一種基于Thread的IPv6智能家居解決方案

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(華中科技大學 自動化學院，武漢 430074)

引 言

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。

1 Thread簡介

1.1 主要技術特點

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。……