なぜ「Matter」は重要なのか？
家庭内のスマートデバイスの相互通信
最近のIoTやスマートホームに関連するニュースで「Matter」を目にしたことがある方も多いのではないでしょうか。CES 2022では、Matterがいたるところで見受けられ、スマートホームのエコシステム業界が新しいデバイスを発表する際には必ずMatterについての話があります。Matterは、コーヒーメーカーやスマートスピーカなどのIoT機器同士が簡単に通信できるようになるため、エンドユーザーが複雑なユーザーマニュアルを読んだり、IoT接続の専門家になったりする必要がありません。この記事では、Matterとは何か、どのように開発されているか、そしてInfineonがWi-FiとThreadでMatterをどのように提供できるかを説明します。
Matterは、スマートホーム機器の相互運用性、セキュリティ、使いやすさを向上させる新しいIoT規格で、機器の製造元や使用する基盤となる接続技術に関係なく利用できます。あなたのスマートホーム体験が大きく変わります！
Matter構想は、既存のスマートホームの「壁に囲まれた庭」が、製品開発企業にとってもユーザーにとっても、まったく機能していないことを主要な市場参入企業が認識したことから始まりました。現在、Apple、Amazon、Googleの間には互換性のないエコシステムが存在するため、デバイスメーカーとユーザーは選択を迫られたり、住居内でシステムを分割して生活する必要があります。さらに、無線機器の技術的な互換性がないという根本的な課題もあります。アプリケーションの属性に応じて、デバイスメーカーはWi-Fi、BLE、または802.15.4を介したThread/ZigBeeを選択することができます。例えば、スマートドアロックはWi-Fiを使用し、電球はThreadやZigBeeを使用することができます。しかし、複数の無線技術を使用するため、ゲートウェイやブリッジデバイスが必要になります。Matterをスマートホームのソリューションにしようという意気込みは、標準化団体Connectivity Standards Allianceの支援のもと、Apple、Amazon、Googleといったスマートホームエコシステムの主要企業によって高められ、数百社が集まって仕様策定、オープンソースソフトウェア開発、テスト、認証に協力して取り組んでいます。
Matterの開発努力は、単なる規格開発の努力だけではありません。Matterの取り組みには、以下のようなものがあります。
- デバイスライブラリやアプリケーション機能など、Matterの仕様全般
- 誰でもMatterを使えるようにするための、Github上でのオープンソースソフトウェアの取り組み
- 製品にMatterロゴを使用する前にデバイスを検証し、認証するための、テストハーネスを含むテストと認証の取り組み
Matterは標準的なインターネットプロトコルIPv6の上に構築されているため、基盤となる通信媒体には依存せず、一方のアプリケーションがWi-Fiでデータを送信し、もう一方のアプリケーションがThreadで受信していても、アプリケーション間の通信を可能にします。当初は、Wi-Fi、Ethernet、Thread（IEEE 802.15.4無線デバイスで構築された低消費電力・低データレートのネットワーク）でサポートする予定です。また、ZigBeeデバイスやその他の導入済みデバイスをMatterのネイティブデバイスとして見えるようにするための標準的なブリッジ機能も提供し、Matterがさらに普及してもユーザーがこれらのデバイスを使い続けられることを保証します。
Apple、Google、Amazonなどのエコシステムプロバイダが、2022年のソフトウェア更新でMatterのネイティブサポートを行うことを示し、使い勝手を良くすることを発表したことは、ユーザーにとってポジティブなことです。例えばまるで1個の電球を交換するかのように、ユーザーは新しいMatterデバイスを簡単かつ安全に取り入れることができ、他のMatterデバイスとシームレスに相互接続することができるようになります。家にある既存の機器と相互運用が可能なので、自信をもって新しい機器を購入することができます。
また、Matterはデバイスメーカーにも新たな道を提供します。デバイスメーカーは、接続するエコシステムに応じて異なる無線技術やプロトコルをサポートする必要がなくなります。主要ブランドからのサポートにより、デバイスメーカーは新製品にMatterを採用し、シームレスなインストールと操作により顧客満足度を向上させ、製品コストとサポートコストを削減することができます。
