為智慧家庭而生:Thread的基本介紹

Thread為一種專為低功耗設備(如感測器)以及低延遲而設計的網狀網路(Mesh)通訊協議,這種技術不依賴家中的互聯網網路或Wi-Fi,而是通過建立專用網路來連接家裡的設備,專門為分佈在家中的智慧家庭設備提供簡單、安全可靠和低成本的方法來連接各種不同的智慧家庭設備,這些設備可能會在數月或更長時間內保持不變和不使用,只有在需要時才會喚醒,並發送簡單的資訊,然後返回睡眠狀態並盡可能長時間保存電池的電量而不要耗盡而設計的,例如:感測器、門鎖、窗簾、燈泡、恆溫器、警報器等。

 

Thread 網路保有擴充性,且能夠支援高達 250 台以上的設備。

在智慧家庭的Thread設備主要有路由器或終端設備功能,路由器通常是外部插入電源的設備,如:燈泡或智慧插頭用來提供與終端設備之間溝通的角色,而終端設備通常是由電池供電的設備,可長時間休眠增加電池壽命,如:感測器或是門鎖,且具有自我修復功能,如果網路中有任何路由器因故離線,則另一個路由器可以馬上替補並接管其工作,這樣網路就不會出現故障。

在Thread網路裡的設備是經由點對點直接相互連接通信,不需要另外經由主控設備來連接,且能夠尋找連線的最佳路徑,這種設計方式能夠直接降低連線功耗,並且減少延遲與碰撞。

簡易顯示各種智慧家庭設備在Thread網路中扮演的角色以及互動方式 (下圖)
各種智慧家庭設備在Thread網路中扮演的角色以及互動方式

 

而在Thread 網路中最特別的就是邊界路由器(Thread Border Router),由於Thread網路本身可以獨立運作且各終端設備間可以直接互相連接通信,但如果要連接至網際網路則至少需要一個Thread邊界路由器,其作用是將Thread網路與網際網路相互連接,因此就算不在家裡,也可以透過網路連接控制家中的智慧家庭設備。例如Amazon的Echo智慧揚聲器(第四代)、Apple的HomePod Mini和Apple TV 4K(第二代)都具有Thread邊界路由器功能)

 

目前在市場上可以看到支援Thread技術的產品類如下:

  • 智慧門鎖
  • Wi-Fi 路由器
  • 智慧音箱
  • 智慧燈泡
  • 智慧感測器

市面上可以看到支援Thread技術的產品類

 

由於Thread採用互聯網協定(IP)的技術協議,可以連接眾多IP協議的應用層,可支援項目如:Matter、DALI+、HomeKit等各種不同基於IP協議的應用層,用戶可以選擇使用任何一種應用層,甚至開發屬於自己的應用層(下圖)。

Thread採用互聯網協定(IP)的技術協議,可以連接眾多IP協議的應用層
Image: Thread Group

 

延伸閱讀:帶您快速認識智慧家庭的溝通橋樑-Thread的認證服務 (下篇)

 

Matter-智慧家庭的新標準

Matter是目前最新的物聯網標準,主要用以整合各種智慧家庭的設備,不論配件原本透過哪種方式連線,都可以透過 Matter 進行跨平台使用。即使以後家中採用不同品牌的智慧家庭產品,彼此都能相容。
過去各智慧家庭領域的公司一直試圖與其他不同的公司進行產品區分,創造自己的生態系,試圖壟斷消費者市場,造成各種智慧家庭設備的無線連接空間變得太繁瑣複雜,失去了原本的方便性目的,因此在連接標準聯盟(Connectivity Standards Alliance,CSA)標準組織的支持下,Apple、Amazon及Google等智慧家庭生態系統龍頭推動了讓Matter成為智慧家庭解決方案。

 

Matter 運作的架構

網路主要分成雲端系統設備 (Ecosystem and cloud)、應用層 (Application Layer)、網路傳輸層 (Networking / Transport Layer)以及實體連接層 (Physical / Link Layer。

網路主要分成雲端系統設備 (Ecosystem and cloud)、應用層 (Application Layer)、網路傳輸層 (Networking / Transport Layer)以及實體連接層 (Physical / Link Layer。

 

Matter位在應用層,負責定義設備的功能
網路傳輸層則是負責連結設備與智慧家庭系統,可以經由ZigBee、Thread、Wi-Fi和 Bluetooth 等不同傳輸方式連線。
設備之間的自動化控制為智慧家庭最重要的功能,Thread 技術協議在 Matter應用底下提供了更安全、方便且快速的連線。

 

下圖分析了使用Thread的Matter設備在家庭網路中的工作方式,如:Matter開關控制器可以直接控制使用Thread 燈泡,中間不需要經過任何手機或雲端應用程式控制。
使用Thread的Matter設備在家庭網路中的工作方式

 

結語

Thread做為智慧家庭最重要的標準連線協議,任何支援Matter標準的產品都必須支援Thread技術協議,因此執行Thread認證測試是必要的,且能夠幫助廠商確保產品符合標準,提高產品的可靠性與互通性,從而增加產品在市場上的競爭力以及品牌信任度,而選擇信譽卓著的測試認證機構作為長期合作夥伴也將是產品品質確認重要的一環。

了解Thread、進行Thread認證

了解Matter、進行Matter認證