Matter Compliance und Zertifizierung: Was Hersteller wissen müssen

Matter entwickelt sich zu einem wichtigen Connectivity-Standard für Smart-Home- und IoT-Produkte. Für Hersteller ist die Implementierung von Matter jedoch nur ein Teil des gesamten Compliance-Prozesses.

Ein Matter-zertifiziertes Produkt benötigt je nach Produktaufbau und Zielmarkt weiterhin separate Nachweise für Funk, EMV, elektrische Sicherheit und weitere regulatorische Anforderungen.

Der entscheidende Unterschied ist:

Die Matter-Zertifizierung bestätigt die Konformität mit der Matter-Spezifikation. Die regulatorische Konformität bestätigt die Einhaltung der gesetzlichen und technischen Anforderungen des jeweiligen Zielmarktes.

Wer ein Matter-Produkt entwickelt, sollte diese beiden Bereiche daher von Anfang an getrennt betrachten.

Was ist Matter?

Matter ist ein IP-basiertes Connectivity-Protokoll, das von der Connectivity Standards Alliance (CSA) entwickelt wurde. Ziel ist es, die Interoperabilität zwischen Smart-Home-Geräten und verschiedenen Ökosystemen zu verbessern.

Matter kann verschiedene Netzwerk-Technologien nutzen, darunter:

• Wi-Fi
• Thread
• Ethernet

Bluetooth Low Energy (BLE) wird insbesondere für die Inbetriebnahme und das Commissioning von Matter-Geräten eingesetzt.

Wichtig für die Compliance-Bewertung:

Matter ist keine Funktechnologie.

Ein Matter-Gerät kann beispielsweise Wi-Fi oder Thread für die eigentliche Kommunikation verwenden, während Bluetooth LE nur für das Commissioning genutzt wird.

Für die regulatorische Bewertung muss deshalb immer betrachtet werden, welche tatsächlichen Funktechnologien im Produkt implementiert sind.

Matter-Zertifizierung ist keine regulatorische Zulassung

Einer der wichtigsten Punkte für Hersteller ist, dass eine Matter-Zertifizierung die regulatorische Compliance nicht ersetzt.

Die Connectivity Standards Alliance betreibt ein eigenes Matter-Zertifizierungsprogramm. Dabei spielen auch die Zertifizierungen der zugrunde liegenden Connectivity-Technologien eine Rolle.

Die regulatorischen Anforderungen werden dagegen durch die jeweiligen Märkte und deren Gesetzgebung bestimmt.

Ein Beispiel ist die Europäische Union.

Enthält ein Produkt Funkfunktionalität, kann es unter die Radio Equipment Directive (RED) fallen. Die RED umfasst unter anderem Anforderungen an Sicherheit und Gesundheit, elektromagnetische Verträglichkeit sowie die effiziente Nutzung des Funkspektrums.

Damit können bei einem Matter-Produkt mehrere Compliance-Prozesse parallel relevant sein:

Matter-Zertifizierung

plus

Funkzulassung bzw. Funkkonformität

plus

EMV-Konformität

plus

Sicherheitsanforderungen

plus

weitere marktspezifische Anforderungen

Welche Anforderungen tatsächlich gelten, hängt vom Produkt, seiner Architektur und den Zielmärkten ab.

Welche Funktechnologien sind bei Matter relevant?

Der erste Schritt bei der Definition des Compliance-Scopes ist die Identifikation aller tatsächlich implementierten Funktechnologien.

Matter über Wi-Fi

Ein Matter-Produkt mit Wi-Fi enthält typischerweise ein Wi-Fi-Funkmodul für die unterstützten Frequenzbereiche.

Bei der regulatorischen Bewertung müssen unter anderem folgende Punkte betrachtet werden:

• Unterstützte Frequenzbereiche
• Kanalkonfiguration
• Maximale Sendeleistung
• Antennenkonfiguration
• Antennengewinn
• Unterstützte Modulationsarten und Datenraten
• DFS-Anforderungen, sofern relevant
• Gleichzeitiger Betrieb mit anderen Funktechnologien

Dass das Produkt Matter unterstützt, verändert diese grundlegenden RF-Anforderungen nicht.

Die regulatorische Bewertung basiert weiterhin auf der tatsächlich verwendeten Funktechnologie und deren Implementierung.

