Was ist Matter? Erklärung das neueste Smart Home-Protokoll der Welt.

Matter ist heutzutage in aller Munde. Es wurde von vielen großen Namen wie Google, Amazon, Apple, IKEA, Somfy und Homey übernommen und dient dazu, das Smart Home zu vereinheitlichen. Doch was ist es genau? Wie funktioniert diese Smart-Home-Technologie und was bewirkt sie?

Matter auf einen Blick:

• Ein Kommunikationsprotokoll für Smart-Home-Geräte.
• Nach zweimaliger Verschiebung wurde Version 1.0 am 4. Oktober 2022 herausgebracht.
• Eine Reihe standardisierter Befehle, um die Kommunikation zwischen Geräten verschiedener Hersteller zu ermöglichen.
• Läuft auf IP-Netzwerken mithilfe von Thread, WLAN oder Ethernet.
• Nutzt „Security by Design“ und „Zero-Trust“.
• Läuft lokal und verbindet sich in der Regel über einen Matter-Hub mit der Cloud.
• Existiert neben anderen Standards für Smart Homes wie Zigbee, Z-Wave und 433 MHz.
• Die Batterielaufzeit und Reichweite hängen von der kabellosen Netzwerktechnologie ab.
• Gesteuert von einem Matter-Hub wie Homey Pro.

Also, was ist Matter?

Matter ist ein Protokoll, mit dessen Hilfe Smart-Geräte verschiedener Hersteller miteinander kommunizieren können. Im Grunde funktionieren Geräte, die „Matter sprechen“, mit denselben Geräten. Interessant zu wissen ist, dass es sich hierbei nicht um eine neue kabellose Netzwerktechnologie handelt, sondern um eine Reihe standardisierter Befehle, die über lokale IP-Netzwerke gesendet werden. Matter nutzt Thread, WLAN und Ethernet als zugrundeliegende Netzwerktechnologien. Für die Kopplung bzw. das „Commissioning“ kann es BLE nutzen. Die Trennung zwischen Netzwerktechnologie und Netzwerkprotokoll ist das, was Matter von anderen Technologien wie Z-Wave und Zigbee unterscheidet, da sie diese beiden Elemente miteinander kombinieren.

Der größte Unterschied zwischen diesen unterschiedlichen Smart-Home-Technologien für dich als Benutzer sind jedoch die unterstützten Geräte. Viele Hersteller haben sich dazu verpflichtet, Teile ihrer Produkte kompatibel mit Matter zu machen, was eine gute Sache ist. Manchmal benötigt man jedoch trotzdem einen weiteren Hub. Dies ist beispielsweise bei IKEA Home Smart und Philips Hue der Fall, die einen Zigbee-Hub erfordern. Der Grund hierfür ist, dass diese Marken die Zigbee-Technologie weiterhin in den Birnen selbst verwenden werden und Matter über einen Hub unterstützen.

Die Matter-Version 1.0 wurde am 4. Oktober 2022 eingeführt. Autorisierte Testlabore stehen seitdem zur Produktzertifizierung zur Verfügung. Ab diesem Zeitpunkt wurden die ersten Matter-Geräte auf den Markt gebracht. Matter ist ein großartiges Versprechen, an das sich schon bald mehr und mehr kompatible Gerätehersteller halten werden. In den nächsten Jahren werden verschiedene Technologien den Smart-Home-Markt gleichzeitig bestimmen. Zigbee ist bereits dominant in Sachen Beleuchtung, Z-Wave bei Sensoren und Modulen und andere Technologien in anderen Bereichen. Am besten wäre es, diese Technologien mit einem System flexibel nutzen zu können, das mehrere von ihnen unterstützt.

Grundlæggende om Matter: Sådan fungerer det

Matter ist ein Standard für die Anwendungsschicht. Es verwendet das Internetprotokoll (IPv6) auf der Vermittlungsschicht und das User Datagram-Protokoll (UDP) & Transmission Control-Protokoll (TCP) auf der Transportschicht. Matter 1.0 läuft auf Thread (IEEE 802.15.4), Wi-Fi/WLAN (IEEE 802.11) und Ethernet/LAN (IEEE 802.3). 

Super! Und was heißt das auf Deutsch?

