Smart Home – facile, rapide et sûr

Matter^® est le nom d'un standard Smarthome indépendant du fabricant. Il est développé par plusieurs centaines d'entreprises au sein de la "Connectivity Standards Alliance" (CSA, link). Son objectif : rendre les appareils compatibles avec tous les systèmes de contrôle et plates-formes qui disposent d'une interface Matter^®. Des groupes de travail au sein du CSA développent la norme et publient de nouvelles spécifications qui améliorent ou étendent les fonctionnalités. La première version (Matter^® 1.0) est sortie en octobre 2022. La réglementation couvre désormais tous les principaux domaines d'application des technologies du bâtiment, de l'éclairage et de la protection solaire au chauffage/à la climatisation, en passant par les caméras et les appareils électroménagers.

Un appareil compatible Matter^® peut être utilisé avec n'importe quel contrôleur qui prend en charge la norme. Qu’il s’agisse de solutions destinées au grand public comme Alexa d'Amazon et Apple Home ou d’une installation professionnelle dans un bâtiment. Matter^® permet même le fonctionnement parallèle de plusieurs systèmes de contrôle. Cela permet aux foyers utilisant différentes applications et assistants vocaux d'accéder aux mêmes appareils. Les connexions cryptées garantissent la sécurité et chaque appareil Matter^® est en principe contrôlable localement, c'est-à-dire sans connexion Internet. La certification payante du CSA garantit que les fabricants respectent les exigences de la norme. Les appareils certifiés sont reconnaissables au logo officiel Matter^®.

Matter^® introduit un langage universel avec lequel les appareils peuvent communiquer dans la Smarthome. Cela facilite l'intégration et permet des installations simples qui ne nécessitent ni outils logiciels spéciaux ni employés spécialement formés. Mais le standard ne remplace pas des systèmes de bus éprouvés depuis des décennies comme KNX^® ou DALI. Au contraire : la commande de bâtiment classique par câble peut être étendue avec Matter^® - pour une commande (vocale) confortable avec Alexa, Siri et autres ou pour intégrer des produits Matter^® dans l'installation de bus existante.

La communication des produits Matter^® est basée sur le protocole IP (IPv6). La norme spécifie trois types de réseaux pouvant être utilisés comme voies de transport : Thread^® et Wi-Fi^® comme technologies sans fil ainsi que LAN (ETHERNET) pour les connexions par câble. Chaque appareil certifié Matter^® utilise au moins l'une de ces trois méthodes pour communiquer avec ses pairs. Une infrastructure IP fonctionnelle est donc une condition préalable à l'exploitation. De plus, un smartphone avec application compatible Matter^® est nécessaire pour configurer des appareils. Pendant la mise en service, l'application interroge une base de données en ligne du CSA et vérifie s'il s'agit d'un produit authentique et officiellement certifié. Pour ce faire, le smartphone doit être connecté à Internet, même si les appareils ne sont ensuite utilisés que localement sur le réseau sécurisé. Si Thread^® est utilisé comme protocole, un routeur Thread^®-Border est nécessaire.

La norme Matter^® prévoit deux connexions sans fil : WLAN (également appelé Wi-Fi^®) et Thread^®. Les deux ont des propriétés différentes qui se transmettent aux appareils avec la technologie respective. Le Wi-Fi est presque omniprésent dans les foyers et est donc facilement accessible. La technologie sans fil permet de transmettre de grandes quantités de données et est également utilisée pour la diffusion en direct de flux vidéo. En revanche, "Matter^® over Wi-Fi^®" est moins adapté aux installations étendues avec des dizaines, voire des centaines d'appareils - notamment parce que les réseaux domestiques ne sont généralement pas conçus pour ce scénario. Un réseau Thread^® fonctionne indépendamment du WLAN et évolue en fonction des besoins. Il peut également gérer de grandes quantités d'appareils. Comme Thread^® nécessite peu d'énergie pour l'envoi et la réception, le protocole est également recommandé pour un fonctionnement sur batterie. Les capteurs sans fil fonctionnent presque toujours avec "Matter^® over Thread^®".

Le fonctionnement simultané au sein d'une installation est possible - mais pas toujours judicieux car Thread^® et Wi-Fi^® émettent tous les deux dans la bande 2,4 GHz. Un réseau Thread^® est composé de cellules radio qui s'imbriquent comme des mailles d'un tissu (mesh). Les appareils connectés à l'alimentation font office de nœuds, amplifiant le signal radio et donc le réseau. Plus on installe de tels dispositifs, plus l'effet positif est important. Un seul module Thread^®, entouré de nombreux appareils WLAN, ne peut pas exploiter pleinement ses capacités. C'est pourquoi les produits Thread^® doivent également être positionnés en tenant compte de leur portée.

