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(華中科技大學 自動化學院,武漢 430074)
隨著科學技術水平的不斷提高,人們越來越追求高質量、快節奏、便捷舒適的生活方式,智能家居產業由此興起,成為未來家居領域發展的必然趨勢。無線通信技術是智能家居的關鍵技術,目前,智能家居領域應用的無線技術種類繁多,主流包括WiFi、藍牙、ZigBee、Z-Wave等。而隨著物聯網技術的進一步發展,越來越多的無線通信標準被應用于智能家居,以滿足復雜的實際需求。
Thread是一種新興的無線網絡通信標準。2014年,Google旗下智能家居公司Nest主導創立了Thread聯盟(Thread Group)。2015年7月,該聯盟正式發布Thread 1.0標準,Thread的設計主要面向家庭網絡,具備低功耗、易于使用、安全可靠等優勢。目前,Silicon Labs、Nordic等公司已經推出Thread網絡解決方案,Nordic nRF52840多協議SoC已通過Thread認證。在未來幾年,基于Thread的無線通信產品和應用將會得到迅速的發展和普及。
Thread將WPAN技術和IPv6技術緊密結合,是一種基于IPv6的無線mesh網絡標準,協議棧架構如圖1所示。

圖1 Thread協議棧架構
Thread屬于網絡層協議,基于IEEE 802.15.4的物理層和MAC層,以支持其低功耗特性。物理介質有限的傳輸能力決定了Thread目前只適用于傳輸速率不高的場合,最高速率為250 kbps。通過6LoWPAN適配層支持IPv6網絡層,使得Thread設備能夠像互聯網上任何一個聯網設備一樣,直接通過IP尋址實現主機間通信。
Thread網絡中有多種設備類型,主要包括邊界路由器(Border Router, BR)、路由器(Router)以及終端設備(End Device)。
Thread的網絡拓撲結構如圖2所示。

圖2 Thread網絡拓撲圖
邊界路由器(BR)是一種具有連接Thread網絡和外部網絡(通常是互聯網)功能的特殊路由器,負責在內外網絡之間路由和轉發IPv6包。……