基于线程的连接设计确保智能家居的安全连接

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结论

Thread网络的拓扑结构取决于路由器的数量。如果网络只包含一个路由器或边界路由器，它将形成围绕该路由器的基本星形拓扑。如果网络包含多个路由器或网桥路由器，它会自动将自身配置为网状拓扑（图1，左）。

图6：Silicon Labs Simplicity Studio为开发人员提供了一系列旨在加速项目开发的对话框。在这里，开发人员通过选择套件，部件和SDK来创建一个新项目; Simplicity Studio自动填充套件和部件以识别硬件。 （来源：Silicon Labs）

在线程中，设备可以在多个特定的位置运行角色通过它们在网络中提供其他设备的服务来区分。用作路由器的设备为其他网络设备提供路由服务，以及允许授权设备加入网络的安全服务和服务。网络上的第一台路由器成为一种特殊类型的路由器，称为Leader，它管理网络参数，协调委员以添加新设备，并做出网络决策。另一种特殊类型的路由器，边界路由器，为802.15.4网络内的设备提供服务，包括用于离网操作的路由服务。最后，Sleepy End Devices是仅通过其父路由器进行通信的主机设备。

主板接受一个互补的无线电板，插入主板上的指定插槽。模块化设计支持不同的无线电板，使开发人员能够开发蓝牙低功耗，线程，ZigBee和专有无线应用。 SLWRB4154A无线无线电板旨在支持Thread，包括EFR32MG1P732F256GM32无线SoC和相关组件。 （主板包含一个单独的MCU，负责提供的一些高级套件功能，但不是用户可编程的。）大多数EFR32MG1P732F256GM32的引脚从无线电板路由到主板顶部和底部边缘的分支焊盘。

可靠的连接性

SoC的片上无线电收发器（图3）提供19.5 dBm的最大输出功率，接收灵敏度为-99 dBm（250 kbps O-QPSK DSSS）。该收发器采用低中频接收器架构设计，包括一个低噪声放大器（LNA）和一个I/Q下变频混频器。在由IF模数转换器（IFADC）采样之前，I/Q信号被滤波和放大。自动增益控制（AGC）模块调整接收器增益以优化性能并避免饱和。

Wi-Fi蓝牙智能ZigBee PRO线程带宽150 Mbps + 1 Mbps 250 kbps 250 kbps低功耗否是是是本机IP可寻址是否否是简单IP桥接是否否是网状网络否否是是实用网络尺寸限制32 10 250+ 250+安全支持AES-128/256 AES-128 AES-128 AES-128，ECC无单点故障否否否是

尽管物联网设计提供与“传统”嵌入式系统相似，它们对从基本无线电性能到高级消息传递能力的连接性提出了独特要求。 Silicon Labs的SLWSTK6000A无线入门套件将基于EFR32MG（Mighty Gecko）无线SoC的全功能系统与基于Thread构建的综合生态系统相结合，这是一种专门用于解决物联网挑战和机遇的独特网络协议。 p>

硬件支持

虽然线程网络可以包含许多执行特殊功能的设备，但Thread堆栈的设计确保可以在不影响Thread网络中正在进行的通信的情况下更换它们。结果，这种网络中的设备不代表单点故障。例如，如果作为领导者的设备发生故障，则另一个路由器成为领导者，甚至将路由器符合条件的终端设备（REED）提升为路由器状态，以在需要时改善连接（图1，右）。

图3：Silicon Labs EFR32MG1P732F256GM32和EFR32MG1系列无线SoC的其他成员集成了一个复杂的收发器，旨在适应各种无线协议和PHY，包括802.15.4。 （来源：Silicon Labs）

图4：CoAP的类HTTP消息传递协议使用事务提供可确认（CON，左）和不可确认（NON，右）事务标识符（例如，0x7a10，左）和授权令牌（例如，0x73，左）。 （来源：The Thread Group）

图5：Silicon Labs SLWSTK6000A无线入门套件接受无线无线卡，例如SLWRB4154A，旨在支持特定的连接选项。 （来源：Silicon Labs）

该工具包提供了一个全面的软件包，其中包括用于Thread SDK和底层协议的软件库以及Silicon Labs Simplicity Studio开发环境。基于Eclipse，Simplicity Studio旨在让开发人员专注于他们的应用程序代码而不是底层的硬件和软件服务层。在启动时，Simplicity Studio会识别连接的硬件，提示开发人员连接硬件（如果没有找到）。然后，Simplicity Studio会自动安装与连接硬件相关的软件包。

线程堆栈（图2）建立在6LoWPAN（IPv6低功耗无线个人局域网）之上，它本身建立在IEEE 802.15.4之上，以提供基于IP的网络。 Internet协议（IP）提供了跨IP网络中继数据报的核心机制，其路由功能可实现网络互联。

市场研究公司Gartner Inc.预计，到2022年，个人家庭住宅可能包含数百种智能设备，包括娱乐，家用电器，安全，环保和健身产品等。与此同时，缺乏互操作性标准可能会严重阻碍这种增长潜力。在这种环境中，线程规范试图成为“网状网络的Wi-Fi”，并且在各种无线技术中占据一席之地，这些无线技术可能在家庭中连接这些设备的不同角色（表1）。

快速开发套件

在其高级功能中，无线电为每个接收帧生成接收信号强度指示器（RSSI）值，为基本线程机制提供必要的硬件支持。使用Thread，设备使用RSSI值发布传入消息到该设备的“链接开销”。反过来，路由器使用通过网络发布的链路成本来确定通过网络的最佳路径。

图2：线程在一层熟悉的标准之上添加了专门的服务，如安全性和调试，以实现基于IP的自我修复智能产品网络。 （来源：线程组）