01
Thread規范概況
看了下面這張圖,便可大概了解Thread是干什么的。圖中橙色區域的部分便是Thread所涉及的內容:
首先,它無關乎底層(物理層和MAC層),用它自己的話說,Thread采用了IEEE這個強大而成熟的標準做基礎,而不需要重新發明輪子。其次,它無關乎應用層,Thread是基于 IPv6 的網絡層解決方案。任何可以在 IPv6 上運行的低帶寬應用層都可以在 Thread 上運行,而且多個應用層可以共享同一個網絡??偟恼f來:
Thread 是一種低功耗無線網狀網絡協議,基于普遍支持的互聯網協議 (IP),采用開放和成熟的標準構建。
Thread 可實現設備到設備和設備到云的通信,可靠地連接數百(或數千)種產品,并包含強制實施的安全功能。
Thread 網絡沒有單點故障,在添加或移除設備時可自我修復和重新配置,而且設置和使用都很簡單。
Thread 基于廣泛支持的具有極低功耗和低延遲的IEEE 802.15.4無線標準。
02
Thread與IEEE802.15.4
我們曾在UWB的前世今生(一)中提到過IEEE 802.15.4的標準:2007年,UWB的新標準IEEE 802.15.4a出臺,4a標準是在原有的WPAN網絡IEEE 802.15.4標準的基礎上增加的。那么,802.15.4到底定義了什么呢?
一是用于與固定、便攜和移動設備進行低數據速率無線連接,且不需要電池或電池消耗非常有限的物理層(PHY)和媒體訪問控制(MAC)層規范;
二是針對超低復雜性、超低成本、超低功耗和低數據速率的廉價設備之間的無線連接,特別是針對物聯網(IoT)的通信要求。
三是對于一些備用 PHY 還提供精確到1m的精密測距能力。
四是定義了多種物理層來支持各種頻段,如下圖所示:從100多MHz一直到10多GHz。
然而Thread規范使用的是IEEE 802.15.4 在2.4 GHz 頻段以 250 kbps 的速率運行的物理和MAC層通信。
IEEE 802.15.4 被用作 Thread 規范的基礎,在鏈路層為單個 Thread 設備之間提供可靠的信息傳輸。
IEEE 802.15.4 提供載波偵聽多路訪問-碰撞避免(Carrier Sense Multiple Access – Collision Avoidance:CSMA-CA)機制,允許多個Thread設備在傳輸前等待暢通信道,從而利用共享的 2.4GHz 帶寬。
IEEE 802.15.4 采用鏈路層確認和重試,實現了單個信息的可靠傳輸。
此外,還提供加密、驗證和重放保護,以確保通信安全。
對于低功耗設備,定義了可以從始終在線的節點提取緩沖信息的機制。
Thread 使用的 IEEE 802.15.4 MAC層信息包括:64 位擴展地址;16 位短地址;能力信息;PAN ID;發送和接收的數據包;發送或接收時丟棄的數據包;安全錯誤;MAC 重試次數。
03
答案是可以的。我們來看下面這張圖是一個Thread在企業網絡環境中應用的例子:
橙色部分以下為Thread網絡設備,橙色部分以上為傳統的企業設備,例如有Wi-Fi接入設備,有以太網接入設備,等等。很顯然,Thread網絡設備之間可以互聯互通,并且通過橙色實心圓代表的Border Router:邊界路由器,可以實現傳統網絡設備與Thread的通信。在下圖的家庭網絡中亦是如此。
所以Thread的規范架構也可以這樣來畫:
04
Thread設備類型
Thread的規范中定義了哪些設備類型呢?總的來說包括Full Thread Device(FTD)和Minimal Thread Device(MTD)兩大類。FTD是在Thread網絡中扮演角色最為多樣化的一種設備類型,包括上面提到的邊界路由器。而MTD 對設備硬件(如內存大?。┖凸牡囊笞畹?。
1. FTD又進一步分為路由功能的FTD和非路由FTD。
路由FTD:路由FTD為試圖加入網絡的設備提供加入和安全服務。而且路由FTD可以降低功能等級,成為 REED(Router-eligible End Devices:符合路由器條件的終端設備)。而領導者(Leader)FTD是Thread網絡中一個路由器的附加角色。一個領導者由路由器選舉產生,負責在Thread網絡中做出某些決定,如允許 REED 升級為路由器。如果Thread網絡的 "領導者 "失效,將動態選擇另一個路由器來恢復這一角色。所有路由器都擁有所需的Thread網絡數據,可以無縫地擔任這一角色。
Border Router:邊界路由器,也是一種FTD。是Thread網絡的一個關鍵角色,負責將Threadmesh網絡的流量路由到互聯網。它提供從Thread網絡到其他物理層上的相鄰網絡(如 Wi-Fi 或以太網)的連接。除此之外,邊界路由器還為Thread網絡內的設備提供服務,包括網絡外操作的路由服務。一個Thread網絡中可能有多個邊界路由器。任何Full Thread Device(FTD) 都能提供邊界路由器服務,即使該設備在 Thread 網絡中不充當路由器也是如此。
