Matter: Herstellerübergreifende Smart Home-Integration

25.11.2024

Mit Matter können smarte Geräte miteinander kommunizieren, selbst wenn sie von unterschiedlichen Herstellern sind. Wir verdeutlichen die Vorteile des neuen Standards und führen dir vor Augen, wie du Matter-fähige Produkte in dein Smart Home integrierst und damit deine Gebäudeautomation erweiterst.

Amazon, Apple, Google und Samsung haben sich zusammengeschlossen, um einen neuen Kommunikationsstandard zu entwickeln. Ziel der Kooperation ist es, die Hausautomation zu vereinheitlichen und die Interoperabilität zwischen verschiedenen Smart Home-Komponenten und -Systemen zu optimieren. Im Herbst 2020 wurde Matter in den Markt eingeführt. Seit November 2024 steht das dritte Update 1.4. zur Verfügung.

Technische Grundlagen

Die Connectivity Standard Alliance (CSA) hat sich darauf spezialisiert, den Standard Matter auf Basis des IoT, also des Internet of Things, zu entwickeln. Dafür werden verschiedene Protokolle und Technologien genutzt:

• Wi-Fi ermöglicht die Verbindung von Geräten über das lokale Netzwerk.
• Ethernet bietet eine stabile und schnelle kabelgebundene Verbindung. Das unterstützt besonders stationäre Elemente.
• Bluetooth LE (Low Energy) wird hauptsächlich für die Einrichtung und Konfiguration von Produkten verwendet.
• Thread ist ein aus ZigBee weiterentwickeltes Mesh-Netzwerkprotokoll, welches eine zuverlässige Kommunikation zwischen den Komponenten ermöglicht.

Matter-Smart-Home über Wi-Fi

Matter-fähige Produkte tauschen sich miteinander sowie mit einem zentralen Hub – z. B. einem Google Nest Hub oder Amazon Echo – aus.

Nach der Einrichtung, die in der Regel über Bluetooth Low Energy (BLE) erfolgen kann, kommunizieren die Module via Wi-Fi, also per Funk. Das ermöglicht eine hohe Bandbreite sowie schnelle Reaktionszeiten. Der Nachteil ist, dass Wi-Fi viel Energie benötigt, weshalb sich diese Technologie nicht für batteriebetriebene Komponenten eignet.

Matter-Smart-Home über Thread

Matters Lieblingssprache ist Thread, denn Thread wurde speziell für Smart Home-Anwendungen entwickelt. Der Standard soll ein herstellerübergreifendes Funknetz schaffen, in das sich Geräte zu Hause einklinken können.

In einem Thread-Netzwerk interagieren Leuchtmittel, Thermostate, Steckdosen sowie Sensoren. Das funktioniert über eine Mesh-Topologie: Jedes Gerät ist direkt mit vielen oder allen anderen Komponenten im Netzwerk verbunden. Dies schafft ein dichtes Netz mit mehreren möglichen Pfaden für den Datenverkehr, was Ausfallsicherheit erhöht. Selbst wenn ein Modul ausfällt, wird die Kommunikation nicht unterbrochen.

Voraussetzung ist ein Border Router. Er ist mit dem Heimnetz verbunden und sorgt dafür, dass die Informationen zwischen dem Thread-Netzwerk und dem lokalen Netzwerk übermittelt werden.

Das sind die Vorteile des Thread-Netzwerks:

• Das Netzwerk verwaltet sich selbst. Beim Wegfall oder Hinzukommen einzelner Module hält es die Verbindung und konfiguriert sich bei Bedarf automatisch.
• Weil das Thread-Netzwerk speziell für das Smart Home vorgesehen ist, sind die Batterielebensdauer und die Effizienz von Geräten ohne feste Stromversorgung hoch.
• Thread baut wie das bekannte ZigBee ein Mesh-Netzwerk auf. Weil darin jedes Produkt mit permanenter Stromversorgung Signale weiterleitet, ist die Reichweite sehr hoch. Doch anders als ZigBee setzt Thread keine Software-Schnittstelle in den Komponenten voraus, sodass alle Matter-Smart-Home-Geräte kompatibel sind.

Die wichtige Rolle des Border Routers

Die meisten Smartphones und Computer „sprechen“ kein Thread. Deshalb gibt es Border Router. Ganz neu: Ab iOS 18 können iPhones der Generation 15, die Modelle iPhone 15 Pro und iPhone 15 Pro Max, direkt mit Thread-Geräten interagieren.

