Warum Thread derzeit Matters größtes Problem ist

Von Jennifer Pattison Tuohy, einer Smart-Home-Rezensentin, die seit 2013 vernetzte Geräte testet. Zuvor war sie Autorin für Wirecutter, Wired und BBC Science Focus.

Das Smart Home brauchte Matter, eine universelle Sprache für vernetzte Geräte, die es ihnen ermöglicht, miteinander zu kommunizieren, unabhängig davon, wer sie hergestellt hat. Aber brauchte es Thread? Für die meisten Anwendungsfälle verfügten wir bereits über zahlreiche drahtlose Protokolle – Zigbee für Beleuchtung, Z-Wave für Sicherheitssysteme, Bluetooth für die Näherungskontrolle von Geräten wie Schlössern und Wi-Fi für Anforderungen mit hoher Bandbreite wie Kameras. Wenn Matter eine sichere, einfache und lokale Möglichkeit zur Vereinheitlichung dieser Protokolle bereitgestellt hätte, wäre es heute vielleicht an einem besseren Ort.

Stattdessen entschied sich Matter für die Verwendung von Wi-Fi und Thread für die drahtlose Kommunikation, wobei andere Protokolle eine „Brücke“ in Matter herstellen mussten, was einen zusätzlichen Schritt seitens der Hersteller erforderte, für dessen Implementierung sich nur wenige entschieden haben. Warum also den relativ neuen Thread den bestehenden Optionen vorziehen?

Wahrscheinlich Politik. Zwei der größten Akteure bei der Verwirklichung von Matter – Apple und Google – waren bereits voll an Bord des Thread-Smart-Home-Zuges, als die Connectivity Standards Alliance (CSA), die Gruppe hinter Matter, gegründet wurde. (Thread wurde ursprünglich von Nest, vor Google, in den frühen 2010er Jahren entwickelt.) Außerdem basiert Thread auf Zigbee, und die CSA war früher die Zigbee Alliance.

Obwohl das Open-Source-Thread-Protokoll über überzeugende Funktionen verfügt (siehe Seitenleiste), musste seine Einführung als Teil der großen Veränderung, die Matter in unseren Smart Homes herbeizuführen versucht, besser werden.

Das Problem ist der aktuelle Zustand der Thread-Infrastruktur: insbesondere der Thread-Border-Router, die Thread-Geräte benötigen, um eine Verbindung zum Internet und anderen IP-basierten Netzwerken herzustellen. Es gibt immer noch relativ wenige Thread-Geräte zum Kauf, und einige Plattformen unterstützen das Protokoll nur halbherzig (vor allem Amazon), was den Kauf und die Einrichtung von Thread-basierten Geräten verwirrend und kompliziert macht.

Aber das übergeordnete Problem ist die Unfähigkeit der großen Plattformen, sich zusammenzureißen und sich darauf zu einigen, wie einer der größten Vorteile von Thread implementiert werden kann: ein gemeinsames Mesh-Netzwerk, dem jeder Grenzrouter eines beliebigen Herstellers beitreten kann, um Ihnen eine robuste, ausfallsichere Lösung zu bieten. sicheres, lokales Smart-Home-Netzwerk.

Dieser Fehler ist nicht rein technischer Natur; Es ist größtenteils politisch. Die CSA und die Thread Group, das Dachgremium des Protokolls, haben es den Plattformen und Geräteherstellern überlassen, herauszufinden, wie Sie dieses leistungsstarke neue Netzwerk in Ihrem Zuhause teilen können.

Die Thread-Spezifikation enthält eine Grundlage für das Hinzufügen eines Grenzrouters eines beliebigen Herstellers zu jedem Thread-Netzwerk, aber Jonathan Hui, Vizepräsident für Technologie bei Thread Group, sagt mir: „Thread spezifiziert derzeit kein Protokoll für den sicheren Austausch von Thread-Anmeldeinformationen zwischen verschiedenen Thread-Grenzen Router.“ Das bedeutet, dass sie nicht unbedingt alle in einem Netzwerk zusammenkommen. „Die Plattformen müssen sich noch auf eine standardisierte Methode zum Austausch von Thread-Anmeldeinformationen untereinander einigen.“Stefan Bauer-Schwan vom Smart-Home-Gerätehersteller Eve Systems erzählt es mir.

Dies verwandelt das, was ein offenes Netzwerk für IoT sein sollte, in eine weitere Chance für Walled Gardens und besondere Partnerschaften – genau die Situationen, die Matter angeblich verhindern soll.

