Das IoT vereinfachen? Matter macht's möglich

Von David Freedman für Mouser Electronics

Das Ein- und Ausschalten einer Glühbirne kann viel schwieriger sein, als gedacht.

Zumindest erkennen dies zahlreiche Produktentwickler, bemerkt Rob Alexander, Principal Product Manager bei Silicon Labs, einem Unternehmen für Hardware und Software, das sich auf die Bereitstellung drahtloser Konnektivität spezialisiert. Da immer mehr Unternehmen „intelligente Glühbirnen“ verkaufen möchten, begreifen sie seiner Meinung nach, dass sie den Code entwickeln müssen, durch den Nutzer die Glühbirnen aus der Ferne über eine Smartphone-App steuern können.

Obwohl der eigentliche Ein- und Ausschaltbefehl so einfach sein kann wie das Senden einer „1“ oder „0“, erklärt Alexander, muss diese einfache Nachricht von WLAN-Kommunikationsprotokollen, Sicherheitsprotokollen, verschiedenen Telefon-App-Protokollen, Protokollen für die Zusammenarbeit mit den Assistenten von Google, Apple oder Amazon, Protokollen für die Speicherung von Informationen in der Cloud und Protokollen für die Zusammenarbeit mit anderen Glühbirnen und intelligenten Produkten umgeben sein. „Das kann ein unglaublich komplexes Unterfangen sein“, sagt er. „Ein Unternehmen weiß vielleicht eine Menge über Glühbirnen, aber nichts über diese Low-Level-Protokolle.“

Eine neue Gesamtlösung namens Matter verspricht, jedes Produkt unkompliziert in die Ökosysteme der intelligenten Geräte in unserem Zuhause einzufügen.

Warum brauchen wir Matter?

Matter besteht aus einer Reihe von Standards, zugrunde liegendem Code und Development Tools, die darauf ausgerichtet sind, die Anforderungen an die Einpassung in das Internet der Dinge (IoT) zu vereinfachen – die Ansammlung sämtlicher Geräte in der ganzen Welt, die drahtlos miteinander kommunizieren, ob es sich dabei um eine Glühbirne handelt, die die Farbe ändert, einen Lautsprecher, der Musik streamt, einen Fitness-Tracker, der Schritte zählt, einen Wäschetrockner, der Sie per Textnachricht darauf hinweist, dass Ihre Jeans trocken sind, oder eine Türklingel mit Kamera, die nach Zustellern Ausschau hält.

Das IoT wächst explosionsartig: Die Anzahl der Geräte, die damit verbunden sind, wird von 12 Milliarden im Jahr 2021 voraussichtlich auf 27 Milliarden bis 2025 ansteigen – und wir verlassen uns immer mehr darauf, damit unser Zuhause und unser Alltag in Hinblick auf Unterhaltung, Sicherheit, Annehmlichkeit und Zweckmäßigkeit problemlos funktioniert. Richtig eingerichtet, können die intelligenten Geräte in unserem kleinen persönlichen Bereich des IoT zusammenarbeiten, um eine nahtlose Steuerungserfahrung zu bieten. „Sie brauchen beispielsweise nur zu sagen: ,Alexa, ich möchte einen Film sehen’, und schon fahren Ihre Rollläden automatisch herunter, das Licht wird gedimmt, Fernseher und Stereoanlage schalten sich ein und Ihr Lieblings-Streaminganbieter erscheint auf dem Bildschirm“, beschreibt Alexander. „Es ist fantastisch, wenn Sie alles so einfach steuern können.“

Aber diese bequeme, automatische Kontrolle bereitzustellen, kann für Entwickler von intelligenten Geräten, die unterschiedliche Protokolle und Ökosysteme unter einen Hut bringen müssen, ein Albtraum sein. „Diese Implementierer mögen zwar Experten für Türschlösser oder Toaster sein, aber sie wollen sich nicht das Fachwissen über Drahtlos-Protokolle aneignen müssen“, stellt Alexander fest. „Alles zusammenzubringen, was Sie für das IoT benötigen, kann ein unglaublich komplexes Unterfangen sein.“

Und auch für Nutzer könne es schwierig sein, wenn sie beim Verbinden ihrer Geräte mit mehreren Smartphone-Apps und Fernbedienungen fertigwerden sollen, sich durch komplizierte und störanfällige Konfigurationsprozesse kämpfen und erkennen müssen, dass einige Geräte einfach nicht mit dem Programm funktionieren, fügt er hinzu.

