Thread协议的优势及其如何应用于KNX IoT

总所周知，许多云应用需要基于互联网协议 (IP) 的网络连接到边缘设备。如今，在商业楼宇自动化领域各种类型和规模的企业一直在寻求无线物联网解决方案来实现这一目标。因为，相对于有线连接，无线解决方案有在灵活性、低成本等诸多好处。

在苹果公司发布的最新iPhone 15 pro中新增了对Thread协议的支持，引起了很多人士对这种无线协议的广泛关注。Thread是一种低功耗网状网络协议，旨在让“物联网”(IoT)设备能够轻松地相互通信。其是一个开放的、免授权的标准，源于对不同设备之间更高的互操作性和兼容性的渴望，尤其是智能家居设备。

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今天，我们一起来看看Thread协议的优势都有哪些优势，以及如何将Thread用于 KNX IoT。

什么是Thread？

Thread是一种基于 IPv6 的低功耗无线网状网络层协议。Thread支持基于 IP 的设备到设备和设备到云的直接通信。它可靠地连接数百（甚至数千）种产品，并包含强制性安全功能。Thread 网状网络没有单点故障，可以在添加或删除设备时进行自我修复和重新配置，并且易于设置和使用。

为什么IP很重要？

通过 IP 通信，每个设备都有一个称为 IP 地址的全球唯一标识符，这使其能够通过 Internet 进行唯一寻址。目前主要使用两种系统，即 IPv4 和 IPv6。IPv4 使用 32 位地址空间，相当于 43 亿种可能性，而 IPv6 使用 128 位地址空间，相当于340 Undecillion（340,282,366,920,938,000,000,000,000,000,000,000,000 ）个全球唯一地址。Thread 使用 IPv6，从而实现无缝可扩展性。

基于IP的基础设施已经安装在建筑物中，并形成IT网络。IP 技术已经变得足够快、足够可靠，足以运行我们的运营技术 (OT) 基础设施，即用于控制工业设备的硬件和软件。由于 IP 技术也是互联网的基础，因此基于 IP 的技术是任何数字化转型战略的核心。

相比之下，非基于 IP 的协议需要网关来连接到 IT 网络或互联网。此类网关的设置、配置和维护非常复杂，通常需要现场工程师。然而，基于 IP 的技术只需要一个路由器。IT 专业人员非常擅长设置、配置和维护基于 IP 的设备，并且用于远程执行此类工作的工具也很常见。

基于 IP 的技术的另一个主要优点是多个应用可以共享相同的有线或无线 IT 基础设施。这意味着，例如，可以在建筑物中安装 Thread 网络以配置 DALI+ 灯，然后可以安装 KNX IoT HVAC 系统，共享相同的 Thread 路由器基础设施。专有技术通常不会出现这种基础设施共享的情况。

为什么无线很重要？

无线连接非常重要，因为布线基础设施的成本昂贵且耗时。然而，最常见的基于 IP 的无线技术 Wi-Fi 是为传输大数据包的语音和视频数据而设计的，而不是偶尔传输小数据包的传感器和执行器数据。

此外，Wi-Fi 基于每个接入点的星形拓扑，甚至 Wi-Fi 网状网络也基于星形拓扑，这限制了最大节点数量。此外，Wi-Fi 并未设计为支持睡眠模式，并且对于长期电池操作来说会消耗太多电量。

尽管目前已经开发出许多专有无线协议来克服上述许多问题，但它们很多不是基于 IP 的。

Thread Mesh

Thread 形成一个自我管理、自我修复的网状网络。随着网络需求的变化，Thread 设备能够动态地将自身升级为路由器并降级为终端节点。这使得 Thread 网络可以由非熟练专业人员安装，并最大限度地减少网状网络管理的需求。

Thread 设备可以休眠以最大限度地减少功耗，并随时安全地重新加入网络。由于 Thread 专为休眠和重新加入而设计，因此该过程是无缝且非常快速的，这对于功耗受限的设备非常重要。

• 安全

Thread 从一开始就考虑了安全性，并要求制定互联网工程任务组 (IETF) 安全标准。使用已建立的 IETF 安全标准可确保 Thread 不受即将推出的网络安全标准的影响。

以下是使用基于 IP 的连接（包括 Thread）的建筑管理系统 (BMS) 示例。