La condition préalable est au moins un "Thread^® Border Router" (voir ci-dessous). Il peut être connecté sans fil au réseau IP via WLAN ou câble LAN, qui dessert également les ordinateurs, les smartphones, les téléviseurs intelligents et autres appareils domestiques. Des routeurs Border supplémentaires assurent une sécurité contre les défaillances, car ils se remplacent mutuellement en cas de défaillance d'un exemplaire actif.

Le Border-Router (en français: Routeur de bordure) relie le réseau maillé sans fil de produits Thread^® au réseau WLAN ou LAN domestique. En règle générale, il ne s'agit pas d'un appareil séparé. La fonction est intégrée dans d'autres appareils tels que le HomePod mini d'Apple, les modèles Echo d'Amazon ou la Smart TV de Samsung. Presque tous les écosystèmes compatibles Matter^® disposent d'appareils avec Border-outer intégré.

Pour "Matter^® over Wi-Fi^®", les mêmes règles s'appliquent que pour les autres WLAN : toute mesure qui garantit une bonne réception sur le smartphone ou l'ordinateur portable profite également aux appareils^® Matter. Les zones mortes sans fil peuvent être comblées avec des répéteurs WLAN ou des systèmes de maillage WLAN. Dans le cas de "Matter^® over Thread^®", les appareils installés peuvent eux-mêmes effectuer cette tâche. Chaque produit Thread^® (230 V) alimenté en courant sert d'amplificateur et transmet automatiquement les signaux radio reçus. Pour alimenter des zones éloignées de l'appartement, il suffit d'installer des lampes Thread^® supplémentaires, des connecteurs intermédiaires intelligents ("Smart Plugs"), des interrupteurs d'éclairage ou des modules encastrés sur le chemin.

Chaque produit Matter^® dispose d'un code d'installation individuel. Il est imprimé directement sur le boîtier en tant que symbole QR carré. Le code contient des informations sur l'application (éclairage, interrupteur, volets roulants, etc.) et pour une connexion sécurisée. Il est scanné avec l'application smartphone d'une plateforme compatible Matter^®. Le contrôleur Matter^® (voir ci-dessous) établit alors la connexion sécurisée et ajoute l'appareil à son réseau Matter^® crypté.

Pour des raisons de sécurité, chaque code est unique et lié au matériel des appareils Matter^®. Cela empêche tout accès non autorisé, car une connexion ne peut être établie qu'avec ce code. Les pirates informatiques potentiels ne disposent pas de ces données, ce qui exclut en grande partie les prises de contrôle hostiles. Mais cela signifie également que le code ne doit pas être perdu - car sans lui, l'appareil ne peut pas être configuré et ne peut pas être mis en service à nouveau après avoir été réinitialisé aux paramètres d'usine.

Le contrôleur est l'unité de commande centrale d'une installation Matter^®. Il met en service, gère et commande des appareils. La plupart du temps, une centrale Smarthome remplit cette tâche. Elle peut apparaître comme un hub séparé ou être intégrée dans d'autres appareils tels que des enceintes intelligentes ou des téléviseurs. Des contrôleurs purement logiciels sont également possibles. Ils fonctionnent comme serveur sur un ordinateur ou une application sur le smartphone. La fonction de contrôleur est généralement liée à une plateforme. Ainsi, les contrôleurs Apple ne conviennent que pour le contrôle dans l'écosystème Apple, les unités centrales Amazon exclusivement à Alexa, les contrôleurs Samsung à SmartThings, etc. Si plusieurs plates-formes doivent être exploitées en parallèle, au moins un contrôleur du système respectif est nécessaire. Cependant, un nombre illimité de contrôleurs peut être installé par plateforme. Pour le protocole Thread^®, un Border-Router est nécessaire. Cela signifie qu'un Border-Router a toujours besoin d'un contrôleur Matter^®, mais tous les contrôleurs Matter^® ne disposent pas nécessairement d'une fonctionnalité Border-Router.

Avec Amazon, Apple, Google et SmartThings (Samsung), quatre membres fondateurs de l'initiative Matter^® ont intégré la norme dans leurs systèmes Smarthome. Mais il y en a d'autres. Par exemple, les contrôleurs qui utilisent la technologie de Tuya prennent en charge la norme. Athom aux Pays-Bas a équipé sa plateforme Homey de cette fonctionnalité et les logiciels open source, de Home Assistant à ioBroker en passant par openHAB, sont également compatibles avec Matter^®. En outre, il existe des solutions professionnelles telles que les serveurs KNX^® de 1Home, Atios ou Hager et le système free@home de Busch-Jaeger.

