Matter, open source connectivity standard for smart home and io t 2021.07.09 sponsored by aqara korea

Copyright 2021, Hakyong KIM, All rights reserved.
발표자 :
◼ 現) DBI 연구소 & IoT전략연구소 대표
◼ 現) 산자부, 국토부, 행안부, 서울시 자문위원
◼ 前) 순천향대학교 및 부산대학교 교수 (‘14~’20)
◼ 前) 삼성물산 Creative Director 자문 (‘19~’20)
◼ 前) LG유플러스 M2M사업담당 부장 (’09~’14)
◼ 前) 삼성SDS 신사업추진센터 차장 (‘03~’09)
김학용 공학박사/작가/칼럼니스트

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스마트홈/IoT 시장이 활성화되지 않은 이유
◆ 디바이스 중심의 개별적인 플랫폼 운영 → 산업 생태계 조성에 실패
▪ 가전 제조사들은 경쟁 제조사 제품을 자신들의 플랫폼에 연동해 주지 않음
→ 서로 다른 브랜드 제품을 함께 사용할 수 없는 불편함
▪ 3rd Party 제조사들은 플랫폼 사업자별로 여러 버전의 제품 개발 및 유지보수
→ 추가적인 개발 비용, 시간, 디바이스 가격 상승
Dev.S1 Dev.S2 Dev.S3 Dev.S4 A1.4SL A2.4SL A3.4SL Dev.L1 Dev.L2 Dev.L3 Dev.L4
플랫폼 연동을 통해
여러 서비스 플랫폼 지원
삼성 LG
3rd Party

스마트홈/IoT 연동을 위한 다양한 표준이 개발됨
2016.2
2016.10
2014.7
2013.12
2014.7
2014.9
2012.7
2019.12
2021.5 & 2021.12
IoT Strategy Labs, iotstlabs@gmail.com

개방형 스마트홈/IoT 표준 Matter 론칭
◆ Open-Source Connectivity Standard for Smart Home and IoT
▪ 2019년 12월에 Zigbee Alliance를 중심으로 추진되던 Project CHIP이 개명한 것
– Zigbee Alliance도 CSA(Connectivity Standard Alliance)로 이름을 바꾸며
지그비를 넘어 다양한 연결 표준의 주도권을 가져가고자 함
▪ Wi-Fi, Thread, ZigBee, BLE 등 다양한 통신 프로토콜 지원
– Zigbee/Thread : 저속 통신용 어플리케이션
– Wi-Fi, Ethernet : 고속 통신이 필요한 응용
– LoRa 및 Amazon의 Sidewalk도 지원할 수 있음
▪ 사용자 및 디바이스 개발사 관점에서 디바이스 설정,
운용, 상호 연동의 문제를 해결을 통한
서비스 생태계 확대가 목적

Matter의 주요 특징
◆ Foundation for Connected Things
Simplicity
Easy to purchase and use
Interoperability
Devices from multiple brands
Work natively together
Reliability
Consistent and responsive local
connectivity
Security
Robust and streamlined for
sevelopers and users

사용자 친화적인 표준
◆ 서비스 플랫폼 지원 여부에 상관없이 디바이스 구매 및 이용 가능
▪ 그동안은 자신이 이용하는 서비스 플랫폼을 지원하는 디바이스를 구매해야만
음성 제어나 연동에 의한 자동화 기능을 이용할 수 있었음
→ Matter-Certified 제품만 사면 대부분의 플랫폼에서 이용 가능

사용자 친화적인 표준
◆ 스마트폰에 다양한 앱을 설치해야만 했음
▪ 그동안은 디바이스 제조사별 앱들은 물론 다양한 서비스 플랫폼 사업자들의 앱까지
설치해야만 했음 → 주로 사용하는 서비스 플랫폼 사업자 앱만 설치하면 됨
아이폰 이용자 예시
서비스 사업자용 앱 디바이스 제조사용 앱

사용자 친화적인 표준 (Multi-Dwelling)
◆ 주택 소유자나 임대 사업자는 물론 세입자들에게도 편리한 표준
▪ Matter-Certified 제품을 이용하면 기존 스마트홈/빌딩의 유지 보수가 용이해짐
▪ 빌트인된 시스템과 세입자 소유의 제품이 서로 연동되지 않음으로써 발생하는
불편함을 해결할 수 있게 됨