Und hier kommt Matter ins Spiel. Die Grundidee besteht darin, dass Matter den gesamten Code vereinheitlicht und verdeutlicht, der dazu benötigt wird, ein nichtproprietätes IoT-Ökosystem zu schaffen, mit dem sich jeder Entwickler von intelligenten Geräten einfach verbinden kann – und das die intelligenten Geräte der Nutzer über eine Kontrollschnittstelle miteinander verbinden kann, unabhängig davon, ob es sich dabei um eine App, eine Fernbedienung, einen Sprachassistenten oder eine beliebige Kombination handelt. „Sie brauchen nicht viel von Low-Level-Protokollen zu verstehen, um eine Website zu erstellen oder einen Webbrowser zu verwenden“, so Alexander. „Und genau das erledigt Matter für das IoT.”

Wie funktioniert Matter?

Matter wurde von einem gemeinnützigen Branchenkonsortium, der Connectivity Standards Alliance (kurz CSA), konzipiert. Alexander, der sich seit 2006 an CSA-Aktivitäten beteiligt und Mitglied des Vorstands war, erklärt, dass die CSA von Branchenakteuren geleitet wird, ohne dass einer unter ihnen eine Führungsposition einnimmt.

Aus diesem Grund sei die Organisation ideal positioniert gewesen, um dafür zu sorgen, dass sich Matter für die meisten verfügbaren Geräte eignet, und zugleich sicherstellen konnte, dass kein Entwickler oder Nutzer an ein proprietäres Ökosystem gebunden ist, führt er weiter aus. „Wenn Ihnen das Ökosystem von Google, Apple, Amazon oder eines anderen Unternehmens gefällt, können Sie dies auch weiterhin verwenden und mit Matter kompatible Geräte dazu hinzufügen“, stellt er fest. „Oder Sie können Geräte, die sich in diesen Ökosystemen befinden, unter Matter ausführen.“

Um Matter-kompatible Geräte einfach erstellen zu können, gibt Matter leistungsstarke Steuerungsoptionen für bestimmte Gerätearten vor. „Entwickler definieren, welche Arten von Nutzerbefehlen ihre Geräte ausführen sollen“, erklärt Alexander. „Bei intelligenten Rollläden könnten die Befehle beispielsweise lauten ,ganz hochfahren’, ,ganz herunterlassen’, ,ein Viertel hochfahren’ usw. Das ist alles, was Matter für den Low-Level-Code generieren muss, um all das drahtlos auszuführen, und der Entwickler kann sich einfach mit dem Matter-Code auf einer höheren Ebene verbinden. Matter kann all die Details außer Acht lassen.“

Matter kann bereits die gängigsten Arten von intelligenten Geräten bewältigen – ja, auch Glühbirnen – und es fügt ständig neue Arten sowie die Fähigkeit, mehr Befehlsarten anzubieten, hinzu. „Zum jetzigen Zeitpunkt müssen wir noch einige der komplizierteren Geräte und Funktionen in den Griff bekommen, zum Beispiel einen Staubsaugerroboter so zu programmieren, dass er seine Arbeit nicht genau dann aufnimmt, wenn wir gerade Gäste bewirten“, so Alexander. Aber neue Fähigkeiten, Kompatibilitäten und Tools für Matter seien im Rahmen der Vorbereitung der unmittelbar bevorstehenden offiziellen Markteinführung von Matter schnell online verfügbar, stellt er fest.

Dieser Fortschritt werde sich noch beschleunigen, wenn Matter auf dem Markt Fuß fasse, indem es mehr Hersteller in das Ökosystem einbinde und mehr Anerkennung und Interesse bei den Nutzern erhalte. „Genau wie zu den Anfangszeiten des Internets und der sozialen Medien, wird es auch hier einen Netzwerkeffekt geben“, erklärt er. „Je mehr Unternehmen und Menschen sich beteiligen, umso nützlicher wird es sein, und umso mehr andere Unternehmen und Menschen werden daran teilnehmen wollen.“ Unternehmen wie Silicon Labs stehen zwischen Matter und Geräteentwicklern und stellen sofort betriebsbereite, mit Matter kompatible Hardware- und Software-Komponenten und -Tools zur Verfügung.

Wie können Nutzer von Matter profitieren?