Matter-Geräte können mithilfe von verschiedenen Technologien miteinander kommunizieren. Diese können entweder kabelgebunden (Ethernet) oder kabellos (WLAN, Thread) sein. Wie bereits erwähnt, ist das bei Zigbee oder Z-Wave anders, da sie die Bitübertragungs-, Vermittlungs- und Anwendungsschicht zu einem Standard verbinden (genannt vollständiger Stapel). All diese Netzwerke funktionieren lokal, d. h. sie werden von deinem Heim aus verwaltet und kontrolliert. Die meisten Matter-Hubs besitzen eine Möglichkeit, eine Brücke zum Internet herzustellen. Manche Matter-Geräte, die auf Ethernet oder WLAN basieren, könnten sich jedoch selbstständig mit der Cloud oder dem Internet verbinden, ohne, dass das etwas mit Matter zu tun hat. Dies könnte ein Sicherheitsrisiko bergen, dass rein lokale Geräte nicht aufweisen.

Gut zu wissen ist, dass Matter-Geräte nicht einfach miteinander kommunizieren können. Während Ethernet- und WLAN-Geräte in der Regel nämlich dasselbe Netzwerk nutzen, verwendet Thread ein anderes. Um Matter-Geräte über Thread zu erreichen, ist ein Matter-Grenzrouter erforderlich. Grenzrouter besprechen wir später noch etwas genauer, wenn es darum geht, was ein Matter-Netzwerk enthält.

Thread selbst ist eine kabellose Mesh-Netzwerktechnologie mit geringem Stromverbrauch und niedriger Latenz. Es verwendet das IP, weswegen Matter darauf laufen kann. Thread ist eine relativ neue Technologie, die auf Zigbee aufbaut. Thread kommt in batteriebetriebenen Geräten vor, die eine größtmögliche Energieeffizienz erfordern, darunter Sensoren und Türverriegelungen oder simple Netzgeräte wie smarte Stecker oder Glühbirnen.

Kurz gesagt:

• Matter-Geräte können dank ihrer einheitlichen Anwendungsschicht einfach miteinander kommunizieren.
• Matter kann Thread, WLAN und Ethernet als physische Kommunikationsschicht nutzen.
• Nicht alle diese Kommunikationsschichten sind automatisch miteinander kompatibel (vgl. LAN mit Thread).
• Matter-Geräte, die Thread nutzen, verwenden Mesh-Netzwerke.

Mesh-Netzwerke 

Ein Mesh-Netzwerk ist im Grunde ein Netzwerk, in dem mehrere Geräte im Netzwerk die Rolle eines Routers bzw. Repeaters einnehmen können. Anstatt nur Signale zurück an den Ursprung zu senden, wiederholen sie die Signale und leiten sie an die anderen Netzwerkgeräte in Reichweite weiter. Diese wiederum können die Signale noch weiter übermitteln. Dieses „Signal-Springen“ verleiht Mesh-Netzwerken eine größere Reichweite und Zuverlässigkeit als konventionellen „Stern-Netzwerken“. Diese Netzwerke vergrößern sich automatisch, wann immer du sie um weitere Geräte erweiterst. Gemeinsam bilden sie dann ein stärkeres und zuverlässigeres Netzwerk. 

Matter-Geräte sind nur Teil eines Mesh-Netzwerks, wenn sie Thread als kabellose Technologie verwenden. Die meisten Matter-Geräte nutzen das WLAN und erstellen daher kein Mesh-Netzwerk.

Was enthält ein Matter-Netzwerk?

Matter-Netzwerke nutzen verschiedene Arten von Geräterollen. Insgesamt lassen sich fünf verschiedene Gerätearten unterscheiden.

1. Matter-Hub: der Koordinator eines Matter-Systems

Jedes Netzwerk benötigt einen zentralen Punkt. Diese Rolle nimmt der Matter-Hub ein. Um dein Matter-Netzwerk einzurichten, benötigst du mindestens einen, du kannst aber auch mehrere nutzen. Manche Matter-Hubs sind auch Matter-Grenzrouter wie beim Homey Pro der Fall, doch dies muss nicht zwangsläufig so sein.