Multi-Admin 특성
◆ 특정 디바이스를 여러 앱과 에코시스템에 동시에 연결해서 사용 가능
▪ 여러 가족 구성원들이 자신의 선호하는 에코시스템에 개별적으로 연결해서 이용
▪ 제어 계층을 설정해서 사용자별로 디바이스 제어 권한을 차등화시킬 수 있음
손님
주인

OCF와 Matter의 차이
◆ Matter는 Multi-Admin 특성을 이용해 Cloud-to-Cloud 동작 모델 대체
▪ 디바이스를 동시에 여러 서비스 플랫폼에 연동해서 이용하는 것이 가능
▪ Matter는 개별 플랫폼 사업자의 서비스 생태계 구축을 위한 기존 노력을 인정
C2C
애플 구글
D2C
D2D
OFC의 동작 모델
애플 구글
D2C
D2D
Matter의 동작 모델
Dev.A1 Dev.A2 Dev.G1 Dev.G2 Dev.A1 Dev.A2 Dev.G1 Dev.G2
Matter
X

디바이스 제조사 친화적인 표준
◆ Matter 표준만 지원하면 대부분의 서비스 플랫폼에서 이용 가능
▪ 다양한 서비스 플랫폼을 지원하기 위한 디바이스를 개발하는데 필요한 시간, 비용,
노력 등을 절감할 수 있음 → 심지어는 자체 앱마저 개발하지 않아도 됨
▪ 디바이스에 대한 통제권, 디바이스 기반의 데이터 및 서비스 제공에 한계

서비스 플랫폼 사업자 친화적인 표준
◆ 디바이스보다 서비스를 중심으로 스마트홈/빌딩 생태계 조성 가능
▪ 자사 플랫폼에서 매터 표준만 지원하면 디바이스 라인업 문제는 해결됨
→ 디바이스 확보 이슈가 디바이스에서 생성되는 데이터의 활용 이슈로 전환됨
▪ 디바이스를 편리하고 효율적으로 이용할 수 있도록 하는 서비스 및 인터페이스 기술,
그리고 디바이스 기반의 서비스 생태계 조성에 집중할 수 있게 됨

Integrate with Matter via Apple HomeKit
◆ Apple은 WWDC 2021에서 Matter 지원을 발표
▪ HomeKit에 존재하던 HAP 프레임웍과 같은 레벨로 Matter 프레임워크 지원
▪ Home 앱 외에 HomeKit 프레임웍을 지원하는 앱 허용
▪ 2021년 가을에 발표될 iOS15에 Matter 포함 예정
※ HAP : HomeKit Accessory Protocol

Integrate with Matter via Google
◆ Google은 Google I/O 2021에서 Matter 지원을 발표
▪ 기존의 다양한 스마트 스피커/디스플레이, Nest 제품들에서 Matter 지원 예정

Matter Protocol Stack
◆ Matter는 IP 기반의 응용 계층 IoT 통합 표준
▪ IP 기반 → 디바이스들이 IP를 이용해서 다른 디바이스와 연결됨
– 기존에 IP를 이용하지 않는 ZigBee 장치들은 Bridge 장치를 필요로 함
▪ 통신 프로토콜 별도 용도가 구분됨
– 데이터 통신 : Wi-Fi, Thread, Zigbee via Bridge 등
– Provisioning : Bluetooth, QR code, NFC 등

IP 기반 연동 표준
◆ 개별 디바이스를 구분하기 위해 IPv6를 이용
▪ 통신 속도가 낮은 Thread, ZigBee, BLE 등에서는 6LoWPAN 이용

Zigbee vs. Thread
◆ Zigbee and Thread Protocol Layering
▪ Thread는 개별 디바이스가 IP를 지원하지만 Zigbee는 Gateway만 지원
▪ 따라서, Matter에서는 Zigbee 대신에 IP를 지원하는 Thread와 Wi-Fi를 이용
– ZigBee에서의 IP 지원에 대한 구체적인 내용은 확인 필요
– 802.15.4 MAC/PHY가 동일하므로 소프트웨어 업데이트를 통해 ZigBee 대신
Thread를 이용할 수도 있음

Matter 디바이스의 연결
◆ 기존에 Thread, HomeKit, Alexa 등에서 사용하던 방법 수용
▪ 컨트롤러는 와이파이를 이용해서 와이파이 공유기에 연결됨
▪ 컨트롤러는 BLE, QR, NFC를 이용해 디바이스를 Commission → 와이파이에 연결
1
2
3

