Matter と Z-Wave：知っておくべきこと

スマートホームデバイスはますます普及し、多様化していますが、相互運用性の課題にも直面しています。異なるデバイスでは、異なるプロトコルを使用して相互に通信したり、ハブやコントローラと通信したりするため、互換性の問題、セキュリティリスク、パフォーマンスの問題につながる可能性があります。この課題に対処するために、スマートホーム業界で広く使用されている 2 つの既存の規格があります。Matter と Z-Wave このブログ記事では、これらの規格とは何か、どのように異なるのか、スマートホームのユーザーや開発者にとってどのような意味があるのかを知ることができます。

Matter とは何ですか？

Matter プロトコルは、スマートホームデバイスのための統一された安全な接続標準を作成することを目的としています。以前は Zigbee Alliance として知られていた Connectivity Standards Alliance (CSA) によって開発され、Amazon、Apple、Google、Samsung、Whirlpool、LG などの大手テクノロジー企業や Silicon Labs などの半導体企業が含まれます。Matter はインターネットプロトコル（IP）に基づいており、既存のWi-Fi、イーサネット、またはThreadテクノロジーを使用してデバイスを接続できることを意味します。Matter は、デバイスのセットアップとコミッショニングのための Bluetooth Low Energy（Bluetooth LE）もサポートしています。

Matter は、シンプルで信頼性が高く、安全であるように設計されています。基盤となるネットワーク層に関係なく、デバイスが相互に、またクラウドとどのように相互作用するかを指定する共通アプリケーション層を定義します。また、エンドツーエンドの暗号化、デバイス認証、簡単なオンボーディングも提供します。Matter は、Alexa、Siri、Google Assistant などの音声アシスタントと互換性があり、照明、ロック、カメラ、サーモスタットなどの幅広いデバイスタイプをサポートしています。

Z-Wave とは何ですか？

Z-Wave は、800～900 MHz の周波数帯域で動作する低消費電力のメッシュネットワーク・プロトコルです。これは Z-Wave アライアンスによって開発され、Z-Wave 認定デバイスを製造している 300 社以上の企業が含まれています。Z-Wave は、特にセキュリティ、照明、気候制御、アクセス制御などのスマートホームデバイスで広く使用されています。

Z-Wave は、信頼性、拡張性、安全性、下位互換性を持つように設計されています。メッシュネットワーク・トポロジーを使用します。つまり、各デバイスはリピータとして機能し、ネットワークの範囲を拡張できます。また、暗号化とデバイス認証を使用して、不正アクセスやハッキングを防ぎます。Z-Wave ネットワークは、主コントローラを含む最大 232 台のデバイス（ノード）を処理できます。

Matter と Z-Wave の違いは？

Matter と Z-Wave はどちらもスマートホーム接続の一般的な標準ですが、いくつかの重要な違いがあります。以下は、それらを識別する主な側面の一部です：

• アプリケーションレイヤ: Matter は、Wi-Fi、イーサネット、Thread などの他のテクノロジーの下位レイヤーを使用できる IP ベースのアプリケーション・レイヤー・プロトコルです。Z-Wave は、物理層からアプリケーション層までをカバーする完全なプロトコルです。サブ GHz ISM バンドを使用する非 IP MESH プロトコルです。
• デバイスタイプ：Matter は、カメラ、スピーカー、テレビなど、Z-Wave よりも幅広い種類のデバイスをサポートしています。Z-Wave は、セキュリティシステム、センサー、スイッチ、ロックなど、低消費電力と信頼性の高い通信を必要とする低帯域幅デバイスに焦点を当てています。
• セキュリティ： Matter は、エンドツーエンドの暗号化、デバイス認証、クラウド統合を提供し、スマートホームデバイスのセキュリティとプライバシーを強化できます。Z-Wave は暗号化とデバイス認証も提供していますが、クラウドサービスは内蔵されていません。
• 互換性: Matter は、一般的な音声アシスタントやその他の IP ベースのデバイスと互換性があり、既存のスマートホーム・エコシステムとの統合が容易になります。Z-Wave には Z-Wave 固有のゲートウェイまたはハブが必要ですが、多数の互換性のあるデバイスが連携しています。

