在 Docker 环境中构建 Home Assistant Matter 控制系统（Raspberry Pi 5 + SkyConnect）

在 Docker 环境中为 Home Assistant 搭建 Matter，需要做以下几件事情：

将 SkyConnect (ZBT-1) 刷写为 Thread 固件；运行独立的 Matter Server 和 OpenThread 边界路由器 (OTBR) 容器，并在 HA 中通过添加对应的集成将他们连接到HA。

 

Table of Contents

 

 

系统环境

硬件：

rpi 5

ESP32 Bluetooth Proxy

SkyConnect (ZBT-1)

软件：

操作系统：debian12

ha：docker home assistant

otbr：docker otbr

matter server：docker matter server

 

整个系统搭建的结构

物理结构如下:

├── Hardware
│   ├── Raspberry Pi 5
│   │   └── SkyConnect (ZBT-1)
│   │       └── Thread RCP Firmware
│   ├── Esp32 BLE 蓝牙代理

SkyConnect (ZBT-1)接在rpi5 usb接口上

 

 

软件结构如下:

Raspberry Pi 5
│
Operating System(Debian 12)
│
├── Docker
│   ├── Home Assistant
│   │   ├── Matter Integration
│   │   ├── OpenThread Border Router Integration
│   │   └── Thread Integration
│   │
│   ├── Matter Server
│   │   ├── Matter Controller
│   │   ├── Commissioning
│   │   └── Fabric Management
│   │
│   └── OpenThread Border Router (OTBR)
│       ├── Thread Border Router
│       ├── Thread Network Management
│       ├── Thread Dataset
│       └── USB → SkyConnect (ZBT-1)
│
└── Thread Mesh Network
    ├── Matter Light
    ├── Matter Plug
    ├── Matter Switch
    ├── Matter Sensor
    ├── Matter Lock
    └── ...

 

容器

docker OpenThread（绑定SkyConnect (ZBT-1)）

docker matter server

集成

将上述容器通过下面的集成，连接到ha

Open Thread Border Router integration

Matter integration

 

配置

Thread integration：它主要负责管理和同步网络凭据；管理所有的 Thread 网络凭据（包括网络名称、密码、PanID 和扩展 PanID）。

 

在HA构建的这套独立 Matter 控制系统中，三个核心组件（SkyConnect 硬件、OTBR 容器、Matter Server 容器）各自承担着不同的职责。

物理层（SkyConnect）→ 网络层（OTBR）→ 应用层（Matter Server）→ Home Assistant 集成层

1. SkyConnect (ZBT-1) 硬件

 

2. OpenThread Border Router (OTBR) 容器（网络层）

负责用SkyConnect (ZBT-1)建立 Thread 网络、生成网络凭据（Network Credentials）、管理网络中的其他子设备.维护 Thread 网络。

3. Matter Server 容器 -应用层控制器 (应用层)

负责新 Matter 设备的配网（Commissioning），通过蓝牙或二维码验证设备身份，并将 OTBR 里的 Thread 网络凭据发给新设备，让其加入网络。Matter Controller、Commissioner、Fabric 管理、设备配网与 OTA。

 

4.Thread 集成

通过局域网的 mDNS 发现并连接 OTBR 容器。它从 OTBR 获取当前 Thread 网络的密码和通道信息，并将其保存在 HA 内部，方便后续将新设备安全地引导加入网络。

 

4.Matter integration

Home Assistant 通过Matter integration采用 WebSocket 协议与 Matter Server 通信。

 

如何工作

 

 

工作流示例：控制一个 Thread Matter 灯泡

1.Home Assistant UI / 自动化（用户操作）

2.Matter Server 发出指令：“把灯泡亮度调到 80%”（应用层控制指令）。

3.OTBR 接收到该 IPv6 指令，将其封装为面向 Thread 网络的数据包，并计算出目标灯泡在 Thread 网络中的物理路径（网络层路由）。

4.SkyConnect 收到 OTBR 传来的数据，转换为 2.4GHz 无线电信号发射出去，灯泡接收后亮起（物理层发射）。

 

HA Matter Server 9.x 架构

                         Home Assistant

┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│                                                     │
│              Matter Integration                     │
│                                                     │
│  Entity          Automation        Dashboard        │
│    │                 │                 │             │
│    └─────────────────┼─────────────────┘             │
│                      │                               │
│              WebSocket API                           │
│              (Matter Protocol API)                   │
└──────────────────────┼──────────────────────────────┘
                       │
                       ▼


┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│                                                     │
│             Matter Server 9.x                       │
│                                                     │
│                 matter.js                           │
│                                                     │
├─────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                     │
│  1. Matter Controller                               │
│                                                     │
│       管理所有 Matter Node                         │
│                                                     │
│       Node 1                                        │
│       Node 2                                        │
│       Node 3                                        │
│                                                     │
├─────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                     │
│  2. Fabric Manager                                 │
│                                                     │
│       管理安全域                                    │
│                                                     │
│       Fabric ID                                     │
│       Root CA                                       │
│       Node Operational Certificate                  │
│                                                     │
├─────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                     │
│  3. Commissioner                                   │
│                                                     │
│       新设备加入流程                                │
│                                                     │
│       QR Code                                       │
│          │                                          │
│          ▼                                          │
│       Commissioning                                 │
│          │                                          │
│          ▼                                          │
│       加入 Fabric                                   │
│                                                     │
├─────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                     │
│  4. Interaction Model                              │
│                                                     │
│       Cluster                                      │
│       Attribute                                    │
│       Command                                      │
│       Event                                        │
│                                                     │
├─────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                     │
│  5. Subscription Manager                           │
│                                                     │
│       实时状态订阅                                  │
│                                                     │
│       灯开关                                        │
│       温度                                          │
│       电量                                          │
│                                                     │
├─────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                     │
│  6. Device Interview Engine                        │
│                                                     │
│       Full Interview                               │
│       Partial Interview                            │
│                                                     │
├─────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                     │
│  7. Network Layer                                 │
│                                                     │
│       IPv6                                        │
│       UDP                                          │
│       BLE Commissioning                            │
│       WiFi                                         │
│       Thread                                       │
│                                                     │
├─────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                     │
│  8. OTA Provider                                  │
│                                                     │
│       Firmware Update                              │
│                                                     │
└──────────────────────┬──────────────────────────────┘
                       │


              Matter Network

                       │

        ┌──────────────┴───────────────┐
        │                              │
        ▼                              ▼


    WiFi Matter                 Thread Matter

        │                              │

  Smart TV                  Thread Router
  Camera                         │
  Plug                           │
                             Mesh Network

                                │

                         Thread End Device

                         Sensor
                         Lock
                         Light

 

Thread 网络结构

                 HA

                  │

           Matter Server 9

                  │

              OTBR

                  │

          SkyConnect ZBT-1

                  │

        Thread Border Router


                  │


       ┌──────────┴─────────┐

       │                    │

 Thread Router        Thread Router

       │                    │

 Sensor              Light

 

 

 

 

Comments


Comments are closed