Matter über Thread

Thread basiert auf IEEE 802.15.4 und nutzt bei der üblichen Implementierung das 2,4-GHz-Band.

Für die regulatorische Bewertung muss der Thread-Funkteil entsprechend den Anforderungen des jeweiligen Zielmarktes betrachtet werden.

Auch hier gilt:

Matter definiert die Anwendungsebene. Die regulatorische Funkbewertung wird durch die zugrunde liegende Funktechnologie und deren konkrete Implementierung bestimmt.

Bluetooth Low Energy

Bluetooth LE wird bei Matter häufig für das Commissioning eingesetzt.

Für Compliance-Ingenieure stellt sich deshalb eine wichtige Frage:

Ist Bluetooth LE ausschließlich während des Commissionings aktiv oder kann es gleichzeitig mit anderen Funktechnologien senden?

Wenn mehrere Sender gleichzeitig aktiv sein können, müssen unter anderem folgende Aspekte betrachtet werden:

• Simultane Übertragung
• RF Exposure
• EMV
• Koexistenz
• Antennenkonfiguration
• Kollokation mehrerer Sender

Das ist ein wichtiger Grund dafür, dass die Zertifizierung der einzelnen Funkmodule allein nicht immer ausreicht, um den Compliance-Scope des fertigen Produkts zu bestimmen.

Vorzertifizierte Funkmodule reduzieren den Aufwand – ersetzen aber nicht die Produktbewertung

Viele Matter-Produkte basieren auf bereits zertifizierten Funkmodulen.

Ein solches Modul kann den Compliance-Prozess deutlich vereinfachen. Die Zertifizierung des Moduls bedeutet jedoch nicht automatisch, dass jede beliebige Kombination mit einem Host-Produkt abgedeckt ist.

Relevant können beispielsweise sein:

• Einbau des Moduls
• Antennentyp
• Antennengewinn
• Position der Antenne
• Gehäuse
• Konfiguration des Host-Prozessors
• Gleichzeitiger Betrieb mehrerer Sender
• Ausgangsleistung
• Betriebsmodi
• Abstände zu Personen
• Abweichungen von der ursprünglich zertifizierten Konfiguration

Die entscheidende Frage lautet deshalb nicht nur:

„Ist das Wi-Fi-, Thread- oder Bluetooth-Modul zertifiziert?“

Sondern:

„Entspricht die Integration des Moduls im fertigen Produkt weiterhin den Bedingungen der ursprünglichen Zulassung?“

Falls dies nicht der Fall ist, kann eine zusätzliche regulatorische Bewertung oder Prüfung erforderlich werden.

EMV-Prüfungen bei Matter-Produkten

Matter-Produkte können mehrere digitale und drahtlose Technologien in einem relativ kleinen Gehäuse kombinieren.

Dadurch kann auch die EMV-Bewertung komplexer werden.

Abhängig vom Produkt können beispielsweise folgende Prüfungen relevant sein:

• Störaussendungen
• Abgestrahlte Emissionen
• Leitungsgebundene Emissionen
• Störfestigkeit gegen elektrostatische Entladung (ESD)
• Störfestigkeit gegen hochfrequente elektromagnetische Felder
• Burst
• Surge
• Weitere produktspezifische Immunitätsprüfungen

Welche Prüfungen tatsächlich erforderlich sind, hängt vom Produkt und vom Zielmarkt ab.

Für Produkte in der EU ist die EMV-Bewertung Teil der jeweiligen Konformitätsbewertung. Bei Funkprodukten kommen zusätzlich die Anforderungen der RED und die jeweils relevanten harmonisierten Normen hinzu.

Es gibt daher nicht einfach einen separaten „Matter EMV-Test“.

Stattdessen muss für das fertige Produkt ermittelt werden, welche EMV-Anforderungen aufgrund seiner Funktionen, Architektur und seines Zielmarktes gelten.

RF Exposure kann ebenfalls relevant sein

Auch die Bewertung der HF-Exposition sollte möglichst früh im Entwicklungsprozess berücksichtigt werden.

Je nach Produkt können unter anderem folgende Parameter eine Rolle spielen:

• Maximale Sendeleistung
• Frequenz
• Antennengewinn
• Duty Cycle
• Abstand zum Körper
• Verwendung als Wearable
• Gleichzeitiger Betrieb mehrerer Sender

Ein Produkt mit Wi-Fi, Bluetooth LE und Thread kann mehrere RF-Sender enthalten, deren mögliche Kombinationen bei der Bewertung berücksichtigt werden müssen.