Z-Wave LR: Z-Wave の次なる世代

スマートホーム市場が成長し進化するにつれて、より高度で汎用性の高いソリューションの必要性も高まっています。だからこそ、Z-Wave をサポート・推進する企業のコンソーシアムである Z-Wave アライアンスは、Z-Wave 長距離 (Z-Wave LR) と呼ばれる新しい規格を発表しました。

Z-Wave LR は既存の Z-Wave プロトコルの延長であり、現在の技術の限界と課題の一部に対処することを目的としています。Z-Wave LR は、標準 Z-Wave と比べて次のようないくつかの利点と利点を提供します。

• 長距離: Z-Wave LR は標準 Z-Wave の最大 4 倍の範囲をサポートし、最大 1 キロメートルの視野まで到達します。つまり、Z-Wave LR デバイスは、屋外スペース、複数階建ての建物、田舎の敷地など、より広いエリアや距離をカバーすることができます。
• より大きなネットワークサイズ：Z-Wave LR は、標準 Z-Wave の4,000ノード制限と比較して、ネットワークあたり最大 232 ノードをサポートできます。つまり、Z-Wave LR はより多くのデバイスやセンサーに対応でき、より複雑で多様なスマートホームシナリオを可能にします。
• 後方適合性：Z-Wave LR は、既存の Z-Wave ハブおよびデバイスでも、最新のファームウェアおよびソフトウェアに更新されている限り、動作できます。つまり、Z-Wave LR は既存の Z-Wave エコシステムとインフラストラクチャを活用でき、ユーザーが現在のデバイスを交換または破棄する必要はありません。

Z-Wave LR は、標準 Z-Wave に代わるものではなく、それを補完し、その機能を拡張するためのものです。Z-Wave LR は、より広い範囲またはより大きなネットワークサイズを必要とするデバイスに使用できますが、メッシュネットワークを必要とするデバイスには標準の Z-Wave を引き続き使用できます。Z-Wave および Z-Wave LR は 800～900 MHz 帯域であるため、高出力電力と長距離の Z-Wave LR であっても、干渉を引き起こすことなく Matter や Wi-Fi などの他の 2.4 GHz プロトコルと共存することもできます。

Z-Wave LR は、強化された機能とパフォーマンスから恩恵を受けることができるスマートホームユーザーや開発者に新しい可能性と機会を開くことができます。

Matter と Z-Wave の用途は何ですか？

Matter と Z-Wave には、スマートホームユーザーと開発者のニーズと好みに応じて、異なるアプリケーションとユースケースがあります。どのように使用できるかの例を以下に示します。

• Matter は、さまざまなブランドやプラットフォームのデバイスが連携し、音声やアプリで制御できる、シームレスで安全なスマートホーム体験を作り出すために使用できます。Matterは、ビデオストリーミング、マルチルームオーディオ、スマートディスプレイなどの新機能も可能にします。
• Z-Wave は、デバイスが干渉やレイテンシーなしに相互およびハブと通信できる、信頼性が高くスケーラブルなスマートホームネットワークを構築するために使用できます。Z-Wave は、シーン、スケジュール、トリガーなどの自動化とカスタマイズも可能にします。
• Matter は同様のアプリケーションを提供しますが、主要なエコシステムからのデバイスが Matter をサポートするため、複数のエコシステムのサポートに真剣に取り組んでいますが、Z-Wave はサブ GHz 技術を使用したより長距離で信頼性の高い通信に重点を置き、Z-Wave エコシステム内で相互運用しています。