Alexander betont, dass Matter keine bestehenden Apps für intelligente Geräte oder proprietäre Ökosysteme ersetzen muss. Vielmehr, stellt er fest, bietet es den Nutzern mehr Wahlfreiheit. Sie können ihr bevorzugtes Ökosystem auswählen und bei diesem bleiben, verschiedene Ökosysteme unter Matter kombinieren oder einfach verschiedene Ökosysteme und Apps miteinander kombinieren. In allen Situationen kann Matter das Bindeglied sein, das alles zusammenhält.

In dieser Weise könne Matter einige ältere intelligente Geräte aktualisieren und sogar zukunftsfähig machen, so Alexander. „Es gibt einige intelligente Geräte, die wir nur einmal in zehn Jahren kaufen, wie eine Waschmaschine oder einen Kühlschrank“, meint er. „Wenn wir Geräte kaufen, möchten wir keinen Gedanken daran verschwenden, sie zu ersetzen oder nachzurüsten; wir wünschen uns einfach nur, dass sie funktionieren.“ Indem wir sie in ein mit Matter kompatibles Netzwerk integrieren, werden Nutzer in der Lage sein, sie mit derselben aktuellen App aus der Ferne zu überwachen und zu steuern, mit der sie auch alles andere steuern, selbst dann, wenn die proprietären Original-Apps oder die Fernbedienungen der Geräte veraltet sind.

Matter könne sogar ganze Netzwerke auf dem aktuellen Stand halten, bemerkt Alexander, und stellt fest, dass zahlreiche IoT-Ökosysteme und Apps vor Jahren entwickelt wurden. „Seitdem hat sich im Bereich Protokolle und Sicherheit viel getan“, stellt er fest. „Es bietet einen echten Vorteil, über ein Ökosystem zu verfügen, das mit den aktuellsten Funktionen ausgestattet ist.“ Er fügt hinzu, dass Nutzer selbst dann, wenn sie andere Ökosysteme nutzen, diese Funktionen hinzufügen können, wenn sie diese mit Matter kompatibel machen.

Matter wird zudem die Entwicklung neuer Apps und Fernbedienungen für Matter-kompatible Heimnetzwerke von IoT-Geräten vorantreiben, sodass die Nutzer diese jederzeit austauschen und auf die neuesten Angebote aktualisieren können. Und da Matter mit der Fähigkeit auf den Markt kommt, mit bestehenden wichtigen Ökosystemen zusammenzuarbeiten, darunter die von Google, Apple und Amazon, stellt Alexander fest, wird es mit einer im Grunde genommen riesigen installierten Basis an den Start gehen.

Darüber hinaus steht es Herstellern und Entwicklern frei, ihre eigenen, individuell angepassten Versionen von Matter zu kreieren, wobei die Kernfunktionen und die Kompatibilität beibehalten werden, während sie ihr eigenes Look and Feel sowie spezielle Funktionen hinzufügen können. „Es bietet Entwicklern die Gelegenheit, Nutzern erweiterte Erfahrungen anzubieten, ohne das Rad neu erfinden zu müssen“, erklärt Alexander.

Dennoch, so Alexander, werden einige proprietäre Steuerungsanwendungen und Fernbedienungen für einzelne Geräte wahrscheinlich immer für spezielle Applikationen benötigt werden. Er weist darauf hin, dass sich beispielsweise einige Garagentoröffner über proprietäre Netzwerke mit ihren Fernbedienungen verbinden, die in der Lage sind, Signale über eine lange Auffahrt zu senden. „Keine Technologie wird je für jeden Anwendungsfall perfekt sein“, stellt er fest. Doch er fügt hinzu, dass selbst in Fällen, in denen proprietäre Ansätze sinnvoller sind, die Kompatibilität mit Matter dank der Möglichkeit, die Geräteaktivität über das Matter-Netzwerk aus der Ferne zu überwachen, dennoch hilfreich sein kann.

Fazit

Entscheidend für die Akzeptanz von Matter werden Nutzer sein, die in der Lage sind, die Kompatibilität mit Matter zu erkennen, wenn sie neue Geräte erwerben und unbedingtes Vertrauen darin setzen, dass jegliche Ansprüche auf Kompatibilität vertrauenswürdig sind. Demzufolge richtet CSA rigorose Prüf- und Validierungsverfahren ein, zusammen mit einem unverwechselbaren Logo, damit Nutzer auf den ersten Blick sehen können, dass ein Produkt den Anforderungen gerecht wird. „Man muss sich darauf verlassen können, dass ein Anspruch auf Kompatibilität tatsächlich glaubwürdig ist“, so Alexander.

Schließlich möchte niemand im Dunkeln sitzen und vergebens darauf warten, dass eine Glühbirne aufleuchtet.