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無線小常識

23
Sep
為什麼需要 Thread

專為物聯網而構建: Thread實現低能耗與安全可靠的連接,支援單點故障續傳,點對點互連操作性,可擴展性高達數百個節點。

IP基礎標準: Thread提供跨網絡的匯聚層,提供設備到設備 設備到雲端應用的通信,靈活性的與多個應用層選擇及與不同生態系統協同工作。

安全網絡:Thread只允許經過身份驗證的節點加入其網絡,並提供網路用戶的設備通信改善,內置鏈路層安全性和所有網絡流量的加密。

網路集成:Thread可將互聯網擴展到其他低功耗終端設備,使用邊界路由器擴展到互聯網和其他網絡,如EthernetWi-FiCellular

低功耗:Thread支持低功耗操作並把人們每天使用的設備(包括恆溫器,照明控制,安全和安全產品)成為網絡的一部分,而無需持續充電或頻繁更換電池。

Thread的優點包含;

Thread6LoWPAN為基礎,提供開放標準並經過驗證建構完整支援Internet協議(IPv6 Stack,技術優勢包括安全可靠的IP網絡架構無單點故障(斷點續傳)功耗低連接簡單。支援設備到設備和設備到雲的通信,可靠並輕鬆安全地將數百個設備連接到低功耗Thread Mesh 網絡,每個節點也輕鬆連結Internet做雲端訊息的傳遞。

基於IEEE 802.15.4IETF標準,提供低功耗,低頻帶寬的方式在網狀網絡中可靠地連接設備。Thread是經過安全驗證和部署的技術,該標準具有極低的功耗和低延遲,與其他網格技術不同於:

  • Thread主要針對網絡層的服務,Thread與應用程序層無關,Thread設備中的應用程序層和雲服務可以隨時間更改。Thread設備可以隨著生態系統和行業的發展而發展。
  • Thread允許多重播送Multicast和單一播送Unicast傳遞,提供網絡可擴展性和可靠性網絡。
  • Thread是基於IPv6架構並提供跨所有網絡的匯聚層。
  • Thread在網絡層驗證的設備均有內置安全性。

 

Thread網絡沒有單點故障(支援斷點續傳),可以在添加或刪除設備時進行自我修復和重新配置,並且易於設置和使用。

Thread設備與更大的IP網絡無縫接軌。

Thread技術本旨是安全可靠地連接家庭的數百種產品,並提供專用的網絡架構連接並控制家庭內的關聯產品,與Wi-Fi互補,不管是Ethernet / Wi-Fi或是Cellular網絡,都可將設備引入同一基礎建設內。

Thread 基本網路架構:

 

 

相關無線比較

 

Mesh Network Performance Comparison

Throughput Comparison vs Hops 100-byte Payload Zigbee, Thread, and 96-byte Bluetooth 如下圖

 

Zigbee, Thread, and Bluetooth Latency - 4-hop versus Payload Size 如下圖

 

Latency - Large Networks and Different Packet Sizes 如下圖

 

Latency - Small Networks and Different Packet Sizes 如下圖

 

Thread 生態圈

 

Thread 網路支援IP base的優點 :

  • 支援IPv6更高的安全通信協定
  • HAN (Home Area Network) 家用網路可經過Broder router對設備直接對定址設備
  • 雲端應用程式或是服務能透過網際網路直接呼叫裝置
  • Mesh互聯網狀網路內的產品可直接用IP對應聯繫
  • Thread網路架構內提供點對點安全性防護
  • 資料傳輸支持DTLS (Datagram Transport Layer Security)資料傳輸安全協議,讓新申請入網的裝置與網路內的裝置有其安全性溝通的機制
  • 所有的資料傳輸也支援MAC 過濾機制
  1. 設置允許的裝置列表內。僅向列表中的MAC地址提供服務。
  2. 設置在拒絕裝置列表內。不會授予MAC地址並提供任何服務。
  3. 如果MAC地址在允許和拒絕列表中,則將拒絕提供任何服務。

 

Thread 強固的網路功能及省電機制:

  • 支援無單點故障功能 (斷點續傳)
  • Thread網路架構內 Leader 角色如果失效 , 網路內Router自動升級成Leader
  • Leader可以把REED裝置升級成Routers來改善網路品質及效率
  • End Device 可以進入沉睡模式sleepy mode降低功耗損失 , 也不需要透過任何核准程序
  • 沉睡的裝置Sleeping device透過應用感應喚醒並告知Router
  • Router 保有裝置的相關訊息
  • 當裝置找不到網路內關聯時,會自動切換角色為Router

 

Thread 也可以用其他應用相互連接使用

 

總結 :

針對物聯網的應用,歐盟網絡安全局 ENISA,已經針對網路安全法案建立了歐盟網絡安全認證框架,應對網絡安全威脅和攻擊,並制定未來網路的相關產品須經由有效的產品流程和服務進行認證,從而提高在線服務和消費者設備的安全性。這是第一部歐洲內部市場法律,通過此類認證來應對增強互聯產品,物聯網設備以及關鍵基礎設施的安全性。

2.4GHz頻段的小資料量的無線傳輸Thread與大資料量無線傳輸Wifi儼然形成強烈互補,在即將萬物聯網的時代,Thread的出現補足了其他短距離無線通訊的功能缺陷,加上自身的安全機制及低功耗闖蕩江湖,想必Thread針對小資料量物聯網的未來會有一番作為。

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