Маломощная сетка надежно обеспечивает бесперебойную связь
Thread представляет собой упрощенную, основанную на IPv6 сеть сетевых протоколов, разработанную для подключения продуктов по всему дому друг к другу, к Интернету и к облаку. Thread проста в установке, надежно защищена и масштабируется до сотен устройств. Он использует низкозатратные, недорогие и маломощные чипсеты 802.15.4.
Фокус темы на сетчатых сетях, встроенная поддержка интернет-протокола (IP), сверхнизкая мощность и надежность обеспечивают обещание бесшовной связи между «вещами» в IoT. Thread обеспечивает эффективную связь между подключенными устройствами и простой, но надежный интерфейс для облака. Протокол потока предлагает непревзойденное беспроводное сетевое решение, предоставляя следующие семь преимуществ для подключенного дома:
1. Протокол, основанный на стандартах
Открытые, основанные на стандартах протоколы дополняют преимущества технических обзоров, взаимной совместимости и конкуренции. Тема основана на стандартах IEEE и IETF, включая IEEE 802.15.4. Официальная спецификация темы была опубликована Группой потоков 13 июля 2015 года, и открылась бета-сертификация.
Будучи стандартным протоколом, также разрешена реализация с открытым исходным кодом, такая как стек Nest OpenThread, позволяющий разработчикам оценивать технологию с помощью кода примера.
2. Упрощенная конфигурация
Тема устраняет сложности предыдущих сетевых сетевых стандартов, поддерживая два типа узлов: Маршрутизатор, имеющий право или Конечное устройство. Маршрутизатор Приемлемые узлы становятся маршрутизаторами при необходимости для поддержки сетки. Первый узел, которому разрешен маршрутизатор для формирования сети, автономно назначается маршрутизатор, а также лидер. Лидер выполняет дополнительные задачи сетевого управления и принимает решения от имени сети. Другие маршрутизаторы. Приемлемые узлы могут автономно принимать на себя роль Лидера, но за один раз есть только один Лидер.
Узлы, которые соединяются как конечные устройства, отправляют сообщения маршрутизатору, обозначенному как «родительский», а родитель выполняет операции маршрутизации от имени своего «дочернего». Конечные устройства маршрутизируют связь через родителей и могут быть запрограммированы на «сонливость» для снижения мощности потребление. Конечные устройства, которые не могут связываться со своим родителем после нескольких попыток, будут автономно искать и прикрепляться к новому родителю.
3. Обмен сообщениями на основе IP
Поскольку Thread обеспечивает встроенную поддержку IP, все устройства в сети Thread имеют IPv6-адрес и могут быть доступны непосредственно локальными устройствами в домашней сети (HAN) или вне сети с использованием IP-маршрутизаторов с поддержкой потоков, называемых пограничными маршрутизаторами.
Узлы в сети образуют глобальные адреса IPv6 из префиксов, назначаемых пограничными маршрутизаторами, или локально самонастраиваемым префиксом для формирования уникального локального адреса (ULA). Идентификаторы маршрутизации, используемые в сети, назначаются Лидером. Thread использует User Datagram Protocol (UDP) для обмена сообщениями вместо более тяжелой альтернативы, протокола управления передачей (TCP). В отличие от TCP, UDP - это протокол без установления соединения, который отказывается от функций TCP, таких как проверка ошибок, пакетное упорядочение и повторные передачи - в обмен на более быструю и эффективную передачу. Эта эффективность эквивалентна меньшему издержкам, что имеет решающее значение для устройств с батарейным питанием с ограниченными ресурсами.
4. Маломощная работа
Thread поддерживает работу с низким энергопотреблением, используя сонные конечные узлы, которые являются устройствами, которые проводят большую часть своего времени в режиме с низким энергопотреблением. С Thread, сонные устройства не обязаны регистрироваться в сети. Сообщения для сонных устройств буферизуются их родителями. Передача сообщений запускается только после просыпания сонного устройства и опроса его родителя для входящих сообщений.
5. Масштабируемость и упругость
Thread может поддерживать сети с 250 + узлами. В сети потоков максимальное количество активных маршрутизаторов равно 32. Информация о маршрутизации может быть эффективно распределена по сети, и все маршрутизаторы поддерживают видимость всех маршрутов в сети. По мере добавления узлов в сеть и изменения топологии сеть адаптируется путем обмена сообщениями Mesh Link Establishment (MLE). Дополнительные маршрутизаторы могут быть добавлены автономно, если есть устройства, разрешающие маршрутизатор, которые работают как конечные устройства. Эти устройства «слушают» маршрутизацию сообщений и просят лидера сети стать маршрутизатором, когда это необходимо, для повышения производительности сети.
Thread - это надежная, самовосстанавливающаяся сетчатая сеть без единой точки отказа. Если маршрутизатор выходит из строя, сеть динамически перенаправляет трафик вокруг отказавшего узла. Если Лидер терпит неудачу, другой маршрутизатор автоматически выбирает нового Лидера. Несколько пограничных маршрутизаторов обеспечивают отказоустойчивую избыточность для внесетевой связи.
6. Совместимость
Группа потоков определила стандартный испытательный жгут, который будет использоваться для сертификации всех стеков потоков и конечных продуктов Thread. Этот тест-жгут предоставляется компаниям-членам группы Threading для разработки и тестирования программного обеспечения до сертификации.
Все компоненты Thread (ICs, программные стеки или модули) должны быть сертифицированы как совместимые с потоком перед использованием в конечных продуктах. Все конечные продукты, предназначенные для размещения логотипа нити, должны быть представлены для лабораторной сертификации в утвержденной испытательной лаборатории.
Недавно ZigBee Alliance и группа Thread объявили о сотрудничестве, позволяющем библиотеке кластеров ZigBee запускаться по сетям Thread. Эта функциональная совместимость поможет оптимизировать разработку продукта и улучшить опыт потребителя в подключенном доме.
7. Безопасный и удобный
Сети потоков построены так, чтобы быть простыми в использовании, но чрезвычайно безопасными. Thread использует AES-128 для защиты сетевых транзакций на уровне MAC и использует комбинацию алгоритмов ECC и J-PAKE для безопасного добавления устройств в сеть. Приложения могут использовать протоколы IP-безопасности на основе стандартов для защиты полезных приложений.
Сеть Thread предполагает, что для ввода новых устройств в сеть доступно устройство для ввода в эксплуатацию. Thread позволяет назначать внесетевые устройства - такие как смартфоны, компьютеры и сетевые устройства Thread - в качестве комиссаров. Чтобы присоединиться к сети Thread, пользователь инструктирует устройство ввода в эксплуатацию, что новое устройство добавляется и вводит уникальную кодовую фразу, связанную с соединительным устройством. Эта кодовая фраза устанавливает безопасный сеанс безопасности транспортного уровня (datagram) для аутентификации и авторизации соединительного устройства, и этому устройству предоставляется доступ к сети Thread. После добавления устройства пусковое устройство больше не требуется.
IoT с поддержкой потоков: взгляд впереди
Появление протокола Thread помогает включить развертывание рынка IoT, предоставляя широкий спектр преимуществ, которые упрощают проектирование, управление, защиту и расширение подключенных устройств. Использование Thread помогает сократить фрагментацию при развертывании устройств IoT для потребителей. В настоящее время сотни компаний занимаются строительством изделий Thread. Первые продукты будут выпущены в 2016 году, и в 2017 году мы увидим устойчивый рост продукции на основе нитей на рынке.
SKIP ASHTON, вице-президент IoT Software, Silicon Labs