Der Matter-Hub entspricht dem Gehirn deines Netzwerks. Dieser Koordinator kann Smart-Geräte miteinander verbinden, Berechtigungen festlegen, anderen Geräten den Zugriff gestatten und dein Netzwerk koordinieren. Der Matter-Hub besitzt auch die Interfaces, über die du dein Matter-Netzwerk steuerst. Dies können Interfaces zur Automatisierung sein, beispielsweise Homey Flow, (Energie-)Dateninterfaces wie Homey Energy und Homey Insights oder ein einfaches Steuerungsinterface. Dieser Matter-Hub ist außerdem das Tor zum Internet für das Matter-Netzwerk. Und manche Hubs, darunter Homey Pro, verbinden deine Matter-Geräte mit Geräten, die andere Protokolle wie Zigbee, Z-Wave, Infrarot oder 433 MHz verwenden. 

2. Matter-Grenzrouter: eine Brücke zwischen LAN und Thread

Wie bereits angeschnitten, sind nicht alle Matter-Geräte automatisch dazu in der Lage, miteinander zu kommunizieren. Dies hat damit zu tun, dass LAN, also dein über Ethernet oder WLAN laufendes Heimnetzwerk, ein anderes Netzwerk als Thread ist.

Sie funktionierend auf völlig verschiedene Weisen. Vergleichen wir mal die kabellosen Versionen: Thread ist ein Mesh-Netzwerk, das für einen niedrigen Stromverbrauch und eine geringe Bandbreite entwickelt wurde. WLAN hingegen ist ein Sterntopologie-Netzwerk, das für große Bandbreiten (und einen höheren Stromverbrauch) gedacht ist.

Um zu erreichen, dass Matter-Geräte über LAN und Thread miteinander kommunizieren, wird ein Überbrückungsgerät benötigt, dass zwischen den beiden „übersetzen“ kann. Hier kommt der Matter-Grenzrouter ins Spiel, der auch als Thread-Grenzrouter bezeichnet wird. Er „spricht“ sowohl LAN (Ethernet oder WLAN) als auch Thread, ist netzbetrieben, kann Signale zwischen den beiden Netzwerken hin- und herleiten und überbrückt so die Lücke.

Manchmal dient ein Matter-Hub auch als Thread-Grenzrouter. Das ist der Fall, wenn der Matter-Hub Thread selbst beinhaltet, so wie bei Homey Pro.

3. Matter-Geräte

Matter-Geräte können alle über Matter gesteuert werden und lassen sich mit deinem LAN-Netzwerk verbinden. Sie besitzen entweder eine Ethernet- oder eine WLAN-Verbindungsoption. Sie wiederholen keine Signale und sind nicht Teil des Mesh-Netzwerks, da sie kein „Thread sprechen“. Hinweis: Auch wenn Matter ein lokales Protokoll ist, könnten sich Matter-Geräte, die dein Ethernet- oder WLAN-Netzwerk nutzen, auch über dieses Netzwerk mit dem Internet verbinden. Dies geschieht dann zusätzlich zu ihren Matter-Funktionen. Eine Philips Hue Bridge beispielsweise, welche als Matter-Gerät über dein lokales LAN läuft, kann sich auch mit den Servern von Philips Hue verbinden.

4. Thread-Mesh-Extender: netzbetriebene Thread-Geräte

Thread-Mesh-Extender ähneln „Routern“ in einem Zigbee- bzw. Z-Wave-Netzwerk. Diese Geräte sind netzbetrieben, d. h. die Batterie kann nicht leer sein, und sie fungieren als Mesh-Extender, um Thread-Signale zu wiederholen. Sie sprechen mit allen anderen Geräten innerhalb des Netzwerkes, die sich in Reichweite befinden, und wiederholen das Netzwerksignal. Thread-Mesh-Extender „sprechen“ nur Thread, können jedoch nicht mit dem WLAN oder Ethernet kommunizieren. Deswegen können sie auch nicht selbst eine Verbindung zum Internet herstellen.

5. Thread-Endgeräte: batteriebetriebene Thread-Geräte

Diese Geräte sind entweder das Ziel oder die Quelle übertragener Daten. Dieses häufig von einer kleinen Batterie betriebene Gerät wiederholt keine Signale und leitet sie nicht weiter. Das bedeutet, es ist das Ende deines Netzwerks. In den meisten Fällen laufen Standard-Matter-Geräte entweder über LAN (z. B. WLAN) oder sie sind Thread-Mesh-Extender. Vorausgesetzt, du verwendest keine batteriebetriebenen Geräte wie kabellose Lampen, einfache Schalter etc.Bei diesen handelt es sich nämlich in der Regel um Endgeräte, da sie so viel länger mit einer Batterieladung funktionieren.