Auch wenn dein Smartphone direkt mit Thread-Produkten in Verbindung treten kann, ist es sinnvoll, ein lokales und stationäres Modul zu haben. Ein Apple HomePod mini, Apple TV, Google Nest Hub oder Amazon Echo übernehmen die Funktion des Border Routers.

Auch Samsung hat mittlerweile einige Produkte, die diese Funktion unterstützen. Dazu gehören der Samsung SmartThings Hub und seine neuere Version, die Samsung SmartThings Station, einige Modelle Samsung Smart TVs sowie manche Samsung Family Hub Kühlschränke.

In einem Thread-Netzwerk von Matter erfüllt der Thread Border Router mehrere Aufgaben:

• Der Thread Border Router stellt die Verbindung zwischen dem Thread-Mesh-Netzwerk und anderen IP-basierten Netzwerken wie Wi-Fi, Ethernet und dem Mobilfunk her.
• Er leitet Datenpakete zwischen dem Thread-Netzwerk und anderen Netzwerken weiter.
• Thread arbeitet direkt mit dem Internet-Protokoll IPv6. Das erleichtert die Adressierung und Kommunikation der Komponenten.
• Der Thread Border Router ermöglicht es Matter-Geräten, nahtlos zu kommunizieren, unabhängig davon, ob sie sich im Thread-Netzwerk oder in einem anderen IP-basierten Netzwerk befinden.

Die Kommunikation

Haben sich mindestens zwei Thread-fähige Module gefunden, können sie miteinander kommunizieren. Dafür nehmen sie unterschiedliche Rollen ein. Die einen agieren als Knotenpunkt und übermitteln Datenpakete an weitere Komponenten, die anderen fungieren als Endpunkte. Dazu zählen Sensoren, Türschlösser und Thermostate, die in der Regel eher mit einem Akku versorgt werden. Man nennt sie auch Minimal Thread Devices (MTD).

Die Rolle der Knotenpunkte übernehmen nur Geräte, die permanent mit Strom versorgt werden. Man nennt sie auch Full Thread Devices (FTD). Typische Knotenpunkte sind Lampen, Schalter, aber auch Bridges.

Weil sie Datenpakete weiterreichen, eignen sich die mit Netzspannung versorgten Thread-Produkte auch als Router. Je mehr dieser Knotenpunkte du in dein Thread-Netzwerk integriert hast, desto stabiler ist es.

Vorteile von Matter-Smart-Home

Die Vorteile von Matter liegen darin, dass der Kommunikationsstandard einfach zu installieren ist und Geräte verschiedener Hersteller genutzt werden können. Unterschiedliche Protokolle werden von der Matter-Bridge übersetzt. So lassen sich ursprünglich inkompatible Komponenten verbinden und in die Steuerung integrieren. Der Matter-Standard eignet sich damit als flexible Lösung, um Wohnungen oder Einfamilienhäuser zu modernisieren.

Ohne Matter: Viele Gateways und Cloud-Abhängigkeit

• Jedes Smart Home-Gerät eines Herstellers benötigt ein eigenes Gateway oder Hub, um zu funktionieren. Das führt zu einer komplexen Installation.
• Außerdem kommunizieren diese Gateways oft über eine Cloud, wodurch Verzögerungen und Datenschutzgefährdungen auftreten können.

Mit Matter: Lokales Netzwerk und direkte Kommunikation

• Mit Matter kommunizieren die Geräte direkt über ein lokales Netzwerk (z. B. WLAN, Thread).
• Da die Kommunikation lokal erfolgt, ist keine ständige Internetverbindung und Cloud-Anbindung erforderlich. Da die Daten im eigenen Netzwerk bleiben, sind Sicherheit und Datenschutz gewährleistet.

Wie binde ich Matter-Geräte im Smart Home ein?

Sensoren, Türschlösser und Thermostate können durch die Matter-Integration herstellerübergreifend in Smart Home-Systemen genutzt werden. In der Interaktion mit anderen Smart Home-Komponenten erhöhen sie Komfort, Sicherheit und Energieeffizienz. So tragen beispielsweise Produkte wie das Eve Thermo und das tado° Smart Thermostat zu einer optimierten Steuerung des Raumklimas bei.

