Thread

A Thread egy vezeték nélküli kommunikációs protokoll, amelyet kifejezetten az okosotthon eszközök közötti megbízható, biztonságos és alacsony fogyasztású kommunikációra fejlesztettek ki. A protokoll a 2,4 GHz-es frekvenciasávot használja és az IPv6-alapú kommunikációt támogatja, ami elősegíti az internetre való közvetlen kapcsolódást.

A Thread protokoll története

A Thread protokollt 2014-ben mutatták be a Thread Group, egy iparági konzorcium által, amelynek tagjai között olyan vállalatok szerepelnek, mint a Google Nest, a Samsung és az ARM. A Thread célja, hogy egy egyszerűen telepíthető, skálázható és biztonságos hálózati protokollt biztosítson az okosotthon eszközök számára.

A Thread protokoll folyamatos fejlesztés alatt áll, hogy megfeleljen az egyre növekvő IoT igényeknek. Az egyik legfontosabb fejlesztés a protokollban a Matter szabvánnyal való együttműködés, amely növeli az interoperabilitást különböző gyártók eszközei között.

Mik azok a vezető, router és végponti eszközök?

A Thread hálózatban háromféle eszköz létezik:

• Hálózati vezérlő (Commissioner/Leader): Feladata a hálózati eszközök csatlakozásának és eltávolításának menedzselése. Egy commissioner lehet a hálózaton, de kiesése esetén átveheti a szerepét egy másik eszköz (tipikusan valamelyik router eszköz).
• Átjáró eszközök (Borer Router): Ezek az eszközök felelősek a thread hálózat egyéb hálózatokkal (pl.:WiFi, Ethernet, Zigbee, Z-Wave) való összekötéséért. Több border router lehet a hálózaton.
• Router eszközök (Mesh Extender Device): Ezek az eszközök továbbítják az adatokat a hálózat különböző pontjai között és segítenek fenntartani a hálózat stabilitását.
• Végponti eszközök (Battery Operated Device): Alacsony fogyasztású, elemről vagy akkumulátorról működő eszközök, amelyek főként adatokat gyűjtenek és továbbítanak a routereken keresztül.

A Thread topológiája

A Thread hálózat egyetlen topológiát használ:

• MESH (háló) topológia: Ebben a topológiában minden eszköz kommunikálhat a hálózat bármely más eszközével köztes csomópontokon keresztül. Ez biztosítja a hálózat rugalmasságát és megbízhatóságát, mivel több útvonal áll rendelkezésre az adatok továbbítására.

Mi az OSI modell, hogyan illeszkedik bele a Thread?

Az Open Systems Interconnection (OSI) modell egy olyan fogalmi keretrendszer, amely leírja, hogyan történik az adatkommunikáció a különböző rendszerek között. Az OSI modell hét rétegből áll, amelyek mindegyike egy adott funkcióért felelős. A Thread protokoll az alábbiak szerint illeszkedik az OSI modellbe:

• Fizikai réteg: Ez a réteg határozza meg a Thread által használt vezeték nélküli kommunikációs csatorna fizikai jellemzőit. A Thread a 2,4 GHz-es frekvenciasávot használja.
• Adatkapcsolati réteg: Ez a réteg határozza meg a Thread adatfolyamának szerkezetét, az eszközök közötti protokoll nyelvezetét.
• Hálózati réteg: Ez a réteg kezeli a hálózati topológiát és az eszközök közötti útválasztást. A Thread támogatja az IPv6 protokollt, ami lehetővé teszi az eszközök számára, hogy közvetlenül az internetre csatlakozzanak.
• Alkalmazási réteg: Az eszközökhöz társítható szerepek, vagy a felhasználók által irányítható funkciók meghatározása ezen a szinten megy végbe. A Thread itt nincs már jelen, jó kiegészítője itt a Matter.

Hogyan építhetünk fel egy stabil Thread hálózatot?

A stabil Thread hálózat felépítése gondos tervezést igényel. Néhány tipp a stabil hálózat biztosításához:

• Válasszunk megfelelő hardvert: A megbízható kommunikáció érdekében használjunk olyan hardvert, amely támogatja a Thread protokollt.
• Tervezzük meg a hálózati topológiát: Biztosítsuk, hogy minden eszköz megfelelő távolságban legyen a többi eszköztől, hogy fenntartható legyen a stabil kommunikáció. Az útválasztó eszközöket egyenletesen helyezzük el az otthonunkban.
• Kerüljük az interferenciát: A Thread frekvenciasávjának kiválasztásánál ügyeljünk arra, hogy minimalizáljuk a többi vezeték nélküli hálózat okozta interferenciát.

A Thread erősségei

• IPv6 alapú kommunikáció: A Thread IPv6-ot használ, ami lehetővé teszi, hogy az eszközök közvetlenül csatlakozzanak az internetre. Ez kiküszöböli a fordítási rétegek szükségességét, ami egyszerűsíti a hálózatot és gyorsítja a kommunikációt.
• Nincs központi Hub-függőség: A hálózat öngyógyító és nincs egyetlen hibapontja (Single Point of Failure). Ha a hálózati vezérlő (Leader) kiesik, egy másik router eszköz automatikusan átveszi a szerepét.
• Kiválóan kiegészíti a Matter-t: A Thread a Matter alkalmazási réteg elsődleges hálózati protokollja, biztosítva a magas szintű átjárhatóságot a különböző gyártók Matter-kompatibilis eszközei között.
• Háló (MESH) topológia: A hálózati struktúra biztosítja a megbízható és könnyen kiterjeszthető lefedettséget, mivel az állandó tápellátású router eszközök erősítik a jelet.
• Alacsony energiafogyasztás: Az IEEE 802.15.4 szabványra épülve kiválóan alkalmas elemmel működő eszközökhöz, amelyek extrém hosszú akkumulátor-élettartamot igényelnek.

A Thread gyengeségei

• Interferencia a Wi-Fi-vel: A Zigbee-hez hasonlóan a Thread is a zsúfolt 2,4 GHz-es sávot használja. Ez interferenciát és potenciális kommunikációs problémákat okozhat, különösen sűrűn beépített környezetben, vagy ha a csatornaválasztás nem optimális.
• Border Router szükségessége: Bár nincs szükség hagyományos központra (hubra) a hálózaton belül, Border Routerre (határ-útválasztóra) van szükség ahhoz, hogy a Thread hálózat kommunikálni tudjon a külső hálózatokkal (pl. Wi-Fi, internet).
• Fiatal ökoszisztéma: Más protokollokhoz (pl. Zigbee, Z-Wave) képest a Thread egy viszonylag új technológia a piacon, ami azt jelenti, hogy jelenleg kevesebb kompatibilis eszköz áll rendelkezésre.
• Gyengébb adatátviteli sebesség: Az energiahatékonyság optimalizálása miatt az adatátviteli sebesség alacsony, ami megakadályozza a nagy sávszélességet igénylő feladatokat (pl. videó streaming).