應用

Thread網絡拓撲用于支持Matter的智能家居和商業建筑

2025China.cn   2021年08月05日

  本文將引領開發人員深入了解部署Thread設備的經典網絡拓撲結構。首先解釋網絡上不同類型的Thread設備,然后分別詳細介紹智能家庭和商業建筑網絡。

  因為Thread是基于IP的,所以它的網絡拓撲相對簡單易懂。與其他網絡技術不同,不需要轉換器或網關將IP數據包轉換為專有協議。這不僅允許Thread設備可以單獨和直接尋址,無論是來自云還是來自家庭或企業網絡中的某個位置,而且還提供了更好的安全性,因為在應用程序消息完全解密的通信路徑上沒有引入更多的“弱點”。

  Thread路由設備和終端設備

  Thread是一種網狀網絡技術,因此Thread設備可以是路由設備或(休眠)終端設備。通常,Thread網絡中的主電源供電的Thread設備(如燈泡)具有路由功能。這些具有路由功能的Thread設備不僅可以接收用于特定設備的數據,還可以傳遞用于其他設備的數據。這就產生了一個覆蓋范圍大的非常穩定的網絡,而不需要額外的中繼器將無線號轉播到更遠的設備。Thread終端設備在網絡上通常只能“按需”操作,如電燈開關。它們不會重新路由數據,可以是“休眠”設備以節省能源,只會在被激活并在使用后立即成為Thread網絡的一部分。

  Thread邊界路由器

  Thread邊界路由器是在用戶的家庭網絡或企業網絡與Thread使用的IEEE 802.15.4無線標準之間形成鏈路的設備。它不需要轉換數據包,因為Thread使用與互聯網、家庭和樓宇網絡相同的IPv6協議,使Thread邊界路由器成為簡單操作的設備。特別是在商業應用下,Thread支持在同一網絡上有多個邊界路由器動態接管功能,因此不會出現單點故障。Thread邊界路由器功能可以內置到其他設備(如Wi-Fi接入點)中,或最常見的消費類應用中,內置到智能揚聲器、智能顯示器或電視機頂盒中。

  Matter物聯網通用標準

  Matter 是最新的智能家居和智能建筑應用標準,該標準由CSA連接標準聯盟(Connectivity Standards Alliance,前身為Zigbee聯盟)監管,并得到約200家公司的支持,包括亞馬遜、蘋果、谷歌、Signify/Philips和宜家,以及施耐德和西門子等工業公司。其利用了Zigbee群集庫、Weave和HomeKit等現有技術,旨在幫助制造商簡化支持多種生態系統的物聯網設備開發,以及尋求不同廠家的設備兼容性。Matter在IP層上運行,目前支持Wi-Fi和以太網,其低功耗無線網狀技術僅支持Thread。 支持Matter的智能揚聲器/顯示器/機頂盒Matter設備可以添加到大量智能家居生態系統中,比如內置在流行的智能揚聲器、智能顯示器或其他設備(如電視機頂盒)中。這意味著用戶可以像往常一樣控制Matter智能家居設備,例如使用語音或他們喜愛的應用程序。其中一些設備可能包含Thread邊界路由器功能,因此也可以立即使用基于Thread的Matter設備。

  Matter的Multi Admin功能

  Matter引入的許多優秀功能,其中之一是能夠混合和匹配生態系統和服務,同時保持對家庭中所有物聯網設備的互操作控制,這意味著,您將不局限于選擇和堅持一種品牌或類型的控制器(即智能揚聲器、手機等)。一旦Matter設備添加到網絡中,用戶可以選擇將其連接到其他Matter支持的生態系統,以使用自己的智能揚聲器、顯示器或應用程序控制這些設備。

  連接到其他物聯網網狀網絡標準的橋梁

  Matter的IP基礎意味著它可以用于以太網、Wi-Fi和Thread網絡層,在許多生態系統和設備中提供極大的靈活度和易于控制的優勢。在某些情況下,用戶可能擁有基于其他協議的現存物聯網設備網絡,為了能夠在Matter平臺內控制這些設備,而無需將它們全部替換為Matter兼容設備,制造商可能會選擇向集線器添加功能,以將Matter協議與其本機協議連接起來。盡管這些設備不會共享和擴展Thread網格網絡,或保留完整的端到端加密,但它們可被當作是Matter設備并相應地進行控制和操作。

  企業主干網/樓宇自動化系統

  基于IP的樓宇自動化標準的優點之一是它們可以利用現有IP基礎設施,并在需要時接入,無需安裝、保護和維護單獨的網狀網絡來控制物聯網設備(如照明或暖通空調系統)。Thread是建筑IP網絡的理想解決方案,允許使用低功耗或電池供電的設備,并在其網狀網絡上的所有設備之間實現組網,以提高可靠性,并通過添加的每個設備擴展其覆蓋范圍。所有基于IP的設備,包括Thread設備,都可以通過單個樓宇自動化系統(BMS)進行控制和監控。

  多樣的樓宇自動化標準

  在商業建筑領域,部署了各種建筑自動化標準,每種標準都有其獨特的優勢。傳統上,所有這些標準都需要自己的網狀網絡和布線,這可能大大增加安裝和維護的復雜性及成本。隨著許多樓宇自動化標準現在過渡到IP,可以在同一IP基礎設施上同時使用多個標準。它們可以使用企業IP骨干網部署在整個建筑或校園內,然后使用Thread進行無線擴展。基于多種樓宇自動化標準的Thread設備甚至可以工作并擴展同一個Thread網格網絡。

  Matter應用于商業建筑

  Matter為智能家居用戶帶來了靈活性,讓他們可以從各種生態系統和相關的智能揚聲器/顯示器中進行選擇(甚至可以與相同的設備同時使用)。對于智能建筑領域,Matter的開源性質帶來了新的機遇,將各種商用(甚至以消費者為中心)控制解決方案與專門開發的產品相結合,以定制特定需求,本博客進一步強調了Matter的開放式商業生態系統。

  總結

  基于IP的網絡拓撲相對簡單,因為其網狀網絡對所有設備采用單一接口,跨越Thread、以太網和Wi-Fi等各種物理網絡層。它簡化了安裝,維護,強化安全性,并向多個可同時使用的應用程序和生態系統進行開放。Thread是現代基于IP的智能家居和樓宇自動化標準的理想選擇,提供穩健、可靠、范圍廣泛且低功耗的無線網狀網絡。

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