Welche Geräte werden Matter unterstützen?

Zu bedenken ist hierbei, dass Matter brandneu ist. Auch wenn der Hype und die Erwartung bereits groß sind, gibt es noch nicht viele Matter-Geräte. Selbst, wenn ihre Zahl in den nächsten Jahren signifikant ansteigt, wird Matter nur eine der verfügbaren Technologien ausmachen, auch wegen der bereits vorhandenen Herstellergeräte.

Darüber hinaus unterstützt das Protokoll Matter 1.0, das im Oktober 2022 von der Connectivity Standards Alliance, die diese Technologie verwaltet, eingeführt wurde, nur folgende drei Gerätearten:

• Glühbirnen, Lichtschalter, Beleuchtungssteuerung
• Stecker und Steckdosen
• Türverriegelungen
• Thermostate und andere Arten von Klimatechniksteuerung
• Jalousien und Rollos
• Heimsicherheitssensoren (Bewegungsmelder, Berührungssensoren, CO-/Rauchmelder)
• Garagentürsteuerung
• Kabellose Zugriffspunkte und Brücken
• Fernseh- und Streaming-Videoplayer

Das erscheint viel auf den ersten Blick, doch schließt es eine Menge beliebter Gerätearten wie Sicherheitskameras, Audiosysteme/Lautsprecher oder Staubsaugerroboter aus.

Warum sollte ich Matter verwenden?

Das Matter-Protokoll verspricht ein paar tolle Dinge für Smart-Home-Benutzer und -Geräte. Es ist dennoch nicht perfekt und auch nicht die „allerbeste“ Lösung zur Heimautomatisierung. Matter hat seine Vor- und Nachteile. Beginnen wir mit den Vorteilen.

Interoperabilität: Die meisten Matter-Geräte sind unabhängig von ihrem Hersteller miteinander kompatibel (beachte jedoch den Unterschied zwischen LAN und Thread!). Dies gilt jedoch nur für Matter-Geräte, nicht für all die anderen Smart-Home-Geräte, die andere Technologien nutzen. Dadurch ähnelt das Argument der Interoperabilität momentan ein wenig dem von Zigbee und Z-Wave. Matter genießt eine gewisse Aufmerksamkeit und viele Hersteller unterstützen es, obwohl sich auch die ersten Unternehmen wieder davon zurückziehen. Eine wirkliche Interoperabilität muss jedoch erst noch Realität werden. Schlussendlich werden immer universelle Hubs, die Matter und andere Technologien miteinander verbinden, die höchste Interoperabilität aufweisen.

Sicherheit: Das Matter-Protokoll greift auf moderne, weit verbreitete Sicherheitspraktiken und -protokolle wie Security by Design und Zero-Trust zurück. Matter verwendet AES-basierte Verschlüsselung. Geräte verstehen Befehle nur dann, wenn sie authentifiziert werden.

Vereinfachtes Benutzererlebnis: Die meisten Matter-Hubs, darunter Homey Pro, besitzen intuitive Interfaces zur Steuerung und Automatisierung von Smart Homes. Das Matter-Protokoll umfasst zudem einen simplen Kopplungsprozess.

Lokal: Matter ist ein lokales Protokoll, was es relativ zuverlässig und schnell macht. Darüber hinaus können sich Matter-Geräte über Thread nicht direkt mit dem Internet verbinden, was potenziellen Angreifern eine mögliche Angriffsstelle weniger bietet. Beachte jedoch, dass dies nicht für LAN(WLAN/Ethernet)-basierte Matter-Geräte gilt. Darüber hinaus teilen Zigbee- und Z-Wave-Geräte dieselben lokalen Eigenschaften.

Energieeffizient: Da Thread Teil des Matter-Protokolls ist, können Matter-Geräte sehr energieeffizient sein. Thread-Endgeräte benötigen im Standby-Modus nur sehr wenig Energie, wodurch der Stromverbrauch deutlich sinkt und die Batterielaufzeit steigt (falls zutreffend). Dasselbe gilt jedoch wieder auch für Zigbee- und Z-Wave-Geräte.

