Granite River Labs, GRL
スマートホームの新規格「Matter」により期待されるメリット
スマートホームのユーザーの皆様に朗報です。Connectivity Standards Alliance (CSA)が開発した新しい規格Matterは、ホームオートメーションネットワークに大きな柔軟性をもたらします。これによってユーザー皆様は、一般的な家庭用ブランドの範囲のみにとどまらず、より幅広いデバイスを接続することができるようになりました。
Matterにより、スマートホームデバイスは共通化されたプラットフォーム上で接続し、ホストからアクセスすることが可能です。さらに、CSAが開発したこの規格は、独自のプロトコルで構成されたこれまでのシステムを協調させることで、メーカーが協力して、同じスマートホームネットワークに接続できるだけでなく、互いに互換性のあるデバイスを作成することを可能にします。
これにより、スマートホームのユーザーの皆様は、より自由にカスタマイズし、ニーズに合わせて機器を組み合わせることができます。また、個々のデバイスを制御するための異なるアプリケーションも不要になります。Matterによって、ユーザーはより快適なユーザー体験と、1つのインターフェースからより多くのデバイスを監視・制御できる生活環境を享受することができます。
スマートホームにおけるMatterの作動方法
Matterは、Wi-Fi、Ethernet、Threadなど、おなじみのIPネットワーク上に構築されるアプリケーション層プロトコルです。また、Bluetooth Low Energy (BLE) は、ネットワーク形成デバイスの識別やロジック設定を含むプロセスであるワイヤレスネットワークのコミッショニングに使用されています。
図1：Wi-Fi/Thread、Bluetooth LEで構成されるMatterスマートホームネットワークにおけるコミッショナー、コミッショニー、ノード間の関係の概要。
Matterデバイスをスマートホームネットワークに接続
Matterアプリケーションレイヤープロトコルのソフトウェア構造により、ユーザーはQRコードをスキャンするだけで、新しいMatterデバイスをホームネットワークに接続することができます。これは、Matter デバイスのQRコードに組み込まれた下記の重要な情報によって実現されています。：
- バージョン
- ベンダーID
- プロダクトID
- カスタムフロー
- ディスカバリー機能
- ディスクリミネーター
- パスコード
- パディング
- TLVデータ
読み取るとスマートフォンのBLE機能が作動し、Matterデバイスが表示され特定されます。その後、QRコードに埋め込まれた情報をもとに、コミッションが開始されます。
スマートフォンとMatterデバイスの接続のコミッションと確保
スマートフォンとMatterデバイスの通信は、Passcode-Authenticated Session Establishmentプロトコル（PASE）で確保されます。パスワードは、QRコードに埋め込まれたPassword-Based Key Derivation Function（PBKDF）から作成されます。確立されたパスワードキーは、Matterネットワーク上の両デバイス間で交換されるメッセージの暗号化、認証、およびプライバシー保護に使用されます。
図2：スマートフォンと新たに接続されたMatterデバイス間のコミッションの流れ。
このシナリオでコミッショナーとして機能するスマートフォンは、受信デバイスの正当性とアイデンティティを確認するために、デバイス認証クレデンシャル（DAC）の提供を要求します。認証が完了すると、コミッショナーであるスマートフォンは、デバイス上でその後の認証とコミュニケーションのために必要となるノード操作認証情報（NOC）を作成しインストールします。
BLEは主要な通信モードとして使用されないため、無線ネットワーク（現在、Wi-FiとThreadがサポートされています）にも認証情報を提供する必要があります。このため、コミッショナーであるスマートフォンは、アクセスコントロールリスト（ネットワーク上のすべてのデバイスに特定の動作を許可するリスト）の管理者として追加されます。
コミッションが完了すると、新しいデバイスがネットワーク（threadまたはWi-Fi）に追加され、BLEセッションは終了します。以前に接続されていたすべてのMatterデバイスは、新しいデバイスと安全に通信できるようになります。
スマートホームにおけるMatter規格の普及
GoogleやAmazon、Apple、Samsungなどの主要ブランドは、共通のプロトコルやガイドラインを製造手順に取り入れることで、すでにMatter規格をサポートしています。Matterが広く支持されていることは、急成長するスマートホーム技術市場でMatterが存続することの良い兆しです。
新しいメーカーも、互換性や相互運用性の問題を心配することなく、すでに定義されたMatterのプロトコル群に従うことで、簡単にスマートホームの時流に乗ることができます。エンドユーザーも、技術仕様の細かい部分を気にすることなく、Matterの認定ロゴを見るだけでスマートホーム対応機器を識別できるようになります。
MatterとThreadワイヤレスプロトコルとの互換性
Matterは、低消費電力のメッシュベースのプロトコルを使用してデータ伝送用の高速オフラインネットワークを確立する無線プロトコルであるThreadの上で動作するように設計されています。また、Threadは、他のネットワーク（cellular、Wi-Fi、Ethernetなど）とのデータ伝送のために多くのボーダルーターを可能にする、拡張性の高いシングルスレッド・ネットワークです。
1 台のThread リーダーは、最大 32 台の Thread ルーターを管理し、必要に応じてルーターがリーダーになることで、1 台のルーターあたり合計 511 台のエンドデバイスの低電力運用を可能にします。Threadを使えば、Matter認定デバイスは、インターネットがなくても接続し、同時に機能することができます。これは、これまでインターネット接続に依存していたオフラインのIoTコンピューティングやスマートホームシステムにとって、大きなアップグレードとなります。
図3：Threadルーター、リーダー、ボーダールーター、エンドデバイスルーターを備えたMatterプロトコルによるThreadネットワーク接続図。
Threadの拡張性とMatterの互換性の組み合わせは、将来的にスマートホームの機能性と信頼性を大きく向上させることを意味しています。
GRLでMatter規格のデバイスを認証
コネクテッドデバイスの未来は明るく、Matterはこの共通のビジョンを実現する上で重要な役割を担っています。GRLは、これからMatterとThreadに承認されるすべてのデバイスに対して、堅牢で質の高い事前テストと認証試験を通じて、スマートホームをよりシンプルに、より安全に、より便利にすることに尽力しています。すべてのデバイスが連携して機能する未来を、共に築いていきましょう。
著者
Stanislas Charles
7年以上のワイヤレスとRFのテスト経験を持つCharlesは、 Bluetooth、Zigbee、Thread、Matterなど、さまざまなプロトコルに精通しています。MatterやThreadのテスト要件に関する疑問や質問を解決するために、常にお客様をサポートします。
