2023/07/19 @ Nature Matter Kaigi Matter を Remo nano ではじめよう

⾃⼰紹介 - ⽥井 秀昭 - ハードウェア + メディアテクノロジーを楽しんでいる⼈ - Arduino / 回路 -> 光‧⾳‧ロボティクス‧ウェアラブル - Nature SWE (FW) <- Rhizomatiks HW <- 電機メーカー HW - HP / GitHub / Twitter

#NatureMatter

Matter の概要を理解して Matter を Nature Remo nano ではじめましょう！

1. Matter ってなに？ 2. Matter のシンプルで統⼀された設定 3. Matter の相互運⽤性を実現するシステム 4. Matter と IR の Bridge を実現するシステム 5. Matter をはじめよう！

1. Matter ってなに？ 2. Matter のシンプルで統⼀された設定 3. Matter の相互運⽤性を実現するシステム 4. Matter と IR の Bridge を実現するシステム 5. Matter をはじめよう！

スマートホームを実現したい！でも… メーカーごとに通信⽅式も設定⽅法もアプリもバラバラ…つらい… 出典: https://csa-iot.org/newsroom/all-about-choice-multi-admin-in-matter-gives-users-more-flexibility-and-unlocks-smart-home-innovation/

スマートホームのつらみを Matter が解決してくれるかも 様々な通信⽅式を意識せず、統⼀されたシンプルな設定⽅法で、ひとつのアプリに集約！ 出典: https://csa-iot.org/newsroom/all-about-choice-multi-admin-in-matter-gives-users-more-flexibility-and-unlocks-smart-home-innovation/

スマートホームのつらみを Matter が解決してくれるかも WiFi‧Thread‧ZigBee… 様々な通信⽅式を Matter でまとめて制御！ 出典:https://docs.espressif.com/projects/esp-matter/en/main/esp32/introduction.html

No content

Nature Remo nano: 世界初の Matter-IR Bridge 2023/07/04 に、世界初の Matter-IR Bridge である Nature Remo nano が発売！ (3,980円)

Matter で Nature Remo nano が実現すること Matter を介して、様々な⾚外線操作の家電を動かすことが可能に！

Matter でお⼿軽に遊べるデバイスが 3,980 円で ⼿に⼊るなんて、最⾼ですね？

1. Matter ってなに？ 2. Matter のシンプルで統⼀された設定 3. Matter の相互運⽤性を実現するシステム 4. Matter と IR の Bridge を実現するシステム 5. Matter をはじめよう！

Matter のシンプルな設定は どうやって実現されてるの？

Matter でデバイスをコミッショニング (ペアリング) する - Commissionee の電源を⼊れてアドバ タイズを⾶ばす (コミッショニング可能 な状態にする) - Commissioner に QR コードや Manual Pairing Code を読み込ませる - コミッショニング開始 → Done！ Commissionee Nature Remo nano Commissioner Apple HomePod, Google Nest 等のスマートスピーカー など Manual Pairing Code Nature Remo nano の背⾯に 印字されている 11 桁の数字 出典: Nature Remo nanoに登録した家電をホームアプリに追加する（ Matter連携する）

コミッショニングの⽬的 - Commissioner が Commissionee を Node として Fabric に追加する⼿順 - 正当な Matter 対応品かどうか、デバイ ス認証を⾏う - Fabric と呼ばれる Matter の通信を⾏う ためのネットワークを形成する Node Matter 上での Nature Remo nano の こと Fabric Commissioner と Commissionee と の間に形成される Matter 通信可能な ネットワーク 出典: https://developer.nordicsemi.com/nRF_Connect_SDK/doc/latest/nrf/protocols/matter/overview/commissioning.html

コミッショニングの流れ (BLE‧WiFi の例) - Commissionee がアドバタイズ開始 - Commissioner に QR / Manual Pairing Code を渡す - ↑ の内部にある Discriminator を使っ てアドバタイズからデバイスを発⾒ - ↑ の内部にある Passcode を使って PASE Session を確⽴する PASE Passcode-Authenticated Session Establishment (BLE) BLE WiFi 出典: https://developer.nordicsemi.com/nRF_Connect_SDK/doc/latest/nrf/protocols/matter/overview/commissioning.html

