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Matter e Thread, ecco la domotica 2.0

Matter e Thread sono le nuove “tecnologie domotiche” che rendono la Smart Home ancora più semplice, completa e universale. Scopriamo cosa fanno, perché sono così importanti, su quali dispositivi sono già presenti e cosa ci aspetta prossimamente.

Tutti i dispositivi domotici “smart”, dagli interruttori alle prese elettriche, dalle lampadine led alle valvole termostatiche, sono stati progettati per supportare uno o più standard di connessione e comunicazione per il controllo con smartphone (app), comandi vocali (Google, Alexa, Siri, ecc.) e farli interagire tra loro per creare scenari e routine funzionali alla Smart Home.

Quando si acquista uno smart switch (come i vari modelli Sonoff e Shelly), uno smart plug (presa singola o ciabatta come questa), una lampadina led o un qualsiasi altro dispositivo domotico “fai-da-te” è importante conoscerne non solo le caratteristiche tecniche e le funzionalità ma anche lo standard di connessione (Wi-Fi, Zigbee, Z-Wave, gateway proprietario, ecc.) e la compatibilità con gli altri dispositivi, cioè con i protocolli domotici più diffusi sul mercato.

Sonoff ZBMINI
Smart switch Sonoff ZBMINI

Solo in questo modo possono lavorare nello stesso ecosistema per un dialogo completo e costruttivo tra tutti gli elementi domotici al fine di ottenere un risultato soddisfacente, ovvero una casa più sicura e confortevole.

Solo creando una rete di comunicazione totalmente integrata si possono infatti sfruttare i benefici e le potenzialità dei dispositivi domotici connessi che da “singoli elementi” si trasformano in un “sistema complesso e variegato” chiamato IoT (Internet of Things, cioè Internet delle Cose).

Per garantire la piena interazione tra i vari dispositivi, ampliare le possibilità di automazione e soddisfare qualunque esigenza in termini di comfort e sicurezza è necessario che questi dispositivi supportino almeno un protocollo di comunicazione e controllo comune o, in alternativa, che le loro app siano compatibili con piattaforme domotiche multi-standard come Alexa e Google Assistant (per quanto riguarda i controlli vocali), SmartThings (Samsung), HomeKit (Apple) e altri.

Questi nomi, brand e loghi compaiono spesso sulle confezioni di smart switch, smart plug, lampadine led e altri dispositivi domotici a sottolineare la compatibilità con le principali piattaforme di controllo che ne semplificano l’utilizzo e permettono di svolgere molte più funzioni rispetto alla app proprietaria.

Ciabatta multi-presa smart Wi-Fi Meross MSS425FHK

Come vi abbiamo spiegato nei nostri articoli dedicati alla domotica, la maggior parte dei dispositivi domotici comunicano tra loro e con il “centro di controllo” (app per smartphone, comandi vocali, ecc.) grazie a standard ormai affermati come il Wi-Fi e il Bluetooth, in modo diretto o tramite protocolli ottimizzati (che richiedono gateway aggiuntivi) come lo Zigbee.

Protocollo Zigbee con architettura di rete Mesh (bridge)

Altri dispositivi comunicano grazie alle onde radio (es. 433 MHz per le valvole termostatiche come queste) attraverso un gateway proprietario.

Questi gateway, a loro volta, si interfacciano al modem/router di casa per essere identificati nella rete IP interna ma anche all’esterno, cioè su internet, per controllare i dispositivi domotici anche fuori casa, ovvero da remoto.

Controllo dei dispositivi domotici da remoto con smartphone, connessione 4G e app (Credit: Meross)

Se la tipologia di connessione è importante ai fini dell’espandibilità e della centralizzazione dei comandi attraverso un solo strumento di controllo (app, hub con display touch, comando vocale, ecc.), altrettanto fondamentali sono i protocolli e i linguaggi di comunicazione che permettono ai vari dispositivi domotici multimarca di interagire tra loro anche senza bisogno di app proprietarie che, inevitabilmente, complicano la vita degli utenti.

Finora la guerra dei protocolli ha frammentato e frenato la crescita della “connected home”, costringendo i produttori di dispositivi a investire risorse per lo sviluppo e l’integrazione dei singoli standard (tempo e denaro che si riflettono inevitabilmente sul prezzo finale) e generando dubbi e incertezze nei consumatori.

Ciascun protocollo punta ovviamente a divenire lo standard di riferimento per conquistarsi un mercato molto promettente (110 miliardi di euro a livello globale nel 2023 con una crescita annua che sfiora il 17% secondo l’ultimo rapporto del Centro Studi TIM) ma la competizione, come si sa, produce a volte effetti collaterali deleteri per molti e positivi per pochi.

