вони стандартизовані. За допомогою кластерів протокол може одразу зрозуміти, з пристроєм якого типу має справу і працювати з ним незалежно від виробника і моделі. 

Способи передачі даних протоколу Matter

Сам по собі Matter не виконує функції передавача і не здатен стати заміною Wi‑Fi чи Bluetooth — він працює поверх мережі. Для передачі даних використовуються наступні види технологій:

• Wi-Fi — для пристроїв з високим рівнем споживання енегії, що обробляють великі об’єми даних (розумні розетки, камери, телевізори);
• Ethernet — для стаціонарних пристроїв, під’єднаних до мережі кабелем;
• Thread — енергоефективна mesh-мережа, у якій кожен пристрій виконує функцію ретранслятора і передає сигнал. Це дозволяє розширювати мережу і зберігати її, навіть коли хаб відключено. Для підключення до інтернету необхідний спеціальний вузол — Border Router (Прикордонний маршрутизатор). У ролі Border Router зазвичай виступають розумні колонки, дисплеї, маршрутизатори та хаби. 

Matter об’єднує ці технології в одну логічну мережу, яка може працювати одночасно кількома способами, що не тільки сприяє більш стабільному сигналу, але й розширює можливості для більш складних сценаріїв. 

Локальне керування системою

Одна з найсильніших сторін Matter, завдяки якій розумний дім стає незалежним від серверів, — сигнал надсилається напряму з контролера на IP-адресу пристрою через роутер і не виходить за межі квартири або будинку.

У локального керування є ряд вагомих переваг, які виглядають наступним чином:

• Швидкість — оскільки без необхідності подорожувати на “хмару” і назад шлях сигналу скорочується, зникає і затримка при виконанні команд;
• Незалежність від інтернету — навіть якщо з якоїсь причини пропав інтернет, сценарії автоматизацій продовжать працювати;
• Безпека і приватність — оскільки дані залишаються в домі і не йдуть на сервери, сильно зменшується ризик витоку;
• Енергоефективність — пристроям не потрібно витрачати частину заряду на підтримку зв’язку з “хмарою”.

Хмарні сервіси все ж частково використовуються у системі для дистанційного керування, голосових асистентів та оновлення прошивки. 

Локальне керування забезпечує більший контроль, адже розумний дім не залежить від стабільності роботи серверів, не оновлюється примусово, може підключатися до сторонніх систем керування (що суттєво розширює функціонал) і залишає особисті дані конфіденційними.  

Мультисистемне керування

Мультисистемність — одна з ключових ідей Matter, завдяки якій система стає максимально гнучкою. Вона дозволяє не залишатися в жорстких рамках однієї екосистеми і дає можливість керувати одним і тим самим пристроєм через кілька систем одночасно. У цього принципу є наступні переваги:

• Свобода вибору — можна керувати розумним домом з телефонів з різними операційними системами (більше не треба обирати iOS чи Android) та за допомогою різних голосових асистентів; 
• Гнучкість — можливість одночасно використовувати пристрої з різних екосистем, обираючи найкращий функціонал, а не бренд;
• Надійність — у випадку, якщо одна система “впала” або оновлюється, можна здійснювати керування з іншої;
• Приватність — можна обрати, у якій системі зберігати особисті дані.

На практиці це працює наступним чином: новий пристрій додається до однієї системи, там для нього генерується спеціальний «код доступу», який вводиться в другу систему — тепер можна керувати одним пристроєм з двох додатків одночасно. 

Унікальний цифровий сертифікат пристроїв

У контексті Matter — це своєрідний паспорт пристрою, що гарантує його оригінальність і безпечність. Це криптографічний ключ, який підтверджує, що пристрій пройшов сертифікацію Connectivity Standards Alliance (CSA). При підключенні контролер сканує сертифікат і допускає пристрій у систему, тільки якщо сертифікат справжній.

Для чого ця технологія потрібна користувачу:

• Захист від підробок — несправжній пристрій не підключиться до системи;
• Безпечне підключення — коли пристрій додається у систему, створюється захищений канал зв’язку, що використовує шифрування;
• Відсутність паролів — не треба нічого запам’ятовувати і вводити, для спілкування використовується обмін сертифікатів;
• Приватність — для підключення не використовуються жодні особисті дані, лише сертифікати. 

Унікальний цифровий сертифікат — основа безпеки стандарту Matter, адже він повністю усуває людський фактор, замінюючи його математичним алгоритмом, і перетворює розумний дім на захищену екосистему, яка складається лише з перевірених пристроїв. 

Переваги та недоліки протоколу Matter

Протокол Matter зробив величезний крок вперед для розвитку індустрії, суттєво піднявши рівень комфорту і зручності керування, та технологія має як сильні, так і слабкі сторони. Ось як виглядають переваги стандарту:

• Сумісність різних брендів: більше не треба підбирати екосистему з пристроїв лише одного бренду — тепер розумна лампа від Apple абсолютно комфортно почувається в одній системі з розеткою від Google;
• Просте налаштування: підключення стандартизоване і не потребує введення паролів чи ручного налаштування — потрібно просто відсканувати QR-код для того, щоб система додала пристрій;
• Локальна робота: сигнал іде напряму, оминаючи сервери, тому відгук системи миттєвий, рівень приватності вищий, а більшість автоматизацій здатна працювати без інтернету;
• Mesh-мережа: сигнал передається від пристрою до пристрою, що робить мережу більш надійною і гнучкою та дозволяє легко її масштабувати;
• Спільне керування: завдяки технології Multi-Admin системою можна керувати з різних застосунків та операційних систем одночасно;
• Безпека: унікальний сертифікат, що надається кожному пристрою, запобігає використанню підробок і гарантує шифрування даних.

Попри справді вражаючі переваги, протокол Matter має й певні недоліки:

• Не всі типи пристроїв підтримуються: поки категорії пристроїв, які підтримує стандарт, досить обмежені, туди не входять розумні замки, кухонна техніка, камери, розумні пилососи і інші складні девайси;
• Відсутність підтримки для старих пристроїв: система неохоче працює з пристроями, випущеними приблизно до 2022 року, не робить для них оновлень і вимагає спеціальні шлюзи для підключення. Тому здебільшого вона розрахована на нові девайси;
• Необхідність мати Thread-роутер: для роботи деяких пристроїв та облаштування mesh-мережі звичайного підключення до Wi-Fi буде недостатньо — знадобиться Thread Border Router. У багатьох користувачів таке налаштування викликає складнощі; 
• Обмежений функціонал: стандартизоване керування призводить до втрати унікальних функцій, які залишаються тільки у рідному додатку виробника. 

Стандарт ще молодий і дуже активно розвивається, у нього є як дуже сильні круті “фішки”, так і вразливі моменти, але він вже однозначно змінив глобальний підхід до технології розумного дому.

Висновок

Протокол Matter зробив використання технологій розумного дому набагато більш зручним, інтуїтивно зрозумілим, швидким і безпечним. За допомогою цього універсального перекладача стала можливою спільна робота пристроїв від різних виробників, зникла необхідність у складному налаштуванні, а підключити підробний девайс стало неможливо завдяки сертифікації.

Команда Majordo відбере на себе всі етапи інтеграції розумного дому, зокрема і облаштування системи. Вам не треба буде самотужки підбирати Thread Border Router і підключати mesh-мережу. Користуватися готовою системою на основі протоколу Matter з максимально комфортом і безпекою!