Ein Grenzrouter ist ein wichtiger Bestandteil von Thread. Sie benötigen einen zusammen mit einem Matter-Controller, um Matter-over-Thread-Geräte in Ihrem Zuhause einzurichten. Im Gegensatz zu Matter-Controllern, bei denen es sich in der Regel um intelligente Lautsprecher oder Smart-Home-Hubs handelt, ist ein Border-Router nicht proprietär oder plattformspezifisch, und im Gegensatz zu herkömmlichen Bridges und Hubs muss es sich nicht um eine kleine weiße Box handeln, die an Ihrem Router hängt.

Das große Verkaufsargument eines Border-Routers besteht darin, dass er in jedes WLAN-Gerät mit ständiger Stromversorgung (z. B. Router, intelligente Lautsprecher, sogar einen Fernseher oder Kühlschrank) eingebaut werden kann und mit jedem Thread-Gerät unabhängig vom Hersteller funktioniert . Einige Matter-Controller können auch Thread-Grenzrouter sein, was die Situation noch verwirrender macht.

Matter ist ein neuer Standard, der von großen Akteuren im Smart Home – darunter Amazon, Apple, Google und Samsung – entwickelt wurde und den Kauf, die Einrichtung und die Nutzung von Smart Home-Geräten auf jeder Plattform erleichtern soll. Es basiert auf den drahtlosen Protokollen Wi-Fi und Thread und ist für den lokalen Einsatz in Ihrem Zuhause konzipiert.

Thread ist ein dediziertes drahtloses Smart-Home-Protokoll, das auf IPv6 basiert und zur Unterstützung der IOT-Geräte mit geringem Stromverbrauch, großer Reichweite und geringer Bandbreite entwickelt wurde, die das Smart Home ausmachen – Sensoren, Lichter, Schlösser, Thermostate usw. Es befasst sich mit drei Zu den größten Problemen im heutigen Smart Home gehören: Latenz (wenn das Einschalten Ihres Smart-Lichts länger dauert als das Betätigen eines Lichtschalters, werden Sie wütend), Ausfall (wenn Ihr Licht überhaupt nicht funktioniert, weil es ausgefallen ist). Konnektivität werden Sie noch wütender) und Akkulaufzeit.

Im Gegensatz zu älteren Smart-Home-Netzwerkprotokollen wie Zigbee und Z-Wave benötigt Thread keinen dedizierten Hub, um den Geräten die Kommunikation zu ermöglichen. Stattdessen kommunizieren die Geräte in einem Thread-Netzwerk direkt miteinander, wodurch die Latenz verringert wird.

Thread benötigt einen Thread-Border-Router, der ein Gerät zu einem Thread-Netzwerk hinzufügen und ihm die Kommunikation mit dem Internet und anderen Netzwerken ermöglichen kann. Viele Geräte können Grenzrouter sein (WLAN-Router, intelligente Lautsprecher und sogar einige Beleuchtungskörper), und Sie können mehrere Grenzrouter im selben Netzwerk haben, sodass wenn einer ausfällt, der andere die Lücke schließen und so den Ausfall verringern kann Wahrscheinlichkeit eines Scheiterns.

Grenzrouter sind herstellerunabhängig – jeder Grenzrouter kann jedes Thread-Gerät steuern – genau wie jeder WLAN-Router jedes WLAN-Gerät steuern kann. Und sobald Sie Ihr Thread-Gerät in Ihr Thread-Netzwerk integriert haben, kann es mit jeder Matter-Plattform verwendet werden.

Ich habe mehrere Border-Router in meinem Zuhause, darunter Eero-WLAN-Router, einen Echo-Smart-Lautsprecher der vierten Generation, einen SmartThings-Hub, ein Apple TV, einen HomePod Mini, zwei Nest Hubs und einige Nanoleaf-Lichtpaneele. Aber statt eines schönen, starken Thread-Netzwerks mit mehreren Ausfallsicherungen habe ich fünf, ja fünf, separate Thread-Netzwerke, die alle miteinander konkurrieren, um alle Thread-Geräte zu verschlingen, die ich zu meinem Netzwerk hinzufügen möchte. Und wenn sie einmal dort sind, können sie Thread-Geräte in den anderen Netzwerken nicht immer sehen oder mit ihnen kommunizieren, was mein Smart Home kaputt macht.

Ich habe mehrere Thread-Netzwerke, weil sich die wichtigsten Matter-Plattformen – Apple, Google, Amazon und Samsung – nicht alle darauf geeinigt haben, wer dieses große Netzwerk in Ihrem Zuhause besitzen darf. Stattdessen ist es genauso wahrscheinlich, dass ich jedes Mal, wenn ich ein neues Gerät bekomme, das ein Thread-Border-Router ist, ein eigenes Thread-Netzwerk aufbaut, als einem bereits vorhandenen beizutreten.