La creazione di un linguaggio unico associato a un protocollo aperto, adottati da tutti i produttori di dispositivi, può rappresentare la chiave del successo della Smart Home, far crescere il mercato e semplificare la vita dei produttori, dei system integrator e degli utilizzatori finali.

Cos’è Matter e come funziona

A questo principio di universalità si ispira il nuovo standard “open-source” chiamato Matter e sviluppato da oltre 200 aziende sfruttando tecnologie già mature e disponibili universalmente. È stato inoltre approvato dalla CSA (Connectivity Standards Alliance) di cui fanno parte le principali aziende tech della Smart Home come Amazon, Google, Apple e Samsung.

Matter nasce nel 2019 come “CHIP” (Connected Home over IP) con l’intento di creare uno standard universale per la Casa Connessa su Rete IP, semplice da integrare e facile da utilizzare.

Credit: Telink

Non è un vero e proprio protocollo ma piuttosto un “linguaggio universale” (in gergo tecnico “application layer”) che si appoggia al protocollo IP e definisce il modo in cui i dispositivi domotici si parlano tra loro.

Non ha la pretesa di sostituirsi ai sistemi proprietari utilizzati per il controllo e la configurazione dei dispositivi ma vuole affiancarsi utilizzando un linguaggio comprensibile da tutti i prodotti, i brand e le soluzioni hardware e software.

Per svolgere questo compito e semplificare la vita agli attori del mercato della Smart Home utilizza alcune tecnologie e logiche di funzionamento ampiamente testate e ben conosciute.

Innanzitutto richiede una rete Wi-Fi domestica, generata dal modem/router collegato al doppino telefonico (ADSL), alla fibra o a una rete mobile 4G/5G.

In secondo luogo serve un dispositivo di controllo compatibile come smartphone, tablet, smart speaker e smart display.

Matter integra lo stesso sistema di gestione che abbiamo già visto negli smart speaker e gli smart display della gamma Echo di Amazon e Google/Nest: basta alimentare il dispositivo domotico con protocollo Matter, digitare un codice (setup code), scansionare il QR Code, avvicinare il dispositivo allo smartphone oppure pronunciare un comando vocale per aggiungerlo al sistema domotico e configurarlo automaticamente come illustrato in questo tutorial video.

Configurazione dei dispositivi Matter

Una volta connesso e configurato, il dispositivo viene gestito dall’applicazione hub dello smartphone (Alexa, Google Home, SmartThings, Apple Casa, ecc.) e, ovviamente, anche con la voce.

Tutto molto semplice, quindi, ma anche pratico e promettente per la crescita universale del mercato domotico visto che Alexa e Google, grazie alle app e agli assistenti vocali, rappresentano ormai il volto familiare e rassicurante della Smart Home.

Milioni di persone conoscono ormai questi assistenti vocali, i loro smart speaker e display sono ampiamente diffusi a livello globale, costano poco e svolgono tantissime funzioni come vi abbiamo spiegato nei nostri articoli come questo.

Funzionamento offline, anima open-source

Matter non è un semplice standard di interoperabilità connesso perché può funzionare anche offline, ovvero permettere il controllo dei dispositivi Smart Home anche senza connessione internet.

Il controllo locale tramite Wi-Fi e protocollo Thread (vedi sotto) sulla rete LAN è più semplice e veloce perché non serve inviare la richiesta al cloud e attendere la risposta.

Altra peculiarità di Matter è la sua anima “open source” (qui la sua pagina su Github), ovvero totalmente aperta a qualsiasi contribuzione esterna senza bisogno di pagare i diritti di utilizzo (royalty).

Pagina di sviluppo di Matter (ex CHIP) sul portale Github

Le aziende che vogliono far parte del progetto sono libere di partecipare e aggiornare i dispositivi senza costi, ad eccezione di quelli di certificazione per ovvie ragioni di compatibilità e sicurezza.

Cos’è e come funziona il protocollo Thread

Come anticipato, Matter utilizza uno standard universale come il Wi-Fi e uno protocollo “aperto” chiamato Thread, creato da Nest e altre aziende nel 2014 e basato sullo stesso protocollo di comunicazione wireless di Zigbee con connessione di rete “mesh” (a maglia).

Schema di rete mesh Thread con dispositivi Matter

La tecnica mesh permette di utilizzare i singoli dispositivi domotici come elementi di rete “passivi” e “attivi” per ricevere i comandi via radio ed attivare specifiche funzioni ed anche per fungere da “estensori di rete” (bridge) allo scopo di ampliare la copertura dei segnali, ottimizzare i consumi energetici e ridurre la latenza (comandi e notifiche più rapidi).

A differenza di Zigbee, però, Thread non richiede un hub dedicato, esterno o integrato nei dispositivi hub come smart speaker e display, ma un “border router” (Router Thread) rappresentato da un circuito elettronico integrato in qualsiasi dispositivo alimentato, come ad esempio Google Nest Hub e Apple HomePod Mini. Thread può anche supportare più border router così da creare ridondanza in caso di guasti o malfunzionamenti.

