matter + Thread
Révolution Open Source en Domotique
Publié le 19/06/2022 - Mis à jour le 19/06/2022 par Jean-Paul Figer
- Architecture matter+Thread
- Topologie du réseau
- Démonstration de matter dans Home assistant
- Comment intégrer les anciens systèmes ?
La plupart des solutions propriétaires étaient fondées sur l’utilisation de Cloud propriétaires pour permettre la liaison avec les téléphones mobiles. Ceci avait de nombreux inconvénients : multiples applications pour l'utilisateur, données personnelles dans le cloud, coûts récurrents élevés pour les fournisseurs, automatisations très complexes à mettre en œuvre sans oublier les coupures Internet
Fin 2019, sous l’impulsion de Google, Amazon et Apple suivis par des centaines d’autres, la Connectivity Standards Alliance (CSA, ex CHIP) développe, certifie et promeut des standards pour les objets connectés sur l’Internet (IoT). J’étais un peu inquiet sur le succès de cette entreprise car je craignais, comme pour tout comité de plusieurs centaines de membres, qu’elle n’aboutisse qu'à une solution complexe de plus au lieu de simplifier !
Mes craintes n’étaient pas fondées comme j’ai pu le constater en installant chez moi une démonstration de matter, le premier composant développé par le CSA. En effet, cette application s’appuie sur les standards existants de l'internet : IPv6 sécurisé de bout en bout avec transport Ethernet, Wi-Fi et 6LoWPAN pour les objets de très faible puissance.
La plupart des documents actuels sur cette nouvelle technologie sont soit du type marketing sans réelle description du produit, soit très techniques et incompréhensibles pour le non spécialiste. Dans ce document, je vais essayer d’être suffisamment précis pour expliquer comment ça marche sans rentrer dans l’inévitable complexité des détails techniques.
Architecture matter+Thread
La Connectivity Standards Alliance suit les bons principes de l’Internet. Elle ne se contente pas de publier des spécifications mais elle développe aussi une application de référence avec des exemples en open source ainsi qu’un processus de certification.
La version actuelle comporte 2 composants distincts matter et Thread :
- matter est une couche applicative standard pour rendre interopérable les équipements de la Domotique. matter est construit sur IPv6. Il comporte un chiffrement fort (AES-128-CCM), une modélisation des types d’équipements et de leur données et enfin le support de nombreux systèmes de gestion.
- L'objectif de Thread est d'activer IPv6 dans les réseaux maillés à faible consommation d'énergie, à faible latence et à faible bande passante. Il est construit sur les standards largement répandus 802.15.4 pour la partie radio et 6LoWPAN pour la connectivité IPv6.
A noter que le Bluetooth LE est utilisé uniquement avec un téléphone mobile pour simplifier l'enregistrement initial des équipements sur le réseau (SSID, mots de passe,...).
Thread prend le relais du bluetooth en fonctionnement normal
matter
Pour les utilisateurs de Home Assistant qui ont suivi mes conseils, matter est plus une évolution qu’une révolution. C’est une nouvelle plate-forme qui ne demande aucun effort de configuration pour connecter des nouveaux équipements. Comme Home Assistant, matter comporte la standardisation de la modélisation des types et des fonctions des équipements, indispensable à leur interopérabilité. La configuration devient inutile. On branche, ça marche et c’est sécurisé. Voir plus loin la démonstration de matter dans Home Assistant.
Comme Home Assistant, la connexion avec le Cloud est optionnelle et tout est prévu pour fonctionner en parfaite sécurité en local. Fini les systèmes qui n'autorisent qu’une connexion souvent payante par le Cloud. Parmi les nouveautés dans l’administration, chaque équipement matter peut être connecté à plusieurs plateformes matter (jusqu’à 5 ?) ce qui ouvre la porte à une administration des droits plus évoluée.
La version 1.0 de matter est conçue pour fonctionner en local avec Ethernet et avec les deux réseaux sans fil complémentaires Wi-Fi et Thread sur IPv6. Le but de Thread est de créer un réseau maillé pour connecter des équipements fonctionnant sur piles qui nécessitent la plus grande efficacité énergétique possible comme les serrures connectés ou certains capteurs. C’est le remplaçant moderne sans hub spécifique des réseaux propriétaires zigbee ou zWave.
Le protocole réseau THREAD
Les équipements câblés ont des ressources énergétiques qui leur permettent de garder leurs radios allumées en permanence. D'autres types d’équipements tels que les capteurs doivent fonctionner pendant des années sur une batterie, en faisant fonctionner leurs radios par intermittence sur des réseaux à faible puissance. Thread est conçu pour que les équipements à pleine puissance fournissent à la fois des fonctionnalités au niveau de l'application et du réseau en isolant leurs équipements enfants des transactions énergivores. Il y a donc deux types d'équipements Thread :
-
FTD (Full Thread Device)
rôle autonome radio toujours active, branché sur le 220V ou PoE, plus de ressources matérielles -
MTD (Minimal Thread Device)
tous les messages transmis par le parent FTD radio mode sleep pour conserver la batterie, moins de ressource matérielles
Topologie du réseau
L’ensemble des équipements ou dispositifs peuvent communiquer directement entre eux. Par exemple, un bouton Thread peut commander une lampe Wi-Fi Matter sans passer par une application intermédiaire ou par le cloud.
Il n’y a pas de changements sur la partie Ethernet et Wi-Fi. En revanche, les équipements sur le réseau maillé ne peuvent pas communiquer directement avec le réseau Wi-Fi. Ils le font au travers d'un “border router” qui est la plupart des équipements matter. J’attends avec impatience de voir des points d’accès Wi-Fi équipés en “border router” matter. En attendant Raspberry Pi ou ESP32 feront l’affaire.
Démonstration de matter dans Home assistant
L’équipe Home Assistant a réalisé une expérimentation de matter dans Home Assistant avec les éléments suivants :
- un add-on matter server installable facilement avec l'add-on HACS
- un client matter Wi-Fi+bluetooth sur un ESP32-C3-DevKitM-1 permettant de piloter une LED à luminosité variable
Tous les détails sont ici.
On peut alors piloter la LED depuis l’interface home Assistant ou directement sur le bouton de l'ESP32 comme montré dans cette video.
Comment intégrer les anciens systèmes ?
La solution est celle que je préconise toujours. On ne modifie pas les anciens systèmes qui fonctionnent pour ne pas perturber les nouveaux systèmes avec les contraintes des anciens. On fonctionne en côte-à-côte et on crée un pont entre les deux. C’est la solution proposée par matter pour se connecter aux anciens réseaux zigbee ou z Wave
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