Matter 디바이스의 연결
◆ 컨트롤러와 브리지들은 다른 프로토콜에 대한 링크를 생성할 수 있음
▪ ZigBee, Thread 디바이스들은 Border Router를 통해 IP 네트워크에 연결

Matter Data Model
Endpoint
Cluster
Cluster Cluster
Attribute
Attribute Attribute
Write
Read Report
◆ Endpoint, Cluster, Attribute 형태로 구성
▪ OCF의 CRUND와 달리 Read, Write, Report의 3개의 Attribute만 사용

Matter Data Model
◆ Attribute
▪ Read, Write, Report의 작업을 통해 해당 클러스터의 상태를 나타냄
– 밝기 클러스터는 밝기를 읽고 제어하는 어트리뷰트(속성)을 가질 수 있음
– 전원 클러스터는 Report(보고)를 사용하도록 설정하여 조명이 켜지거나 꺼질
때마다 알림을 받도록 할 수 있음
◆ Endpoint (조명)
▪ 논리적으로 분리된 액세서리의 기능, 정보용과 기본 기능용 두 가지 기능만 존재
– 정보용 : 디바이스 이름, 제조사, 모델명 등
– 기본 기능용 : 조명, 도어락, 플러그 등
▪ 여러 개의 클러스터가 포함될 수 있음
◆ Cluster
▪ 해당 엔드포인트의 특정한 기능을 나타냄
▪ 라이트(조명)의 경우, 밝기, 색상, 전원을 위한 클러스터가 존재할 수 있음
▪ 하나 이상의 어트리뷰트를 포함할 수 있음

기존 디바이스의 Matter 지원
◆ 디바이스 제조사의 정책에 따라 달라짐
▪ Google은 Google I/O 2021에서 적극적으로 Matter 지원 공표
– 주요 Nest 디바이스, 스마트 스피커, 스마트 디스플레이의 펌웨어 업데이트 예정
▪ 스마트 램프 제조사인 Signify는 브랜드에 따라 다른 입장
– Philips Hue에 대해서는 펌웨어 업데이트 예정
– WiZ bulb에 대해서는 기존 제품은 미지원, 신제품은 지원
▪ 이 외에도 Aqara, Eve, Nanoleaf, Schneider Electric, SPYR도 Matter 지원 예정
WiZ (미지원) Hue (지원)

Matter의 론칭 의미
◆ Matter의 한계
▪ 삼성전자 외에 대형 가전제조사의 참여 여부 불분명 (‘21.5)
– 실제로 삼성전자가 아닌 SmartThings가 이사회 멤버로 참여
– 대형 가전 및 웨어러블 디바이스에 대한 데이터 모델이 부재
▪ 가장 많은 연동 디바이스 및 응용 서비스를 보유한 아마존의 소극적인 태도
◆ 스마트홈/IoT 시장 주도권 : 이통사, 가전사 → 서비스 사업자로 이동
▪ 기존 이통사 중심의 OneM2M, 가전제조사 중심의 OCF가 지지부진
▪ 음성인식 기반으로 자체 스마트홈/IoT 생태계를 확장해온 서비스 사업자가 주도
– Amazon, Google, Apple, Samsung 등 180여 사업자가 참여
▪ 서비스 사업자들의 사용자 확보 전쟁 본격화 예상
– Google과 Apple은 서비스 생태계 확대를 위해 적극적으로 Matter 지원
▪ 디바이스 제조사의 영향력 축소

Members of the Matter Board
◆ 21개 이사회 멤버와 161개 참여 기업

Matter Timeline
◆ Certification and Testing
▪ 진행 상황
2021년 말에 공식적인 인증 프로그램을 론칭하는 것을 목표로 진행 중
▪ Tooling and Infrastructure
모든 멤버들이 쉽게 접근하고 무료로 이용. 기업의 테스트 프로세스에 쉽게 통합할
수 있도록 자동화와 테스터빌리티를 염두에 두고 디자인
▪ 테스트 이벤트
3월부터 테스트 이벤트 시리즈가 시작되었으며 9월까지 계속될 예정임
수십 개의 디바이스 제조사와 칩 벤더들이 적극 참여 중

For more information, please visit
• IoT Strategy Labs Homepage http://weshare.kr
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• 김학용 블로그 : http://blog.naver.com/honest72
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