QR Code Manual Paring Code 概要 Payload Version 必須 (3 bit) 必須 (1 bit) バージョン Vendor ID / Product ID 必須 任意 デバイスの追加情報を取得するために使⽤する Custom Flow 必須 不要 Commissioning 時に必要な追加ステップの指⽰を⾏う Discovery Capabilities Bitmask 必須 任意 Device Discovery 時に利⽤可能な⽅法を⽰すビットマスク Discriminator 必須 (16 bit) 必須 (上位 4 bit) Device Discovery 時の区別に使⽤する Device 固有の値 (Advertising Packet と⼀致する必要がある) Passcode 必須 必須 Commissioning 時の暗号化通信 (PASE) 確⽴⽤ の Device 固有の secret (8 桁⼗進数 / 27 bit で動的 or 静的) TLV Data 任意 任意 任意の追加のデータ Onboarding Payload (QR Code, Manual Pairing Code)

コミッショニングの流れ (BLE‧WiFi の例: PASE) - デバイスの情報を取得 - DAC‧CD の検証 (Matter 認証) - NOC のインストール - Operational Network (WiFi) の設定 - デバイスが DNS-SD を開始 (WiFi 上で のアドバタイズ) DAC Device Attestation Certificate CD Certification Declaration NOC Node Operational Certificate DNS-SD DNS-Based Service Discovery BLE WiFi 出典: https://developer.nordicsemi.com/nRF_Connect_SDK/doc/latest/nrf/protocols/matter/overview/commissioning.html

- DNS-SD から WiFi 上で再度デバイスを 発⾒する - NOC を利⽤して WiFi 上で CASE Session が確⽴される - コミッショニング Complete！ CASE Certificate Authenticated Session Establishment BLE WiFi コミッショニングの流れ (BLE‧WiFi の例: CASE) 出典: https://developer.nordicsemi.com/nRF_Connect_SDK/doc/latest/nrf/protocols/matter/overview/commissioning.html

1. Matter ってなに？ 2. Matter のシンプルで統⼀された設定 3. Matter の相互運⽤性を実現するシステム 4. Matter と IR の Bridge を実現するシステム 5. Matter をはじめよう！

Matter の相互運⽤性 (Interoperability) は どうやって実現されてるの？

Matter のアーキテクチャ - Matter は Open Source な SDK として 提供されている - WiFi‧Ethernet‧Thread をサポートし IPv6 Transoprt 上で MRP を使⽤して通 信が⾏われる - 設定時には BLE 上で BTP を使⽤した通 信も⾏われる MRP Message Reliability Protocol: デバイ ス制御に使⽤。再送制御‧到達確認‧ 重複排除を UDP ベースで実現 BTP Bluetooth Transport Protocol: 設定 時のみ使⽤。Segmentation / Reassembly 対応 出典: https://developers.home.google.com/matter/primer?hl=ja

Matter の基本的な構成要素 (Node, Endpoint) - コミッショニングにより、Commissionee が Node として Matter の Fabric に追加される - Node は Endpoint の集合で構成される - 各 Endpoint には Device Type List がある Node Matter 上の Nature Remo nano Endpoint Remo nano に登録された家電など ex.) 照明、エアコンなど Device Type Endpoint の家電の種類 ex.) OnOff Light, Thermostat など 出典: https://developers.home.google.com/matter/primer/device-data-model?hl=ja

Matter の基本的な構成要素 (Endpoint, Cluster) - Endpoint 0 は全ての Node で必 須の情報を持つ Root Node - Endpoint は Cluster (個別の機 能) の組み合わせで構成される Cluster 各家電が持つ機能 ex.) OnOff, Thermostat など 調光可能な照明 (Endpoint) - OnOff - Level Control ⾊温度も調整可能な照明 - OnOff - Level Control - Color Control 出典: https://developers.home.google.com/matter/primer/device-data-model?hl=ja

