Thread Group（https://www.threadgroup.org/）由Apple, Amazon, Google和其它六家公司共同創立於2014年7月15日。作為一個非營利性組織，Thread Group專注於推廣Thread在物聯網領域的應用，對開發人員和消費者培訓、介紹Thread技術及其優勢，提供嚴格的產品認證測試確保極致的用戶體驗。
Thread是什麼？
Thread是一種安全的無線網狀網路通訊協定。Thread解決了構建智慧家居產品網路中出現的新需求。Thread 以6LoWPAN為基礎，充分利用開放標準和 IPv6 技術，與其它無線標準相比具有許多技術優勢：安全可靠，無單點故障，連接簡單，功耗低。產品開發人員和消費者可以輕鬆地通過Thread安全地將250多個設備組成一個低功耗無線Mesh網路，並且網路中的每個設備都可以連接Internet，訪問雲服務。Thread協定棧是建立在電氣和電子工程師協會（IEEE）和互聯網工程任務組（IETF）現有的一系列標準之上的開放標準，而並非全新的標準（見下圖）。
圖1. Thread協議棧概覽
Thread的一般特性
Thread協定棧支援IPv6位址，能夠實現與其它IP網路的低成本橋接，是低功耗/電池供電操作、無線設備間通信的最佳選擇。Thread協定棧專為基於IP網路的智慧家居和商業應用而設計，並且可以在協定棧上搭配各種應用層。
Thread協定棧的一般特性如下：
- 網路安裝、啟動和操作均簡單方便：Thread協定棧支援多種網路拓撲。可通過智慧手機、平板電腦或電腦進行安裝，且安裝簡單方便。產品安裝碼可確保只有授權設備才能加入網路。當路由出現問題時，構建和加入網路的簡單協定支援系統自行配置並修復這些問題。
- 安全性：除非得到授權否則設備不能加入網路，並且所有通信都經過加密和保護。安全保護可用於網路層，也可用于應用層。所有Thread網路都通過身份驗證方案和高級加密標準（AES）進行加密。Thread網路的安全性比Thread Group評估過的其它無線網路安全性更高。
- 可兼顧各種規模的家用網路需求：不同家用網路的設備在數量上存在很大差異，少則幾個，多則數百個。網路層設計旨在根據預期用途對網路運行進行優化。
- 適用於大型商業網絡：對於大型商業網絡來說，單個Thread網路不足以滿足所有應用、系統和網路的要求。Thread域模型允許在單個部署中擴展到多達10,000個Thread設備，這是通過綜合使用不同的連接技術（Thread、乙太網、Wi-Fi等）實現的。
- 雙向通信服務發現和連接：組播和廣播對於無線網狀網路來說效率較低。對於與Mesh網路外界的通信來說，Thread提供通信註冊服務，設備可以對其是否可用以及是否可提供通信服務進行註冊，而用戶端可以使用單播查詢來查找已註冊的服務。
- 覆蓋範圍廣：典型Thread設備的覆蓋範圍通常足以滿足普通家庭需要。而帶有功率放大器的設計可以大幅提高覆蓋範圍。在實體層（PHY）採用了分散式擴頻技術可以更好的提升抗干擾能力。對於商業網絡來說，Thread域模型允許多個Thread網路借助骨幹網相互通信，因此可以擴展覆蓋多個Mesh子網。
- 無單點故障設計：Thread協議棧旨在使運行安全可靠，即使是在單個設備發生故障或缺失的情況下也能安全可靠運行。Thread設備還可以將基於IPv6的鏈路（例如Wi-Fi和乙太網）納入到拓撲中，以降低產生多個Thread分區的可能性。這樣Thread設備可以利用這些基礎設施鏈路的更高輸送量、更大通道容量和更廣覆蓋範圍，同時仍能支援低功耗設備。
- 低功耗：設備通信效率高，在正常電池使用條件下，設備的預期使用壽命可達數年，因此用戶體驗得以提升。採用合適的占空比，設備在使用AA型電池的情況下通常可運行數年。
- 性價比高：來自多家供應商的相容晶片組和軟體協定棧的定價都符合大規模部署的要求，且其設計的初衷都是超低功耗。
Thread家用網路架構
使用者通過其家庭局域網（HAN）上的Wi-Fi或使用基於雲的應用程式從自己的設備（智慧手機、平板電腦或電腦）與家庭Thread網路進行通信。下圖對Thread網路架構中的主要設備類型進行了說明。
圖2. Thread家用網路架構
Thread網路包含以下設備類型：
