MatterはIPベースの標準であり、すべてのMatter通信はIPv6を介して行われます。
ただし、デバイスはそのIPv6トラフィックを伝送するために異なるリンク層トランスポートを使用できます。選択するトランスポートは、デバイスの電力要件、帯域幅のニーズ、およびスマートホームネットワーク全体への適合性によって決まります。

このトピックでは、Matterがサポートする4つのトランスポート技術、それらが実際にどのように使用されるか、およびこれらのトランスポートがNordicハードウェアとnRF Connect SDKにどのようにマッピングされるかを学習します。

nRF Connect SDKのほとんどのMatterサンプルは、選択するハードウェアバリアントに応じて、ThreadまたはWi‑Fi用にビルドできます。Bluetooth LEは両方のコミッショニング時に使用されます。

Thread

Threadは、小型でリソースに制約のあるIoTデバイス向けに設計された、低消費電力のIPv6ベースメッシュネットワークプロトコルです。通常、センサー、アクチュエーター、および効率的に動作し、場合によってはバッテリー電源で動作する必要があるその他のデバイスに使用されます。

主な特徴:

• IEEE 802.15.4上に構築
• ルーティングと自己修復機能を備えたメッシュネットワーク
• 低消費電力に最適化
• 小型で低帯域幅のデバイスに最適

nRF Connect SDKは、OpenThreadをnRF 802.15.4無線ドライバーと統合しており、nRF Connect SDKのすべてのMatterサンプルがThreadをサポートしています。

Wi-Fi

Wi‑Fiは、既存のWi‑Fiインフラストラクチャを使用して、高スループットと直接的なIPv6接続を提供します。通常、より高い帯域幅を必要とする、または頻繁に通信するデバイスで使用されます。

主な特徴:

• 高データレート
• 従来は電源駆動デバイスに使用
• 接続に家庭のWi‑Fiアクセスポイントを使用

Wi‑Fiは、アイドル時およびアクティブ時の消費電力が高いため、従来は常時電源供給製品に関連付けられてきました。Wi‑Fi 6は電力効率を向上させる機能を導入していますが、現在のMatter over Wi‑FiはDTIMベースの低消費電力モードに主に依存しており、Wi‑Fi Matterデバイスは依然として主にバッテリ駆動型よりも電源供給型製品に最も適しています。

nRF Connect SDKは、Zephyr Wi‑FiスタックをnRF7002 Wi‑Fi 6コンパニオンIC用のNordicドライバーと統合しており、nRF Connect SDKのほとんどのMatterサンプルはMatter over Wi‑Fi用にビルドできます。

Bluetooth LE

Matterは、運用通信ではなく、コミッショニング中にBluetooth LEを使用します。

Bluetooth LEは以下の用途に使用されます:

• デバイスの検出
• セットアップパスコードを使用した安全なPASEセッションの確立
• ThreadまたはWi‑Fi認証情報の安全な受け渡し

オンボーディング情報(QRコードや手動ペアリングコードなど)は、Bluetooth LEを介して交換されません。これは、QRコードのスキャン、手動ペアリングコードの入力、またはNFCの使用など、コミッショナーによってBluetooth以外の通信手段にて取得されます。

nRF Connect SDKでは、Bluetooth LEサポートは、Zephyr BluetoothホストスタックとSoftDevice Controllerを通じて提供されます。Multiprotocol Service Layer(MPSL)により、Bluetooth LEは同じ無線上でThreadと同時に実行できるため、ThreadベースのMatterデバイスのコミッショニングに必要です。

コミッショニングに加えて、nRF Connect SDKは、ファームウェア・オーバー・ジ・エア(FOTA)などのBluetooth LEを介したデバイスファームウェアアップデート(DFU)もサポートしています。Matter自体はコミッショニングにのみBluetooth LEを必要としますが、nRF Connect SDKで提供される多くのMatterサンプルでBluetooth LE DFUが有効になっています。この機能については、コースの後半で説明します。

Ethernet

EthernetもMatter仕様で承認されたトランスポートですが、ハブスタイルまたは常時接続デバイスでより一般的です。

主な特徴:

• 有線、安定、低レイテンシ
• 無線干渉なし

EthernetはMatter仕様の一部ですが、Nordicのハードウェアプラットフォームではサポートされていません。

Matterが内部的にトランスポートを使用する方法

使用されるトランスポートに関係なく、すべてのMatterデバイスは:

• IPv6を使用して通信
• インタラクションに応じてTCPまたはUDPを使用
• 同じInteraction ModelとData Modelに従う

変化するのはリンク層のみです:Thread、Wi‑Fi、またはEthernet。

Bluetooth LEはオンボーディング用の補助トランスポートとして機能し、通常の動作には使用されません。

この統一されたアプローチにより、異なるトランスポートを使用するデバイスでも、Matterファブリック内でシームレスに連携できます。

本コースにおけるトランスポート

この基礎コースでは:

• ThreadはNordic Matterサンプルでよく使用されるため、主な焦点はThreadになります。
• 特にネットワークプロビジョニングとテストを検討する際には、Wi‑Fiも使用します。
• Bluetooth LEはコミッショニングに使用され、レッスン5の演習2では、DFUにも使用します。
• Ethernetは完全性のためにのみ言及されています。

すべての演習はThreadとWi‑Fiの両方をサポートしています。手順に従う際は、使用しているトランスポートに一致するタブを選択して、正しいビルドとテスト手順を確実に取得してください。

これらのトランスポートを今理解することで、後のレッスンでMatterデバイスの構成、プロビジョニング、およびトラブルシューティングを行う際に役立ちます。