Dies macht Threads größtes Versprechen – dieses robuste, selbstheilende Shared-Mesh-Netzwerk – weitgehend zu Vaporware, es sei denn, Sie bleiben bei einem oder zwei Grenzroutern des Herstellers. Dies wird schwieriger, da immer mehr Geräte auf den Markt kommen, die als Grenzrouter fungieren können. Es ist nicht einmal möglich, intelligente Lautsprecher, Router, Fernseher und Kühlschränke vom selben Unternehmen zu kaufen.

Ein gemeinsames Netz ist die Grundlage von Thread. Es verfügt über viele Funktionen, aber der Schlüssel dazu ist die Möglichkeit, dass sich mehrere Thread-Border-Router zu einem einzigen Netzwerk zusammenschließen können. Dadurch entsteht ein stabiles, selbstheilendes Mesh-Netzwerk für alle Ihre Thread-betriebenen Schlösser, Lichter, Sensoren und Thermostate mit mehreren Ausfallsicherungen.

Sein „gemeinsamer“ Charakter sorgt für Redundanz und verbessert die Zuverlässigkeit – wenn ein Grenzrouter ausfällt, kann ein anderer die Lücke schließen, sodass Ihr Netzwerk weiter funktioniert. Außerdem bedeuten mehr Grenzrouter eine größere Reichweite für Ihr Netzwerk und weniger Latenz, da Geräte kürzere Pfade haben, sagt Hui von Thread Group.

Jedes Mal, wenn ich ein neues Gerät bekomme, das ein Thread-Border-Router ist, ist es genauso wahrscheinlich, dass es ein eigenes Thread-Netzwerk aufbaut, als sich einem bereits vorhandenen anzuschließen

Um dieses gemeinsame Netz zu bilden, müssen Grenzrouter die Spezifikation Thread 1.3.0 verwenden. Bis heute sind es die meisten. Apple hat mit iOS 16.5 Unterstützung hinzugefügt und seine HomePods und Thread-fähigen Apple TVs auf 1.3.0 gestellt. Alle Grenzrouter von Google sind auf 1.3.0, ebenso die verschiedenen Optionen von Samsung. Nanoleaf hat seine Border-Router-fähigen Beleuchtungspanels aktualisiert, um den Beitritt zu bestehenden Thread-Netzwerken zu unterstützen, und die Thread-fähigen Eero-WLAN-Router von Amazon sind auf 1.3.0.

(Amazons einziger Alexa-Grenzrouter – der intelligente Lautsprecher der vierten Generation Echo – ist immer noch auf 1.1. Amazon-Sprecher Connor Rice sagt, der Lautsprecher „unterstützt alle Thread 1.3.0-Funktionen, die für Matter-Geräte erforderlich sind.“ Aber der Echo ist kein Matter-Gerät ; es ist ein Matter-Controller und Matter erfordert keine Thread-Zertifizierung für Controller.)

Als nächstes müssen diese Grenzrouter ihre Anmeldeinformationen untereinander austauschen – ähnlich wie bei der Verwendung eines Passworts für den Beitritt zu einem Wi-Fi-Netzwerk. Um zu verhindern, dass dieser chaotische und riskante Prozess der Passwortfreigabe in die Hände der Benutzer gelangt, beschloss die Thread-Gruppe, Thread-Netzwerke selbstkonfigurierbar zu machen – das heißt, sie richten sich selbst ein.

Wenn nun ein neues Thread-Gerät oder ein Border-Router bei Ihnen zu Hause auftaucht, muss ihm irgendetwas die Zugangsdaten für das Netzwerk geben (außer der Eingabe eines 32-stelligen alphanumerischen Codes). Bei einem Thread-Gadget wie einem Stecker oder einer Glühbirne sollte es diese von jedem Telefon abrufen können, mit dem Sie es eingerichtet haben. Zu diesem Zweck haben Apple und Google Schlüsselbund-APIs für ihre Telefon-Betriebssysteme erstellt, über iOS für ein iPhone oder Google Play-Dienste für Android.

Wenn ein Thread-Border-Router jedoch dem Netzwerk beitreten möchte, kann er möglicherweise nicht auf diese Anmeldeinformationen zugreifen oder sich dagegen entscheiden. Da Grenzrouter keine Matter-Geräte sind, gibt Matter nicht an, wie er sich dem Netzwerk anschließt. Und weil die Thread Group den Herstellern und Plattformen nicht gesagt hat, wie sie mit diesem Händedruck umgehen sollen, müssen sie das untereinander klären.