非路由FTD:包括REED和FED。REED 有能力成為路由器,但由于網絡拓撲結構或條件的原因,并沒有充當路由器。Full End Device:(全終端設備:FED)是與 REED 類似的終端設備,但它們不具備成為路由器的能力,因此永遠不會成為路由FTD或領導者。
2.MTD又分為最小終端設備(Minimal End Devices:MED)、休眠終端設備(Sleepy End Device:SED)和同步休眠終端設備(Synchronized Sleepy End Device:SSED)
最小終端設備(MED):只能通過Parent 路由器進行通信,不能為其他設備轉發信息。即使在空閑時,MED 也會打開radio。
休眠終端設備 (SED) :只能通過Parent路由器通信,不能為其他設備轉發信息。SED 在空閑期間關閉radio,并定期喚醒以與其Parent設備通信。
同步休眠終端設備(SSED):只能通過Parent路由器通信,不能為其他設備轉發信息。SSED 在閑置期間關閉radio,并定期喚醒,按預定時間間隔監聽Parent設備的信息。
05
Thread與IPv6
前面已經說了,Thread是基于 IPv6 的網絡層解決方案。Thread Network 中的設備支持 [RFC4291:https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc4291.html] 中指定的 IPv6 尋址架構。如下表所示,Thread Network 默認為每個設備自動配置特定的 IPv6 地址。每個 Thread 設備還可根據應用需要配置其他地址。
例如在一個智能大廈中,采用Thread網絡,由于Thread完全基于 IPv6,它不僅可以利用廣泛認可的網絡安全機制,還可以無縫集成到現有的樓宇網絡基礎設施中。傳統的自動化系統通常將每個應用都孤立在不同的網絡中,與此相反,多個基于不同標準的應用都可以通過 IPv6 實現無縫集成。
此外,Thread 設備使用 [RFC 4944] 和 [RFC 6282] 中定義的 6LoWPAN 標準,通過 IEEE802.15.4 網絡傳輸 IPv6 數據包。
什么是6LoWPAN?
6LoWPAN:IPv6 over Low-Power Wireless Personal Area Networks;
6LoWPAN這個工作組已完成兩份 RFC:"IPv6 over Low-Power 無線個人局域網 (6LoWPAN)和"通過IEEE 802.15.4 網絡傳輸IPv6 數據包"(RFC4949)。該文件定義了 IPv6 與 802.15.4 之間的適配格式。Thread網絡內使用報頭壓縮,傳輸信息的設備盡可能壓縮 IPv6 報頭,以盡量減小傳輸數據包的大小。
審核編輯:劉清
-
以太網
+關注
關注
40文章
5145瀏覽量
167029 -
UWB
+關注
關注
31文章
968瀏覽量
60417 -
CSMA
+關注
關注
0文章
28瀏覽量
12959 -
PHY
+關注
關注
2文章
270瀏覽量
51351 -
Wi-Fi技術
+關注
關注
0文章
58瀏覽量
8288
原文標題:Thread是什么?
文章出處:【微信號:無線通信標準解讀,微信公眾號:無線通信標準解讀】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
發布評論請先 登錄
相關推薦
BL808 RT-Thread Wi-Fi 驅動適配
![BL808 RT-<b class='flag-5'>Thread</b> <b class='flag-5'>Wi-Fi</b> 驅動適配](https://file1.elecfans.com/web2/M00/B2/4F/wKgaomVqnyuAZh1VAADmz_Dp0hY458.png)
Wi-Fi:從局域網到物聯網
Wi-Fi 認證--華夏準測
機器人也可以通信?不僅可以,而且還是用Wi-Fi交流!
針對 Wi-Fi 和以太網等 Pi Zero來配備連接器
Wi-Fi 6簡介
想了解下Wi-Fi、Zigbee、Thread 、藍牙等這些協議
3分鐘讀懂Wi-Fi 6于Wi-Fi 5的優勢
什么是網狀Wi-Fi系統?它如何幫助實現更佳的居室覆蓋?
以太網和Wi-Fi有什么關系?
自連科技Wi-Fi 6產品
【無線干貨】管理 Wi-Fi、Zigbee、Thread 和藍牙之間的共存
演示視頻-以Matter over Wi-Fi和Thread技術實現網絡橋接
樂鑫Thread邊界路由器解決方案
![樂鑫<b class='flag-5'>Thread</b>邊界路由器解決方案](https://file1.elecfans.com/web2/M00/8F/84/wKgZomTPFsWASFTXAAAkjti7DHk219.png)
評論