Besonders relevant ist dies bei Produkten, die:

• am Körper getragen werden
• in der Hand gehalten werden
• in unmittelbarer Körpernähe betrieben werden
• nur einen geringen Abstand zum Benutzer haben
• mehrere gleichzeitig aktive Funktechnologien enthalten

Matter und die technische Dokumentation

Die Matter-Zertifizierung erzeugt zusätzliche Dokumentation, die in die gesamte technische Dokumentation des Produkts integriert werden sollte.

Je nach Produkt und Zielmarkt können beispielsweise folgende Unterlagen relevant sein:

• Matter-Zertifizierungsunterlagen
• Produktspezifikation
• Blockschaltbild
• Schaltpläne
• Dokumentation der Funkmodule
• Antenneninformationen
• RF-Prüfberichte
• EMV-Prüfberichte
• Sicherheitsprüfberichte
• Risikobewertung
• Bedienungsanleitung
• Konformitätserklärungen
• Software- und Firmwareinformationen
• Änderungs- und Versionshistorie

Welche Dokumente tatsächlich erforderlich sind, hängt von der jeweils anwendbaren Gesetzgebung und den verwendeten Zertifizierungssystemen ab.

Wichtig ist vor allem, die Dokumentationsstruktur frühzeitig festzulegen und nicht erst nach Abschluss der Prüfungen mit der Zusammenstellung zu beginnen.

Was passiert bei Änderungen am Produkt?

Gerade bei Matter-Produkten kann dieser Punkt relevant werden.

Stellen wir uns ein Produkt mit folgender ursprünglicher Konfiguration vor:

• Wi-Fi
• Bluetooth LE
• Eine Antenne
• Ein bestimmtes Gehäuse

Später wird das Produkt geändert:

• Thread wird hinzugefügt
• Die Antenne wird geändert
• Die Sendeleistung wird erhöht
• Das Gehäuse wird geändert
• Simultane Übertragung wird aktiviert
• Die Wireless-Firmware wird geändert

Die Auswirkungen auf die Matter-Zertifizierung und die regulatorische Konformität müssen nicht identisch sein.

Eine Änderung kann innerhalb eines Zertifizierungssystems akzeptabel sein, während sie in einem anderen Bereich eine zusätzliche Bewertung oder Prüfung auslöst.

Deshalb sollten Hersteller die ursprüngliche zertifizierte Konfiguration und alle späteren Änderungen sauber dokumentieren und bewerten.

Ein praktischer Compliance-Workflow für Matter-Produkte

Ein strukturierter Prozess hilft dabei, den Prüfaufwand frühzeitig zu bestimmen.

1. Produkt definieren

Zunächst sollten unter anderem folgende Punkte festgelegt werden:

• Produkttyp
• Verwendungszweck
• Zielmärkte
• Stromversorgung
• Gehäuse
• Betriebsmodi
• Zubehör

2. Alle Funktechnologien identifizieren

Feststellen, welche Funktechnologien tatsächlich im Produkt vorhanden sind:

• Wi-Fi
• Thread
• Bluetooth LE
• Mobilfunk
• Weitere Funktechnologien

Dabei sollte nicht ausschließlich die Produktbeschreibung betrachtet werden. Entscheidend ist die tatsächliche technische Architektur.

3. Funkmodule überprüfen

Für jedes Funkmodul sollten beispielsweise folgende Informationen erfasst werden:

• Hersteller
• Modell
• Vorhandene Zertifizierungen
• Unterstützte Frequenzbereiche
• Ausgangsleistung
• Antennenkonfiguration
• Einbaubedingungen

4. Simultane Übertragung bestimmen

Anschließend muss geklärt werden, welche Funktechnologien gleichzeitig aktiv sein können.

Dies kann direkte Auswirkungen auf:

• RF-Prüfungen
• EMV
• RF Exposure
• Antennenbewertung

haben.

5. Regulatorischen Rahmen bestimmen

Für jeden Zielmarkt müssen die relevanten gesetzlichen Anforderungen und technischen Standards identifiziert werden.