Thread offre molti vantaggi rispetto a protocolli e tecnologie già adottate nella Smart Home come Bluetooth, Wi-Fi e Zigbee.

Thread e altre tecnologie a confronto (Credit: Nanoleaf)

Come avrete capito, Thread opera su un livello hardware e non software come Matter. Per questo motivo deve essere previsto in fase di progettazione del dispositivo che fungerà da border router e non semplicemente aggiunto in un secondo momento senza la necessaria predisposizione hardware.

In parole povere solo alcuni dispositivi già commercializzati potranno essere aggiornati a Thread mentre molti altri non lo saranno mai.

Il mancato supporto hardware a Thread non impedisce però ai dispositivi domotici di supportare Matter perché quest’ultimo rappresenta il “linguaggio comune” a livello software implementabile con un semplice aggiornamento on-air e utilizzabile grazie al protocollo IPv6 con standard già affermati e universalmente implementati come il Wi-Fi e il Bluetooth.

Quali dispositivi sono già compatibili con Matter?

I principali membri fondatori e supporter del progetto Matter come Amazon, Google, Apple e Samsung hanno già avviato l’integrazione del nuovo standard nei loro prodotti e sistemi operativi.

Amazon ha abilitato Matter su oltre 100 milioni di dispositivi Echo e Eero in tutto il mondo grazie ad un aggiornamento del firmware e della app Alexa per Android.

I primi 17 dispositivi Echo che possono già funzionare come controller Matter sono gli Echo di 3a e 4a generazione, gli Echo Dot gen-3 (2018), gen-4 e gen-5 e gli Echo Dot con orologio (3-gen, 4-gen, 5-gen). L’elenco comprende anche Echo Studio, Echo Input, Echo Flex, gli Echo Show 5 (1-gen e 2-gen 2021), Show 8 (1-gen e 2-gen), Show 10 (gen-3) e Show 15.

Nel corso del 2023 arriverà il supporto Matter anche per app Alexa su iOS, per altre tipologie di dispositivi e per il resto della gamma Echo e Eero.

Google ha già implementato Matter nella app Google Home di miliardi di smartphone Android grazie ad una serie di aggiornamenti software trasmessi via OTA (over the air, cioè via internet) a dicembre.

Per acquisire e controllare già ora i dispositivi Matter è sufficiente possedere uno smartphone con Android 8.1 (o successivo) e aver installato almeno la versione 22.36.15 dei Google Play Service. Grazie alla funzione Fast Pair è possibile accoppiare i dispositivi Matter allo smartphone Android semplicemente avvicinandoli tra loro.

Funzione Fast Pair

La versione iOS della app Google Home verrà aggiornata nelle prossime settimane ma, già adesso, chi possiede due diversi smartphone (iOS e Android) può acquisire un dispositivo Matter su Android e controllarlo dall’iPhone.

Anche i dispositivi hardware di Google hanno ricevuto un aggiornamento software per diventare dei veri e propri controller Matter tramite Wi-Fi. Si tratta di Nest Wi-Fi Pro con Wi-Fi 6E, Google Home, Google Home Mini, Nest Mini, Nest Audio e Nest Hub (prima/seconda generazione e Max).

L’hardware di Nest Wifi Pro, Nest Hub Max e Nest Hub di seconda generazione è inoltre già predisposto per la funzione di border router con protocollo Thread. Altri dispositivi come Nest Wifi e il termostato Nest (modello 2020) saranno aggiornati a Matter nel corso di quest’anno.

Apple ha introdotto il supporto a Matter per i suoi device tramite gli aggiornamenti software iOS 16.1 (iPhone), iPadOS 16.1 (iPad), macOS Ventura, watchOS 9.1, tvOS 16.1 e HomePod 16.1.

Matter è stato integrato anche in SmartThings, l’ecosistema software (iOS/Android) e hardware di Samsung che vi abbiamo illustrato in questo articolo e che funziona anche sulle autovetture grazie a Android Auto.

Per quanto riguarda gli SmartThings Hub di seconda e terza generazione, il supporto a Matter arriverà in seguito tramite un aggiornamento OTA. Samsung ha confermato che alcuni suoi elettrodomestici e Smart TV fungeranno essi stessi da hub.

SmartThings supporta la funzione multi-admin di Matter che consente agli utenti di controllare i propri dispositivi Matter da più piattaforme e app.

Funzione Multi-Admin di Matter

Tutti gli hub continueranno a supportare i dispositivi Zigbee, Z-Wave e di rete locale, compresi Wi-Fi ed Ethernet, e saranno aggiornati per consentire il supporto dei dispositivi Matter su Wi-Fi, Ethernet e Thread.

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