Une fonction appelée Multi-Admin permet de contrôler plusieurs systèmes Matter^®. Les appareils déjà connectés à une plateforme peuvent être autorisés à être utilisés dans un autre écosystème. La plateforme de démarrage génère un nouveau code Matter^® unique. Ce code permet de se connecter au système cible. L'étape de validation peut être répétée plusieurs fois avec d'autres systèmes. Chaque produit certifié Matter^® doit prendre en charge au moins cinq connexions parallèles.

Le logo officiel avec symbole et inscription indique les appareils qui ont réussi une certification Matter^®. De tels composants peuvent être utilisés dans n'importe quel environnement Matter^® - à condition que les exigences techniques nécessaires soient respectées. Par exemple, pour les appareils avec "Matter^® over Thread^®", un Border-Router doit être installé.

Actuellement, l'offre couvre de nombreuses applications courantes telles que l'éclairage et l'ombrage, les capteurs (température, mouvement, consommation d'énergie, humidité de l'air, qualité de l'air) ainsi que la régulation du chauffage. À cela s'ajoutent des appareils électroménagers tels que des purificateurs d'air, des robots aspirateurs ou des réfrigérateurs. Cependant, les spécifications Matter^® continuent d'évoluer et de nouvelles catégories de produits sont régulièrement ajoutées, dernièrement par exemple les caméras avec Matter^® 1.5. Il faut du temps pour que ces innovations aboutissent à des produits commercialisables. Par conséquent, la gamme de produits réelle est en retard par rapport aux spécifications de la norme.

La certification officielle Matter^® garantit que les appareils sont conformes aux spécifications de la norme. Le code source du logiciel Matter^® étant librement accessible, n'importe qui peut développer des produits avec celui-ci, qu'ils soient finalement conformes aux normes ou non. Cela rend judicieuse la réalisation d'un examen indépendant du fabricant dans le cadre du processus de certification. La mise en service de produits non certifiés est en principe possible. Cependant, les contrôleurs Matter^® des grandes plates-formes signalent explicitement s'il s'agit d'un appareil non testé - ce qui signifie que l'intégration se fait aux risques et périls de l'utilisateur.

Les protocoles radio qui ne font pas partie de la norme Matter^® - ou les systèmes Smarthome qui ne sont pas eux-mêmes pris en charge - peuvent être connectés à Matter^® via un pont. Exemple célèbre : Philips Hue. Le système d'éclairage sans fil utilise Zigbee comme protocole radio, une technologie non prévue dans Matter^®. C'est pourquoi le fabricant Signify a développé son pont Hue pour en faire un pont Matter^®. Ainsi, le hub sans fil du système Hue transmet ses éclairages et accessoires, tels que les interrupteurs et les détecteurs de mouvement, aux systèmes Matter^®. Ils y sont disponibles tout comme les produits Matter^® connectés par WLAN ou Thread^®. Cette méthode fonctionne également avec d'autres protocoles tels que Bluetooth^®, EnOcean^® et Z-Wave ou avec des systèmes radio propriétaires du fabricant.

Les installations KNX^® et Matter^® peuvent être connectées de deux manières : par pont ou contrôleur. Dans le premier cas, un serveur ou une passerelle KNX^® prend en charge la tâche du pont Matter^®. Les appareils de l'installation KNX^® sont transmis aux plateformes Matter^® telles qu'Apple Home ou Amazon Alexa. Ils peuvent ensuite être contrôlés à distance, par exemple par commande vocale ou via l'application de l'écosystème concerné. Dans le deuxième cas, KNX^® prend le contrôle lui-même : le serveur sert alors de contrôleur et fait venir des appareils Matter^® dans l'installation KNX^® - un moyen de connecter par exemple des robots aspirateurs ou des composants radio qui utilisent Thread^® et WLAN.

Les inventeurs de Matter^® attachaient une grande importance à la protection contre les cyberattaques. "Security by Design" est un concept fondamental du standard. Les connexions au sein du réseau sont cryptées et protégées contre toute manipulation grâce à des certificats numériques. Chaque appareil se voit attribuer un identifiant unique, et les nouveaux utilisateurs doivent s'identifier numériquement avant d'accéder au réseau. La possibilité d'exécuter le système localement, sans connexion internet, renforce encore la sécurité. Cependant, les connexions Internet ne sont pas totalement exclues. Les plates-formes Matter^® et les fabricants d'appareils peuvent exploiter leurs propres clouds et y collecter des données utilisateur. La protection de ces informations incombe alors au fournisseur concerné.