Z-Wave-LR のアプリケーション

Z-Wave LR は、次のようなさまざまなスマートホームシナリオやデバイスに適用できます。

• 屋外および周辺警備：Z-Wave LR は、リピータやエクステンダを必要とせずに、センサー、ドアロック、照明のワイヤレス接続を可能にします。Z-Wave LR は、庭、ドライブウェイ、裏庭などの広いエリアをカバーし、過酷な気象条件でもより信頼性の高い通信を提供します。
• 集合住宅と大型住宅：Z-Wave LR は、壁や床、天井によって引き起こされる障害や干渉を克服し、大規模な住宅や建物のさまざまなレベルや部屋にわたってスマートホーム・デバイスにシームレスな接続を提供します。Z-Wave LR はまた、1 つのネットワークで最大 4,000 ノードのより多くのデバイスをサポートでき、ユーザーは自宅にスマートホームの機能と機能を追加できるだけでなく、マルチ住居プロパティマネージャが 1 つのネットワーク上の建物または複合施設をカバーできます。
• バッテリー駆動で低消費電力のデバイス：Z-Wave LR は、より効率的な変調方式と低デューティサイクルを使用することで、センサー、サーモスタット、煙探知機などのスマートホームデバイスの消費電力を削減し、電池寿命を延ばすことができます。Z-Wave LR は、これらのデバイスからのより頻繁でタイムリーな更新を可能にし、応答性と精度を向上させます。

Z-Wave LR と Matter は、異なる目標とユースケースを持つ 2 つの異なる技術です。Z-Wave LR は、中央ハブまたはゲートウェイと通信するスマートホームデバイス向けに設計された、低消費電力で長距離のワイヤレスプロトコルです。Matter は、互いに、そしてクラウドと通信するスマートホームデバイス向けに設計されたクロスプラットフォームの相互運用可能な標準です。Z-Wave LR と Matter は、ユーザーのニーズと好みに応じて、スマートホームエコシステムで共存し、補完することができます。

したがって、Z-Wave LR が Matter よりも優れている、またはその逆であると言うのは、異なる長所と短所があるため、公平ではありません。Z-Wave LR は、屋外や周辺のセキュリティデバイスや複数階建ての大型住宅など、ハブまたはゲートウェイから離れた場所にあるバッテリー駆動で低消費電力のデバイスに対して、より信頼性が高く安全な通信を提供します。Matter は、音声アシスタント、スマートスピーカー、スマートテレビなど、複数のプロトコルやプラットフォームをサポートするデバイスに対して、より柔軟性と互換性を提供します。どちらのテクノロジーも、スマートホームデバイスのユーザ体験と機能を強化することができ、ユーザは特定のニーズに最適なオプションを選択できます。

Matter の主な目標は、製品がどのプラットフォームと互換性があるかを解読することなく、消費者の家庭にスマートデバイスを簡単に追加できることです。スマートホーム空間に Matter が登場したときに出る共通の疑問は、「他の技術を使用する既存のデバイスは Matter デバイスと連携できるか？」ということです。課題となるのは、スマートホームデバイスが一緒に働くためには、同じ言語を話す必要があることですが、スマートホームには複数の既存の言語があります。Matter は Wi-Fi、イーサネット、Thread をネイティブにサポートしていますが、その目標は、Zigbee や Z-Wave などの他のネットワーク技術を使用するデバイスがすでにあるスマートホームなど、スマートホームを簡素化することです。これを可能にするために、Matter ブリッジは、他のプロトコル（すなわち、他の言語）を使用するデバイスが、それらの間で翻訳することによって、Matterデバイスと一緒に動作することを可能にします。ブリッジは、ハブ、テレビ、ルーター、スマートスピーカーなど、さまざまなハードウェアデバイスに組み込むことができ、既存の非 Matter および Matter デバイス全体でシームレスなユーザ体験を提供します。

まとめ

Matter と Z-Wave はスマートホーム接続の 2 つの既存の標準であり、さまざまな利点と課題があります。Matter は、幅広いデバイスタイプと音声アシスタントをサポートできる、統合された安全な IP ベースのプロトコルです。Z-Wave は、低電力と信頼性の高い通信を必要とするデバイスをサポートできる、信頼性が高くスケーラブルなサブ GHz 非 IP プロトコルです。どちらの規格にも独自のアプリケーションとユースケースがあり、スマートホーム業界で共存し、補完することができます。スマートホームのユーザーと開発者として、これらの規格の違いと、スマートホームデバイスの将来にどのように影響するかを理解することが重要です。