Das bedeutet, dass Apple mit Samsung zusammenarbeiten muss; Amazon muss mit Google zusammenarbeiten; Google mit Samsung und so weiter. Während dies geschieht, ist es sehr langsam. Und der aktuelle Stand der Dinge ist, dass der Hersteller entscheiden kann, ob sein Grenzrouter dem Thread-Netzwerk des Konkurrenten beitritt oder ob er bei Ihnen zu Hause ein eigenes Netzwerk aufbaut.

Derzeit funktionieren Amazon-Grenzrouter nur in einem Netzwerk, das von ihren Geräten eingerichtet wird (einige Eero-WLAN-Router und Echo-Smart-Lautsprecher der vierten Generation) und verbinden sich nicht mit einem bestehenden Thread-Netzwerk und erlauben auch nicht, dass Geräte anderer Hersteller ihren Netzwerken beitreten .

Laut Rice von Amazon plant das Unternehmen, dieses Problem bald zu beheben: „Wir testen derzeit eine API mit Entwicklern für die gemeinsame Nutzung von Thread-Anmeldeinformationen, die es dem Gerätehersteller mit Zustimmung des Kunden ermöglichen wird, Thread-Anmeldeinformationen über einen Alexa Skill zu lesen“, so Rice sagt. Sobald es verfügbar ist, wird dieser Skill es den Echo-Smart-Lautsprechern von Amazon ermöglichen, sich bestehenden Netzwerken anzuschließen, und Grenzroutern anderer Hersteller die Verbindung zu einem Amazon Thread-Netzwerk ermöglichen.

Ähnlich verhält es sich mit Samsung SmartThings. Mark Benson, Leiter von SmartThings US, erzählt mir, dass die SmartThings-App die Thread-Netzwerkanmeldeinformationen eines SmartThings-Border-Routers im iOS- oder Android-Thread-Anmeldeinformationsspeicher speichert, dann können andere Border-Router-Apps diese Anmeldeinformationen theoretisch während ihres Einrichtungsprozesses lesen Treten Sie diesem Thread-Netzwerk bei. „Ob sie das tun oder nicht, bleibt jedem Grenzrouter-Hersteller überlassen“, sagt er.

Wenn Sie bereits ein Thread-Netzwerk eingerichtet haben und ein SmartThings-Gerät hinzufügen, das ein Thread-Border-Router ist, richtet es sein eigenes Netzwerk ein. „Wir testen weiterhin verschiedene Netzwerkkonfigurationen und die Interoperabilität zwischen Grenzroutern und möchten dies in Zukunft in Zusammenarbeit mit anderen in der Branche ermöglichen“, sagt Benson. „Um unseren Benutzern das bestmögliche Erlebnis zu bieten, haben wir heute ein neues SmartThings-Thread-Netzwerk eingerichtet.“

Erschwerend kommt hinzu, dass diese Android- und iOS-APIs zur Verwaltung von Thread-Anmeldeinformationen „derzeit nicht miteinander synchronisiert werden“, sagt Jonathan Hui von der Thread Group. Wie Ihr Thread-Netzwerk konfiguriert ist und welche Grenzrouter sich ihm anschließen können, hängt also davon ab, mit welchem ​​Telefon Sie es eingerichtet haben.

Ein Border-Router, den Sie mit iOS eingerichtet haben, kann die Router, die Sie mit Android eingerichtet haben, nicht sehen oder mit ihnen kommunizieren, es sei denn, Sie richten ihn zuerst mit iOS ein. Und das funktioniert nur, wenn die Plattform oder das Gerät sowohl über eine Android- als auch eine iOS-App verfügt.

Wenn Sie am Ende mehrere Thread-Netzwerke haben (oder wahrscheinlicher ist es), gibt es keine einfache Möglichkeit, diese zusammenzuführen, da die Thread-Spezifikation sonst keinen Pfad vorsieht.

Kevin Po, Gruppenproduktmanager bei Google, sagte mir, dass es zwar die Möglichkeit gebe, Netzwerkkonfigurationen „über Funk“ zu ändern, dies jedoch nicht einfach sei. „Die Thread Group arbeitet mit der Branche an Best Practices, um zu ermitteln, wann ein bestimmtes Netzwerk seine Konfiguration ändern sollte, und um Benutzern dies einfach und ohne Unterbrechung ihrer bestehenden Konfiguration zu ermöglichen“, sagte er.

