新的无线线程网络协议

线程小组说，软件升级可能允许线程在ZigBee网络上运行。当前，Thread和ZigBee堆栈均可使用微控制器。这些Dual PAN设备使用相同的无线电，应用程序开发人员可以将精力集中在他们的程序上，并在设计周期的后期决定运行哪个网络。与其他标准一样，线程产品必须经过认证过程，并且所有线程认证的产品都将互连。与会员资格和认证相关的费用。
图2显示了Thread指定的网络层基于现有标准，并针对家庭连接环境进行了优化，增加了安全性和调试（对设备进行身份验证的过程。）Thread使用Internet工程任务组（IETF）标准6LoWPAN（低IPv6无线个人局域网），IP路由和用户数据报协议（UDP）。
6LoWPAN支持在IEEE 802.15.4网络上进行有效的IPv6通信，从而可以通过低功耗，低速链路发送IPv6数据包。请注意，线程使用带IP路由的UDP，而不是更熟悉的传输控制协议（TCP）（TCP / IP网络套件的TCP部分）。UDP提供了更快的数据包传送速度，并且在数据包处理机制之外提供了可靠性。
除了可靠性之外，Thread还增加了安全性，网状网络拓扑，电源管理以及将设备调试和加入网络的简单方法。结果是一个安全，强大的网状家庭网络，可以处理IoT连接，因此房主可以轻松地监视，配置和控制其各种智能设备。
资质认证
线程规范将由线程组维护，而认证和测试将由UL（保险商实验室）和Granite River Labs（GRL）完成。线程组的技术任务组正在与UL合作管理认证过程，而GRL提供了测试工具，该工具是一个由硬件和软件组成的平台，用于验证线程协议栈。只有经过认证的Thread产品才会带有Thread徽标。

应用层
线程不指定应用程序层，也不在乎正在运行什么应用程序。正如Wi-Fi网络可以运行各种应用程序一样，线程网络也可以运行各种应用程序。线程保证经过线程认证的设备将互连。应用程序可能涉及照明，温度控制，安全性，烟雾检测；随着Thread进入市场的成熟，预计将开发应用程序以轻松控制家庭中的所有智能设备。
2015年4月，线程组与ZigBee联盟 宣布了一项合作，这将使ZigBee控制库（ZCL）能够在线程网络上运行。已经为基于ZigBee的堆栈编写应用程序而熟悉ZCL的开发人员可以利用他们的知识为基于Thread的堆栈编写应用程序。ZCL为连接的设备如何通信定义了一个标准框架：它们如何识别它们是什么以及它们具有什么功能。
尽管ZigBee是ZigBee IP的IPv6版本，但用于设备到设备通信的Thread IP路由针对的是IoT和连接家庭的各种应用。

线程网络组件
线程网络（图1）由主机设备，路由器和边界路由器组成。
主机设备是单个启用IP的功能设备，例如灯泡，风扇或恒温器，并且是网络中的端点。设备也可以称为困节点或困孩子；路由器是父节点（不处于睡眠状态）。昏昏欲睡的术语表示设备大部分时间都处于睡眠模式，并具有低功耗操作所需的低占空比。设备仅通过父路由器进行通信，而不会转发其他设备的消息。由于设备在睡眠模式下无法接收数据，因此父设备会保留其消息，直到设备唤醒以轮询数据或发送数据为止。
设备的典型发送周期可能是：

• 从睡眠模式中唤醒。
• 执行任何必需的启动和无线电初始化。
• 进入接收模式并检查是否清除发送。
• 进入传输模式。
• 传输数据。
• 获得确认（如适用）。
• 睡觉。
  

路由器为网络设备提供路由。他们还负责处理加入网络的设备并提供安全性；他们可以充当领导者角色并启动线程网络。它们始终保持活动状态，维护邻居表，子表和路由表并相互连接，因此网格保持完整。如果路由器出现故障，其余的线程路由器会更新其路由信息，以便仍可以使用现有节点转发邮件。如果父路由器出现故障，则另一台路由器将充当设备的父路由器。线程的网状拓扑提供了一种自我修复的通信框架。路由器也可以降级为符合路由器条件的终端设备（REED），如果条件需要，这些设备不转发消息。REED和路由算法由Thread网络管理，无需用户干预。
边界路由器充当简化的网关，处理线程网络和非线程网络之间的连接，如图1所示。它们具有处理802.15.4和Wi-Fi（802.11）或以太网（802.3）连接的能力。边界路由器可以是单独的通信设备，例如结合了线程和Wi-Fi接口的线程网络中的接入点或主机设备。线程网络可以具有多个边界路由器。
图3显示了部分Thread网络。网络中的每个端点均经过线程认证的风扇和恒温器通过父路由器进行通信。

图3.部分线程网络

图4中显示了一个包含风扇和恒温器的Thread网络。该网络视图假定正在运行合适的应用程序来控制智能设备，因此：

• 当恒温器指示周围空气温度高于75度（F）时，风扇启动
• 如果门打开并且当地时间晚上8点以后，指示灯会亮起
• 如果打开窗口，则风扇在运行时停止
  

房主可以随时通过使用智能手机或平板电脑来启动风扇。来自智能手机的消息由线程边界路由器处理，该路由器将其转发到线程网络。在Thread网络中，路由器使用其IP地址将消息发送到特定的风扇设备。（或者，如果风扇处于睡眠模式，则为其父路由器）。从睡眠中唤醒并轮询父母之后，将向风扇转发该消息。作为响应，它将开始。

图4.线程网络

连接设备
将处理的路由器或边界路由器添加到Thread网络中并对其进行身份验证，这些路由器或边界路由器以领导者和委托人的角色运行。线程网络确定了负责某些网络功能（例如分配路由器地址和处理新路由器请求）的负责人。如果当前领导者掉线，则其他路由器或边界路由器将自动担任该角色。专员充当新Thread设备的身份验证服务器，并充当提供加入网络所需的网络凭据的授权代理。
如果房主购买了新的经过Thread认证的设备，则他们将启动连接，让设备发现网络并提供安全密码。仅在对凭据进行身份验证时，设备才会加入网络。加入后，该设备将配置为父路由器，并且可以参与网络。路由表和其他网络信息将更新以反映添加的内容。

概要

Thread是一种网络协议，专注于连接的家庭和物联网。它专为低功耗和基于IP的通信而设计，可为启用IP的智能家居设备提供安全，强大的网状网络。保证线程认证的设备可以互连。房主或网络管理员可以轻松地将设备添加到网络，应用程序开发人员可以确保设备可以一起使用。