Nell'ambito dell'ecosistema della casa intelligente sono nate molte piattaforme e servizi che consentono di progettare la propria smart home. Purtroppo, questi ecosistemi nella maggior parte dei casi sono chiusi, in quanto vincolati dalla tecnologia di interconnessione e anche dai protocolli di comunicazione adottati dall'ideatore della piattaforma. Anche se molti produttori di dispositivi di terze parti hanno realizzato versioni adeguate ai diversi ecosistemi, la standardizzazione di fatto non è mai avvenuta. Un'alleanza tra aziende top del settore ha portato alla definizione di Matter, un protocollo che ambisce a garantire l'interoperabilità tra dispositivi smart all’interno dell’ambiente domestico. Una soluzione capace di favorire le aziende fornitrici del settore in termini di sviluppo di soluzioni complete e gli utenti finali in termini di integrazione delle funzionalità e facilità di utilizzo. All'interno di questo articolo affronteremo le caratteristiche salienti del protocollo Matter e vedremo anche alcune board disponibili per la rapida prototipazione.

Introduzione

Lo sviluppo di oggetti e dispositivi per l'Internet of Things (IoT) sta cambiando il nostro modo di vivere la casa, l’automobile, l’ufficio, l’industria e qualsiasi altra routine quotidiana. Purtroppo, nel corso dell’ultimo decennio, causa l’assenza di uno standard comune, abbiamo visto proliferare innumerevoli piattaforme indipendenti tra loro molto diverse e soprattutto impossibili da integrare e rendere interoperabili i dispositivi. Con il progredire tecnologico e lo sviluppo di nuove soluzioni anche da parte di fornitori terzi, questi limiti sono rimasti nonostante la forte presenza sul mercato di piattaforme promosse dai principali player del settore. Il protocollo Matter nasce dunque con l’obiettivo di diventare lo standard per una smart home interconnessa, facilitando così l’integrazione di nuove funzionalità e l'interazione tra sistemi indipendenti come quelli di Amazon, Apple, Google e via dicendo. L’idea di definire ed adottare un protocollo di comunicazione unificato è stata concepita grazie alla partnership proattiva da parte dei colossi dei servizi (come i succitati Amazon, Apple, Google, etc.), dei giganti del settore dell’industria elettronica (aziende di semiconduttori del calibro di NXP, Texas Instruments, ST, etc.) e di altre centinaia di aziende e partner che hanno deciso di prendere parte al progetto, forti delle promesse di semplificazione della progettazione delle smart home. Come detto, tutte queste aziende hanno iniziato a collaborare aderendo alla Connectivity Standards Alliance (detta anche CSA). Questa alleanza, nata già nel 2002, si è da sempre posta l’obiettivo di creare degli standard aperti orientati soprattutto all’Internet of Things (IoT), attraverso la collaborazione delle aziende e dei partner associati. Infatti, in precedenza era nota anche come Zigbee Alliance poiché promuoveva proprio lo sviluppo e l’utilizzo da parte degli associati del protocollo Zigbee.

Stato dell'arte del protocollo Matter

Annunciato per la prima volta nel 2019, il lavoro della Connectivity Standards Alliance (CSA) per quanto riguarda il protocollo Matter per l’interoperabilità sta proseguendo passo dopo passo grazie al contributo di tutti i membri dell’alleanza. Purtroppo, anche se il lancio era previsto per la fine del 2021, ancora non è stato rilasciato hardware certificato che soddisfi completamente il protocollo Matter. Questo ritardo è dovuto principalmente all’impegno profuso dai membri dell’alleanza per sviluppare contestualmente anche un ambiente SDK completo, tale da favorire gli sviluppatori nel processo di creazione e certificazione dell’hardware dei nuovi dispositivi. Invece, per quanto concerne la specifica completa delle funzionalità del protocollo Matter, questa è già disponibile per i membri dell’alleanza. Presto sul mercato troveremo innumerevoli dispositivi che includono la gestione dell’illuminazione per l’ottimizzazione e il risparmio energetico, la gestione dei dispositivi elettrici attraverso spine e prese smart per il controllo da remoto, i controlli degli impianti di climatizzazione estiva e invernale (splitter, condizionatori, termostati, termometri e caldaie), la gestione delle serrature digitali ed i sistemi per la sicurezza (sensori antintrusione su porte e finestre, telecamere, sensori di presenza).

In realtà, c’è da osservare che la Connectivity Standards Alliance si è posta una sfida molto complessa. Tale complessità è dovuta principalmente allo sviluppo del protocollo, il quale pone una particolare attenzione agli aspetti di sicurezza e affidabilità, oltre ovviamente a garantire la corretta interoperabilità come funzionalità principale. Infatti, gli aspetti appena citati sono ritenuti fondamentali e dunque chiave affinché l’esperienza dell’utente con il proprio sistema all’interno della smart home sia delle migliori, senza problemi legati alla cybersecurity o alla privacy. Lo standard Matter nasce come promessa di una connettività “universale” abbinata agli aspetti di affidabilità e sicurezza, attraverso il processo di approvazione dei dispositivi, ossia un certificato di conformità ai requisiti dello standard che siano anche di “garanzia” per l’utente finale. Questo, perché, attraverso il processo di approvazione si garantisce al cliente finale anche la garanzia che quei dispositivi sono utilizzabili all’interno del sistema domotico, non solo oggi, ma anche in futuro quando il protocollo verrà aggiornato o mantenuto. Tra i principali membri che stanno sviluppando oggetti Matter troviamo Amazon, Comcast, Espressif System, Google, Infineon Technologies, NXP, Schneider Electric, Zumtobel Group.

Aspetti principali del protocollo Matter

Di seguito vengono riportati alcuni tra gli aspetti fondamentali che caratterizzano il protocollo Matter:

• lo standard di connettività è royalty-free, ossia non c’è necessità di pagare una tassa per il dispositivo prodotto, ma ogni dispositivo deve essere certificato per poter garantire l'interoperabilità all’interno della rete Matter
• il protocollo ed i dispositivi sono affidabili in quanto rispecchiano i criteri di certificazione definiti dalla CSA
• i dispositivi sono sicuri poiché soddisfano i criteri di progettazione e certificazione del protocollo
• ogni dispositivo, per progettazione, è completamente compatibile ed integrabile all’interno della rete. Ciò è alla base dell’interoperabilità per cui è concepito il protocollo Matter
• tutti i dispositivi sono semplici e facili da utilizzare in quanto molto flessibili e facilmente configurabili anche dall’utente finale
• robusto e ottimizzato per sviluppatori e utenti

L’architettura del Protocollo

A livello di architettura, il protocollo Matter (definito inizialmente come Project Connected Home over IP - CHIP in Figura 1) si definisce come Application Layer di un protocollo basato su comunicazioni IP, in particolare, che supporta comunicazioni su reti IPv6-based. Dunque, all'interno del modello ISO-OSI, possiamo vedere Matter come il livello "Applicativo" basato su TCP/IP e rappresentato in Figura 1. Come si può notare, il livello più basso che corrisponde al livello di DataLink e livello fisico può essere ricoperto da innumerevoli soluzioni tecnologiche.

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