- 邊界路由器（Border Router）：支援802.15.4網路與相鄰的其它實體層（Wi-Fi、乙太網等）之間的網路連接。邊界路由器為802.15.4網路內的設備提供服務，包括離線運行情況下的路由服務和服務搜索。Thread網路中可以有一個或多個邊界路由器。
- Leader：位於Thread網路中，負責管理路由器ID的分配和註冊，並接受來自符合路由器要求的終端設備（REED）成為路由器的請求。Leader決定哪些設備應該是路由器，而且，Leader與Thread網路中的所有路由器一樣，也可以有子設備。Leader還通過CoAP（受限應用協議）分配和管理路由器地址。但是，Leader中包含的所有資訊也都存儲于其它Thread路由器中。因此，如果Leader發生故障或失去與Thread網路的連接，則可在無需使用者干預的情況下選舉另一個Thread路由器成為Leader。
- Thread路由器（Thread Router）：為網路設備提供路由服務。Thread路由器還為嘗試加入網路的設備提供加入和安全服務。Thread路由器不能休眠，還可以通過對其功能進行降級，從而成為REED。
- REED：可以成為Thread路由器或Leader，但不一定會成為具有特殊屬性（例如多個介面）的邊界路由器。在網路拓撲或其它特定情況下，REED不能成為路由器。REED不會中繼消息，也不會為網路中的其它設備提供加入或安全服務。如有必要，網路對符合路由器條件的設備進行管理，並將其升級為路由器，整個過程無需用戶干預。
- 終端設備（End Device）：不符合路由器條件的終端設備可以是FED（全終端設備）或MED（最小終端設備）。MED無需與父設備同步即可進行通信。
- 休眠終端設備（SED）：僅通過Thread路由器父設備進行通信，且不能為其它設備中繼消息。
- 同步休眠終端設備（SSED）：是休眠終端設備的一種，它使用IEEE 802.15.4-2015中的CSL與父設備保持同步，無需使用常規資料請求。
Thread商業網路架構
Thread商業網絡模型採用的主要設備類型與家用網路所採用的相同，並引入了新概念。使用者借助Wi-Fi或企業網路通過設備（智慧手機、平板電腦或電腦）與商業網絡進行通信。下圖對商業網絡拓撲進行了說明。
圖3. Thread商業網路架構
商業網路架構概念：
- Thread域模型支援多個Thread網路的無縫集成，也支援與非Thread的IPv6網路的無縫連接。Thread域主要的好處是設備在一定程度上可以靈活地加入配置有公共Thread域的可用Thread網路，而在網路規模擴大或資料量擴展的情況下，這會減少對網路進行手動規劃或降低因進行手動重新配置所產生的高額費用。
- 骨幹邊界路由器（BBR）是應用於商業網絡的一種邊界路由器，它能夠促進多個網段的Thread域同步，並且允許大範圍的多播傳播進出Thread域中的每個單獨的網路。隸屬於較大域的Thread網路必須至少有一個“主要”BBR，並且可以有多個“次要”BBR以實現故障安全冗餘。各個BBR通過連接所有Thread網路的骨幹網相互通信。
圖4. Thread域模型
無單點故障
Thread協定棧的設計旨在避免單點故障。雖然系統中有許多執行特殊功能的設備，但Thread網路可以實現在不影響網路或設備持續運行的情況下可以更換這些設備。例如，如果休眠的終端設備需要父設備進行通信，那麼這個父設備就成為通信的單點故障。然而，在Thread網路中，在其父設備不可用時，休眠終端設備可以選擇另一父設備。而這個轉換過程對於用戶是不可見的。
雖然Thread系統採用了無單點故障設計，但在某些拓撲下，個別設備不具備備份功能。例如，在配置了單個邊界路由器的系統中，如果邊界路由器斷電，則無法切換到備用邊界路由器。在這種情況下，必須重新配置邊界路由器。
借助Thread規範1.3.0，共用基礎設施鏈路的邊界路由器可以通過利用Thread無線電封裝鏈路（TREL）提升跨介質（例如Wi-Fi或乙太網）的無單點故障設計。借助此功能，跨鏈路形成Thread分區的可能性則被降低。
Edited by Sales Manager: Mr. Neo Hsu
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