Matter 1.0は2022年夏にリリースされる予定で、Wi-Fi、Thread、Ethernetに加え、コミッショニング用のBluetooth Low Energyもサポートする予定です。MatterはZigBeeをサポートしていませんが、Matter-over-Wi-Fi/Threadを実行するZigBee Bridgeデバイスはサポートしています。Infineonは、同社のプラットフォーム上でのMatter開発を支援する企業の一つです。InfineonのWi-Fi製品（PSoC® 6など）は既に Matter を運用しており、チームは現在802.15.4製品のMatter-over-Threadを完了し、Matter を同社のロードマップ製品に積極的に組み込んでいます。セキュリティ強化のため、InfineonのOPTIGA™ TPM製品をMatter デバイスに搭載し、最高のハードウェアベースのセキュリティで保護することを推奨しています。Infineonは、デバイス証明書に関するメーカーの要件にも対応できるため、製造ラインでこれを設定する必要がありません。
Matterの仕組みは具体的にどうなっていますか？
Matterの意味するところを明確にするために、背景を説明しましょう。アプリケーション層とは何ですか？コンピュータネットワークのOSI参照モデルの7つの層に従うと、アプリケーション層は最上位の層であり、エンドユーザーに最も近い層です。私たちの普段の生活では、Webブラウザで情報を表示するためのアプリケーション層として、HTTPを利用しています。しかし、ブラウザでは、表示される内容をユーザーであるお客様が解釈し、調整することができます。ユーザーは、ブラウザにドイツ語のページが表示されている場合、それを英語に変更する（またはその逆）ためのボタンを探してクリックすることをすでに知っています。デバイス間の通信では、デバイスはユーザーの解釈に頼ることができず、他のデバイスからのメッセージやコマンドを完全に理解する必要があるため、このアプリケーション層が非常に重要になります。例えば、照明のスイッチと電球の通信方法、サーモスタットと暖房器具の通信方法などを指定することができます。
Matterは、アプリケーション層として何を定義しているのでしょうか？Matterは多くの部分を定義していますが、それらは主に3つの領域に分類されます。
- ユーザー向けデバイスのインストールとセットアップ
- デバイスが相互にメッセージを送受信する方法とそのメッセージの内容
- デバイスとこれらのインタラクションに対するセキュリティ要件
これらの領域ごとに標準を定義することで、Matterは信頼性の高い機器間相互運用性を確立し、ユーザーの信頼を高めます。これらの各領域をもう少し詳しく見てみましょう。
デバイスのインストールとセットアップには、いくつかの手順があります。まず、ユーザーのホームネットワークにデバイスをインストールします。これは、選択したホームエコシステムにおいて、デバイスがネットワークに追加される前に、そのセキュリティとIDを認識し、検証できるように、Apple、Google、Amazonなどがサポートするシンプルなペアリング機能を使用して行われます。デバイスが安全に追加されたら、ユーザーはデバイスに名前を付け、他のデバイスとペアリングし、サーモスタットのスケジュールや電球の照度など通常の操作を設定することができます。これが完了すると、デバイスは通常動作が可能な状態になります。
またMatterは、アプリケーションレベルのメッセージング、データ型とフォーマット、セキュリティも定義しています。これは単純なことのように聞こえますが、MatterのベースとなったZigBeeのデータモデルによる長年のデバイス定義の上に成り立っているのです。例えば、サーモスタットは冷暖房に対応する必要がありますが、オプションとして、稼働率検知、週間スケジュール、ユーザー設定可能なセットバックなどをサポートすることができます。これらの機能の動作とメッセージングは完全に定義されているため、冷暖房メーカーは関連するユーザーコントロールがiPhone、Androidデバイス、Alexa音声起動スピーカなどの一般的なユーザーインターフェースデバイスに組み込まれることを理解したうえで、これらの機能を組み込むことができます。
Matterは、デバイスのセキュリティを大幅に向上させ、多くのベストプラクティスを可能にするものです。最も重要なことは、デバイスには製造時に書き込まれた証明書があり、それを使って、デバイスがMatter認証を完了し、認証メーカーによって正当に製造されたことを検証できることです。ネットワークに追加されたデバイスは、ネットワーク内で安全な通信を確立するための運用証明書を受け取ります。また、Matterは、すべてのデバイスが安全な無線によるソフトウェアアップデートをサポートすることを要求しており、問題が発生した場合にデバイスをアップグレードしてパッチを適用することができます。
2022年には、何百万もの製品がソフトウェアアップデートでMatterに対応し、さらに下半期にはMatterを搭載した新しいデバイスが発売されるため、Matterについてもっと多くのことを耳にすることになるでしょう。すでにこの統一規格を支持することを表明している大手グローバルブランド各社に支えられ、スマートホーム分野での急速な普及が期待されています。