Zum Einbinden von Matter-Produkten in dein Smart Home benötigst du die passende Steuerzentrale. Welche das ist, hängt von der oder den Plattformen ab, mit denen du dein smartes Zuhause steuerst. Möchtest du Thread nutzen, muss die Steuerzentrale neben Matter (Matter Controller) auch Thread unterstützen (Thread Border Router). Die Plattformen Apple Home, Samsung SmartThings, Amazon Alexa oder Google Home bieten jeweils passende Steuerzentralen, die beide Funktionalitäten verbinden.

Für das Einrichten eines Matter-kompatiblen Geräts reicht es, den QR-Code in Kombination mit der jeweiligen App des bevorzugten Ökosystems zu scannen.

Matter-zertifizierte Produkte wie fabrikneue Lampen und Thermostate können sich selbst beim Betriebssystem melden. Sobald sie zum ersten Mal eingeschaltet werden, senden sie ein Signal über Bluetooth Low Energy (BLE) aus. Hat das Smartphone das Signal erhalten, erkennt es die neuen Komponenten und startet den Installationsprozess.

Matter in andere Smart Home-Systeme integrieren

Matter und Busch-free@home

Busch-free@home ist ein Smart Home-System. Es ermöglicht die Steuerung von Licht, Jalousien, Heizung und anderen Funktionen über eine zentrale App oder ein Bedienpanel.

Wenn du das System mit Matter sinnvoll ergänzen möchtest, bindest du Komponenten wie Schaltaktoren, Dimmaktoren und Jalousieaktoren mittels Busch-Jaeger System Access Point in dein Matter Netzwerk ein. Dafür verwandelt ein Addon den Access Point des Smart Home-Systems in eine Matter Bridge. Nun können die beiden unterschiedlichen Systeme über eine Matter-Plattform wie Amazon Alexa, Apple Home oder Samsung SmartThings ihre Daten austauschen. Bisher lassen sich auf diese Weise über das Addon maximal 64 Busch-free@home-Geräte per Matter steuern.

Das Unternehmen Busch-Jaeger strebt eine Zertifizierung des Access Points als Matter Controller an. Dann wird es auch möglich sein, Matter-Produkte anderer Marken in eine free@home-Installation zu integrieren. Das will Busch-Jaeger mit Updates umsetzen.

Matter-Geräte mit Home Assistant einrichten

Home Assistant ist eine Source-Software für Smart Homes. Sie ermöglicht es, verschiedene Module und Systeme zentral zu steuern und zu überwachen. Home Assistant bietet Plug-Ins für verschiedene Hersteller und Standards. Neben KNX, Netatmo und Zigbee sind das auch Thread sowie Matter.

Um Thread-Produkte direkt in Home Assistant einzubinden, benötigst du einen USB-Funk-Stick wie den Home Assistant Connect ZBT-1, früher bekannt als Home Assistant SkyConnect. Er kann deinen Home Assistant Server zu einem voll funktionsfähigen Thread Border Router ausbauen. Wichtig ist, dass du stets die neueste Version von Home Assistant verwendest.

KNX über 1Home mit Matter nachrüsten

1Home ist speziell darauf ausgelegt, bestehende KNX-Installationen smarter zu machen, ohne dass weitreichende Änderungen an der Hardware erforderlich sind.

Mit dem 1Home Server KNX Pro gelingt dir die Integration von IoT-Elementen über Matter im KNX-System. In dieser Kombination kannst du auch andere Smart-Home-Apps zur Steuerung deines Zuhauses nutzen, wie z. B. Google Home, Samsung SmartThings, Amazon Alexa und Home Assistant. Der neue Server ermöglicht eine schnelle Einrichtung mit automatischer Geräteerkennung, einen Remote-Zugriff sowie die KNX (ETS-)Fernprogrammierung und Automatisierung.

Fazit:

Matter bietet dir viele Vorteile, weil smarte Geräte unterschiedlicher Hersteller nun miteinander kommunizieren können. Der neue Kommunikationsstandard ist außerdem einfach zu installieren. Matter verbindet verschiedene Smart Home-Systeme und macht sie plattformübergreifend steuerbar. Du kannst Alexa, Google Home oder Samsung SmartThings nutzen, um unterschiedliche Systeme zu vernetzen und zu verwalten. Damit eignet sich Matter dafür, Wohnungen oder Einfamilienhäuser zu modernisieren und digital zu erweitern.

Du möchtest mehr über die Einbindung von Matter-fähigen Produkten wissen, um dein Zuhause noch smarter zu machen? Die Profis von Voltus beraten dich gerne per Mail oder telefonisch unter +49 (0) 451 989 030.