Matter の基本的な構成要素 (Attribute, Command) - Cluster は Attribute (変数) と Command (操作) を持つ - Attribute を制御することで家電 を操作する - Attribute は直接 Read/Write する か、Command を介して操作する Attribute Cluster が持つデータ ex.) OnOff の状態など Command Attribute を良い感じに操作 する指令 ex.) Toggle (OnOff Cluster) など 出典: https://developers.home.google.com/matter/primer/device-data-model?hl=ja

余談) Cluster のいろいろな活⽤⽅法 Basic Information Node の基本的な情報を管理する ex.) Vendor Name/ID、Product Name/ID、各種 Version など Bridged Device Basic Information Basic Information と同様の情報を Bridged Device で管理する General Commissioning Commissioning に関連する汎⽤的な機能を提供する ex.) ArmFailSafe, CommissioningComplete など Network Commissioning Wi-Fi/Ethernet/Thread での Commissioning のインタフェースを提供する ex.) ScanNetworks, AddOrUpdateWiFiNetworks, ConnectNetwork など Administrator Commissioning Commissioning 可能な状態にするためのインタフェースを提供する ex.) OpenCommissioningWindow など Node Operational Credentials NOC (Node Operational Credentials) の追加や削除を管理する ex.) AttestationRequest, AddNOC, RemoveFabric など 家電としての機能だけでなく、さまざまな場⾯で Cluster が活⽤されている

1. Matter ってなに？ 2. Matter のシンプルで統⼀された設定 3. Matter の相互運⽤性を実現するシステム 4. Matter と IR の Bridge を実現するシステム 5. Matter をはじめよう！

Remo nano の IR-Matter Bridge って どうなってんの？

Remo nano は Aggregator Device Type (Bridge) Matter が直接サポートしていないデバイスを Matter と Bridge するための Device Type 出典: Matter-1.0-Core-Specification Section 9.12.4.1 ※こちらの図は Zigbee の例であり Remo nano とは異なります

Remo nano は Matter と IR の Bridge Remo nano は IR (⾚外線) デバイスと Matter の Bridge なので Matter に直接対応していない IR デバイスを Matter で操作できるようになる

Remo nano は Matter と IR の Bridge Remo nano IR 家電 ⾚外線 出典: Matter-1.0-Core-Specification Section 9.12.1

Aggregator Device Type (Bridge) の Endpoint の構成 - EP1 は Aggregator (Bridge) に必須な Endpoint - EP1 の PartsList に全ての Bridged Device の Endpoint の情報を持っている - 左図では EP 11-13 が Bridge された Non-Matter な IR 家電を表す Endpoint となる (Bridged Device) - Bridged Device の Device Type List に は Bridged Node が追加される ex.) 照明 ex.) エアコン ex.) テレビ 出典: Matter-1.0-Core-Specification Section 9.12.2

1. Matter ってなに？ 2. Matter のシンプルで統⼀された設定 3. Matter の相互運⽤性を実現するシステム 4. Matter と IR の Bridge を実現するシステム 5. Matter をはじめよう！

さあ Matter をはじめよう！

Nature Remo nano を買う

スマートスピーカーと Matter 連携する (例: Apple Homepod)

物⾜りないですか？じゃあ…

コマンドラインから Remo nano を操作する！ Remo nano で Matter をはじめよう！

⾃作コントローラから Remo nano を操作する！ Matter でオレオレ Remo nano Dash ボタンを作ろう！

お役⽴ちドキュメント集 - Matter のすべてを知りたい - Matter の仕様書のダウンロード - Matter の SDK をビルドする - Matter の概要をつかみたい - Google Matter ⼊⾨ガイド - Nordic の Matter Protocol 解説 - Nature Engineering Blog - Matterのデバイス認証 - Androidが勝⼿にMatterを検出しちゃうのどうしたらいいの？ - Matter における TLV エンコーディング - Matter の Cluster についての紹介 - Matterでやりたかったけどできなかったこと - Nature 開発者コミュニティもありますよ！ - Nature 開発者コミュニティをはじめました

ありがとうございました！ Matter を楽しみましょう！