Für die EU bedeutet dies bei Funkprodukten beispielsweise die Prüfung der Anwendbarkeit der RED und die Identifikation der jeweils relevanten harmonisierten Normen.

6. Zertifizierung und Regulierung getrennt betrachten

Es empfiehlt sich, zwei klare Workstreams zu definieren:

Matter-Zertifizierung

und

Regulatorische Compliance

Beide Prozesse können dieselben technischen Informationen oder Prüfdaten verwenden. Sie sind jedoch nicht dasselbe.

7. Prüfplan erstellen

Erst wenn Produktarchitektur und regulatorische Anforderungen verstanden sind, sollte der finale Laborprüfplan erstellt werden.

Dadurch lässt sich vermeiden, dass Prüfungen fehlen oder unnötige Prüfungen beauftragt werden.

Typische Fehler bei Matter-Produkten

Fehler 1: Matter-Zertifizierung mit regulatorischer Konformität gleichsetzen

Eine Matter-Zertifizierung ersetzt nicht die regulatorischen Anforderungen des Zielmarktes.

Fehler 2: Die Zertifizierung des Funkmoduls als ausreichend betrachten

Das fertige Host-Produkt muss weiterhin entsprechend der für das Modul und das Endprodukt geltenden Bedingungen bewertet werden.

Fehler 3: Bluetooth ignorieren, weil es „nur für das Commissioning“ verwendet wird

Auch ein ausschließlich für das Commissioning eingesetzter Bluetooth-LE-Sender kann für die Gesamtbewertung relevant sein.

Fehler 4: Simultane Übertragung übersehen

Wi-Fi, Thread und Bluetooth sollten entsprechend ihrer tatsächlichen Betriebszustände bewertet werden.

Fehler 5: Den Prüfplan erst kurz vor dem Labortermin definieren

Wird beispielsweise nachträglich eine weitere Funktechnologie, eine andere Antenne oder ein neues Gehäuse eingeführt, kann sich dadurch der Compliance-Scope ändern.

Matter ist eine Architekturentscheidung – nicht nur eine Zertifizierungsentscheidung

Für Hersteller sollte Matter bereits während der Produktentwicklung berücksichtigt werden und nicht erst kurz vor der Markteinführung.

Die Entscheidung für Wi-Fi, Thread und Bluetooth beeinflusst nicht nur die Interoperabilität des Produkts.

Sie kann auch Auswirkungen haben auf:

• RF-Prüfungen
• EMV-Prüfungen
• RF Exposure
• Antennenanforderungen
• Regulatorische Zulassungen
• Dokumentation
• Zertifizierungskosten
• Time-to-Market

Eine frühzeitige Compliance-Bewertung kann deshalb helfen, spätere Änderungen und zusätzliche Prüfungen zu vermeiden.

Fazit

Matter vereinfacht die Interoperabilität zwischen Smart-Home-Produkten. Es reduziert jedoch nicht automatisch die regulatorischen Verpflichtungen des Herstellers auf eine einzige Zertifizierung.

Bei einem Matter-Produkt können mehrere Ebenen zusammenkommen:

Matter → Wi-Fi / Thread / Bluetooth → RF → EMV → Safety → Marktspezifische Anforderungen

Jede dieser Ebenen sollte bei der Definition des Compliance-Scopes berücksichtigt werden.

Für Hersteller lautet die entscheidende Frage deshalb nicht nur:

„Wie zertifiziere ich mein Matter-Produkt?“

Sondern:

„Welche Anforderungen ergeben sich aus meiner konkreten Matter-Implementierung für jeden Zielmarkt?“

Wer diesen Scope frühzeitig definiert, kann fehlende Anforderungen erkennen, unnötige Prüfungen vermeiden und dem Prüflabor eine deutlich bessere Grundlage für die Angebotserstellung geben.

Wie ScopeRight dabei unterstützt

ScopeRight unterstützt Hersteller bei der Definition des RF-, EMV- und Safety-Compliance-Scopes ihrer Produkte – bevor die Prüfung im Labor beginnt.

Auf Basis produktspezifischer Angaben werden relevante Normen, erforderliche Prüfungen und der geschätzte Laboraufwand ermittelt.

So entsteht bereits vor der Anfrage beim Prüflabor ein strukturierter Prüfplan.

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ScopeRight