Wie Ihr Thread-Netzwerk konfiguriert ist und welche Grenzrouter ihm beitreten können, hängt davon ab, mit welchem ​​Telefon Sie es eingerichtet haben.

Die beiden Plattformen, die derzeit am besten aufgestellt sind, sind Google und Apple. Es hilft, dass sie die Betriebssysteme kontrollieren, auf denen die Anmeldeinformationen geteilt werden, und dass sie Thread bereits seit einigen Jahren in ihren Produkten verwenden.

Googles Po sagt mir, dass „Thread-Grenzrouter von Apple und Google das gleiche Thread-Netzwerk teilen können, indem sie die Thread-Netzwerk-APIs von iOS nutzen.“ Sie könnten also einen Google Nest Hub Max und ein Apple TV einem einzigen Thread-Netzwerk beitreten, wenn Sie beide mit einem iOS-Gerät einrichten.

Dies gilt jedoch nicht umgekehrt, da ein Android-Telefon nicht auf den iOS-Schlüsselbund zugreifen kann und es keine Android-App gibt, die einen HomePod oder Apple TV einrichtet (und dies wahrscheinlich auch nie tun wird).

Wenn Sie sowohl iOS als auch Android verwenden, kann Google Home laut Hui Thread-Anmeldeinformationen auf Ihren Geräten synchronisieren und auf beiden Plattformen auffüllen, sodass neue Thread-Geräte unabhängig vom Betriebssystem, auf dem sie eingerichtet wurden, dem gleichen Netzwerk beitreten können. Eves Bauer-Schwan geht in diesem hervorragenden Interview mit Frank-Oliver Grün näher darauf ein.

Wenn Sie also alle HomePods und Apple TVs und Google Nest-Geräte haben, die auf iOS eingerichtet wurden, oder alle SmartThings-Hubs oder alle Grenzrouter von Amazon, erhalten Sie möglicherweise ein robustes Thread-Netzwerk, aber das ist noch nicht einfach möglich .

Mehrere Thread-Netzwerke ermöglichen es Geräten nicht, sich gegenseitig für eine bessere Konnektivität zu nutzen

Es ist erwähnenswert, dass mehrere Thread-Netzwerke nicht unbedingt ein Problem darstellen und es – theoretisch – möglich ist, dass separate Thread-Netzwerke über ein anderes IP-basiertes Netzwerk miteinander kommunizieren. Wenn Sie jedoch kein gemeinsames Mesh für alle Ihre Grenzrouter haben, wird der größte Vorteil von Thread zunichte gemacht. „Geräte in verschiedenen Thread-Netzwerken sind nicht Teil desselben Meshes und können sich daher nicht gegenseitig für die Konnektivität nutzen“, sagt Hui. „Dadurch würden sie nicht von den Vorteilen eines stärkeren Mesh-Netzwerks profitieren.“

Er weist jedoch darauf hin, dass „dies für die meisten Benutzer angesichts der inhärenten Reichweite und Reaktionsfähigkeit von Thread möglicherweise nie ein Problem darstellt.“ Der Idealzustand ist jedoch ein einziges großes Mesh-Netzwerk, in dem sich alle Grenzrouter gegenseitig unterstützen. Es wird nicht empfohlen, nur einen Grenzrouter zu betreiben, denn wenn jemand ihn aussteckt, wird Ihr Netzwerk ausfallen, genau wie bei Zigbee- und Z-Wave-Netzen.

Die Lösung besteht darin, dass die Plattformen und Hersteller eine Möglichkeit benötigen, Thread-Netzwerkanmeldeinformationen über ihre Plattformen und Geräte hinweg zu teilen, einen Industriestandard für die sichere Erstellung eines einzigen Thread-Netzwerks innerhalb des Hauses.

Anhand meiner Interviews für diesen Artikel arbeiten eindeutig alle daran. Aber das haben mir auch die meisten von ihnen im Jahr 2022 beim Matter-Launch-Event erzählt. Wir sind jetzt neun Monate in Matter und dieses Problem besteht immer noch und es wird immer größer, da immer mehr Thread-Geräte auf den Markt kommen und mehr Leute in Grenzrouter investieren, um diese Geräte einzurichten.

Die CSA und die Thread Group müssen sich gemeinsam stark machen und entweder „der Branche“ mitteilen, dass sie sich in dieser Sache zusammenschließen muss, oder einen klaren Weg für die Umsetzung vorgeben. Weil der Kampf zwischen der grünen Blase, der blauen und der Blasenplattform auf unseren Handys schon schlimm genug ist – wir brauchen ihn zu Hause nicht.

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