基于Thread协议的智能家居网状网络,支持多种基于IP的应用层协议,以高扩展、高安全性保障全屋物联稳定可靠。
Thread是基于开放标准IP协议的低功耗无线网状网络技术,专为智能家居和物联网(IoT)设计,支持可靠、经济、低能耗的设备间通信。其底层采用IEEE 802.15.4标准的PHY和MAC,结合6LoWPAN技术(低功耗无线个域网的IPv6协议),确保与IPv6设备(如手机、电脑及互联网设施)良好兼容。
应用场景
Thread专为低功耗智能家居设备(如照明、温控器、门锁)设计,其网状网络支持故障节点自我修复,确保连接可靠。
Thread适用于大型商业建筑自动化场景(如照明、暖通、安防及资产追踪),其高扩展性与可靠性可支持大规模设备稳定通信。
Thread通过边界路由器(Border Router)实现设备与互联网、云端的安全连接,支持远程监控、固件更新等功能。其1.3.0与1.4版本标准化了边界路由器设计,进一步简化IP基础设施对接流程。
Thread基于IPv6协议,无缝兼容Wi-Fi、以太网等现有IP网络。边界路由器提供双向IPv6连接,支持跨网设备互操作(如家庭中Wi-Fi的Matter设备与Thread的Matter设备互联)。
Thread作为网络层协议,支持多应用层协议(如Matter、KNX IoT、DALI+)在单一网络中并行运行,提升不同供应商设备的互操作性。
Thread专为低功耗智能家居设备(如照明、温控器、门锁)设计,其网状网络支持故障节点自我修复,确保连接可靠。
Thread适用于大型商业建筑自动化场景(如照明、暖通、安防及资产追踪),其高扩展性与可靠性可支持大规模设备稳定通信。
Thread通过边界路由器(Border Router)实现设备与互联网、云端的安全连接,支持远程监控、固件更新等功能。其1.3.0与1.4版本标准化了边界路由器设计,进一步简化IP基础设施对接流程。
Thread基于IPv6协议,无缝兼容Wi-Fi、以太网等现有IP网络。边界路由器提供双向IPv6连接,支持跨网设备互操作(如家庭中Wi-Fi的Matter设备与Thread的Matter设备互联)。
Thread作为网络层协议,支持多应用层协议(如Matter、KNX IoT、DALI+)在单一网络中并行运行,提升不同供应商设备的互操作性。
基本工作原理
Thread协议基于IEEE 802.15.4标准构建低功耗IPv6网络,通过6LoWPAN适配层压缩IPv6头部以降低传输开销,并在数据包超过MAC层最大传输单元(MTU)时执行分片与重组。此外,利用链路层的Mesh Header实现多跳数据转发,减少网络层负载,同时结合IP路由与6LoWPAN 链路层转发提升传输效率。网络设备支持自动配置IPv6地址并通过路由协议传输数据。安全机制使用网络范围密钥在MAC层保护数据帧,采用DTLS协议保障入网流程安全,新设备需经授权配置并由Commissioner统一管理入网及参数传输。
Thread网络包含路由器(Router)和终端设备(End Device)两类角色。
路由器作为网络骨干始终保持开启状态(Always On),负责数据包路由,Thread网络最多支持32个活跃路由器构建网状拓扑(Mesh Topology)以提供冗余与自愈能力,路由器通过维护路由表优化消息传递。
终端设备依赖父路由器通信,分为路由候选终端设备(Router-Eligible End Device, REED)及睡眠终端设备(Sleepy End Device, SED),其中REED具备升级为路由器的能力,SED是低功耗设备,仅在必要时活动且不参与路由。
Thread网络设备分为完整功能设备(Full Thread Device, FTD)和最小功能设备(Minimal Thread Device, MTD)。
FTD可担任路由器(Router)、路由器候选设备(REED)或完整功能终端设备(FED),并维护邻近路由器的链路。
MTD硬件需求低、功耗小,作为终端设备(ED)运行,通过父路由器通信并定期唤醒同步。终端设备分为睡眠终端设备(SED)和同步低功耗终端设备(SSED)两种类型,SSED采用协调采样监听(CSL)模式接收数据,精准管理睡眠——唤醒周期实现更高能效。
边界路由器(Border Router)负责Thread网络节点与外部IP网络(互联网/局域网/VPN)互联及数据转发,基于相同的IPv6协议无需协议转换,简化通信流程。
Thread网络还可支持多个活跃的边界路由器以提供冗余和弹性,避免单点故障。边界路由器还可提供应用层服务(如Thread设备发现代理)。在入网配置(Commissioning)时,当配置者(Commissioner)位于外部网络,边界路由器作为安全中介协助设备接入;同时边界路由器可参与外部路由协议,宣告全局IPv6前缀并分配各节点地址。
Thread 网络硬件实现分为三种架构:
系统单芯片(SoC):集成射频、处理器及协议栈于单芯片,通过Thread API直接操作,具备低功耗、低成本与多协议共存(如 Wi-Fi/蓝牙)特性,适用于传感器等终端设备;
无线协同处理器(RCP):将协议栈部署于主处理器,射频模块保留MAC层控制,通过SPI/UART接口以 Spinel协议通信,主处理器持续运行确保稳定,适配视频主机等高算力设备;
网络协处理器(NCP):协处理器运行完整OpenThread协议栈,主处理器通过UART/SPI发送指令并可休眠,协处理器维持连接,适用于网关或IP摄像机等多任务设备。
规格参数
优点
在单芯片中同時执行Thread(或是Zigbee)与BLE协议。
提供低功耗、低延迟与高效能的智能家具物联网完整解決方案。
单芯片提供多样的周边,并且提供完善的应用范例以加速物联网产品开发。
产品应用
推荐硬件
型号 | RTL8771HTV | RTL8771GTV | RTL8771GUV |
---|---|---|---|
Thread 实现架构 | 无线协同处理器 | 无线协同处理器 | 无线协同处理器 |
应用 | (与主机协同工作) Matter装置 Thread边界路由器 Thread路由器 Thread子装置 | (与主机协同工作) Matter装置 Thread边界路由器 Thread路由器 Thread子装置 | (与主机协同工作) Matter装置 Thread边界路由器 Thread路由器 Thread子装置 |
主机接口 | UART | UART | USB |
Multi-Protocol | - | - | - |
TX功率(最大) | 8dBm | 14dBm | 14dBm |
显示器接口 | - | - | - |