Mehrfachverwaltung: Matter unterstützt mehrere Matter-Hubs in einem einzigen Matter-Netzwerk. Daher können die Benutzer ihre bevorzugten Interfaces und Systeme auswählen und sogar mehrere parallel nutzen. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, Gerät mit einem neuen System zu koppeln und davon zu entkoppeln, und das bietet zusätzliche Flexibilität. Kleiner Tipp: Verwende einen Matter-Haupt-Hub für Automatisierungen, sonst kann es sehr schwierig werden, nachzuvollziehen, warum etwas in deinem Heim geschieht. 😉

Klingt ziemlich gut, was? Gleichzeitig muss man sich dessen bewusst sein, dass Matter nicht perfekt ist. Einige der Nachteile von Matter:

• Derzeit gibt der Markt nur eine Handvoll Matter-Geräte her. Wenn du dich also auf reine Matter-Geräte beschränken möchtest, ist die Auswahl sehr begrenzt.
• Die erste Matter-Version wird nicht alle Gerätearten abdecken. Beispielsweise schließt sie Sicherheitskameras oder Staubsaugerroboter aus, zwei sehr beliebte Smart-Home-Geräte.
• Nicht alle Marken integrieren Matter direkt in ihre Endgeräte. Marken wie Philips und IKEA erfordern dennoch die Nutzung eines Zigbee-Hubs wie die Philips Hue Bridge oder Homey Bridge oder Homey Pro.
• Matter-Geräte nutzen in der Regel neue Chips und sind daher teurer als beispielsweise ihre Zigbee-Gegenstücke.
• Nicht alle Geräte werden Matter unterstützen. Es gibt viele Geräte auf dem Markt, die Zigbee, Z-Wave, 433 MHz RF, Infrarot, proprietäre APIs oder andere Smart-Home-Technologien nutzen.

Erste Schritte mit Matter

Der Einstieg ist bei Matter relativ simpel. Vorausgesetzt, du findest passende Matter-Geräte.

Schritt 1: Wähle einen Matter-Hub. Wir empfehlen hier selbstverständlich Homey Pro. Mit ihm bleibst du in Bezug auf andere Smart-Home-Technologien flexibel.

Schritt 2: Wähle deine Matter-Geräte. Beachte bitte hierbei, dass nicht alle Matter-Geräte mit allen Matter-Hubs kompatibel sind! Insbesondere Thread-Endgeräte und Thread-Mesh-Extender funktionieren nur, wenn der Matter-Hub Thread beinhaltet (wie bei Homey Pro der Fall) oder wenn du auch einen Thread-Grenzrouter verwendest.

Schritt 3: Richte deinen Hub ein.

Schritt 4: Schließe deine Matter-Geräte an und verbinde sie.

Fazit

Matter ist eine sehr vielversprechende Neuerung in der Welt der Smart Homes. Es findet viel Unterstützung bei großen Konzernen und verwendet existierende Technologien wie Ethernet, WLAN und Thread (sowie BLE für die Kopplung) auf clevere Weise. Dennoch ist Matter momentan vor allem ein Versprechen. Bisher wurde gerade mal Version 1.0 eingeführt. Es gibt momentan nicht viele Matter-Geräte auf dem Markt, sie sind sicher nicht die günstigsten Optionen und nicht alle Gerätearten werden unterstützt. Schlussendlich wird es zahlreiche Produkte geben, die verschiedene Technologien nutzen, insbesondere, weil die Hersteller auch an die Rückwärtskompatibilität denken müssen.

Am Ende des Tages haben die meisten Smart-Home-Technologien so einiges zu bieten. Matter ist hierbei nur eine einzige, neue Option. Und weil Smart-Home-Systeme wie Homey verschiedene Protokolle unterstützen, ist es nicht wirklich notwendig, dass all deine Geräte dasselbe Protokoll verwenden. Homey Pro unterstützt acht Smart-Home-Technologien, darunter selbstverständlich Matter. Dein ideales Smart Home umfasst wahrscheinlich eine Mischung aus Technologien, weswegen es wichtiger ist, dass dein zentraler Hub all das unterstützt, was du zur Automatisierung deines Heims benötigst.

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