聚焦国内智能家居出海新机遇，创造IoT智能互联新价值。5月10日下午，Thread智能家居技术创新峰会成功举办，并通过CSHIA智能家居微课堂与智能头条视频号进行了全程网络直播。
本次线上峰会上来自Google、Silicon Labs、NXP、Nordic、HooRii Tech的五位技术专家共同解读了Thread最新的创新动态、融合方向、产品打造以及生态构建新布局。来自智能家居产业链上下游企业、地产科技公司的物联网开发工程师、产品经理以及集成商代表等共同参与了本次峰会。
重磅分享嘉宾
HooRii Technology 联合创始人、CTO刘一聪先生
NXP恩智浦半导体软件高级工程师 潘健先生
Silicon Labs芯科高级应用工程师 侯思磊先生
Nordic资深软件工程师 蔡名岳先生
Google高级技术经理 孙荣丽女士
Thread起源与发展
Thread作为专门为IoT设备提供无线网状网络通信的协议，早期由三星、ARM、Nest三家企业共同推出。后来为了加速Thread协议普及，Nest Labs、三星、ARM、高通、恩智浦半导体、Silicon Labs等公司于2014年7月组成“Thread Group”联盟，来推动Thread成为行业标准。
近年来，Thread全球生态建设持续推进，已经有上百家企业加入了Thread。目前Thread已经在海外市场与Google、HomeKit等生态设备具有良好的兼容性。同时，Thread也是Matter设备将运行的无线电协议之一，Matter应用层将助力Thread普及。
认识Thread技术
总体来说，Thread是一种用于物联网产品的低功耗、高时效且面向未来的网状网络技术，可以解决近场物联网终端缺乏IP属性、实际组网效果差、缺乏物联网安全机制、无法跨生态等痛点。
具体来说，Thread 是一种低功耗、无需网关的无线网状网络协议，基于 IEEE 802.15.4 标准，将当今互联网的基础技术及其优势带入物联网，可以说Thread专为智能家居和商业物联网而构建，解决了物联网的复杂性、互操作性、安全性、电源和架构要求等挑战。与蓝牙和 Wi-Fi 类似，Thread 允许智能家居设备与互联网、应用程序彼此直接通信，中间无需任何网关。
Thread是基于普遍支持的互联网协议 (IP) 的低功耗无线网状网络协议，并使用开放且经过验证的标准构建，通过基于 IP 的网络提供更加便捷的控制。Thread基于6LoWPAN 技术，结合各种开放标准和 IPv6 技术构建，可以让开发者使用熟悉的设置和管理网络的方法，无需担心地址和拓扑分配。Thread可支持250个以上设备同时联网，能够覆盖到家中所有的灯泡、开关、传感器和相关智能设备。
Thread基于6LowPAN技术+低功耗IEEE 802.15.4无线电技术，同时支持睡眠节点并减少网络开销，通过提供多种应用协议，Thread可以与现有多种智能家居产品无缝集成。IPv6 是Thread整合众多网络技术的关键，Thread每个节点都具备全球唯一的IPv6地址，无论是在同一个Thread 网状网络上，还是在全世界范围内，端到端路由和可寻址性允许IPv6 数据包从一个端点安全地移动到另一个端点。唯一的地址会存放在nvram ，除非是重置设备，否则不需要重新获取IP。
Thread技术优势
Thread 将当今互联网的基础技术及其优势带入物联网，解决了目前家用和商业建筑中不同于传统网络连接方式的新需求，同时拥有许多优势如低功耗优势、无单点故障健壮性以及配网与安全机制。基于IP的Thread协议让网关不再必要，因为跨多种系统的各个设备可以通过唯一且安全的IP连接进行通信，IoT产品无缝集成到现有智能建筑中也将变得更加容易。此外，基于IP的技术在大大减少工作量和成本的同时还提高了安全性，从而使智能建筑项目更具可扩展性。
低功耗优势：Thread功耗仅为Wi-Fi的十分之一，Thread的低功耗特性可以应用在电池供电的设备中，如运动、温度、湿度或光线的传感器中。实现的方法，是通过“睡眠子节点”可以轮询亲节点的消息，不需要在应用层定期检查是不是有新的消息，亲节点会暂存发给睡眠子节点的消息，这样可以适应每个设备的低功耗要求。如果连接丢失，睡眠设备会自动切换亲节点。
无单点故障健壮性： 目前一些物联网协议，采用中心节点的模式，使得如果节点出现故障，整个网络就会瘫痪。Thread 网状网络没有单点故障，节点具备自我修复能力，网络支持多进多出，可冗余部署，实际组网能力强，设备易于设置和使用，添加或删除设备时网络自动重新配置。Thread 网络允许多播（泛洪）和单播（路由）消息传递，以支持网络的可扩展性和可靠性。
设备会自动协调最优化路径，一个Thread网络可以具备32个边界路由，最多511个终端。
配网机制：不是每台Thread设备都直接与移动设备或 Wi-Fi 路由器通信，而是通过彼此中继命令和数据，并且可以在一台设备碰巧脱离网络时自动重新路由。Thread还支持无缝、免配置的智能家居配件设置，Thread 的配置过程完全在幕后进行，实现配网的无感化。Thread 还为网络工程师提供了远程调配设备和同时调配多个设备的功能。
安全机制：Thread 实现了一个简单的调配过程，这个过程需要确保网络安全，Thread 确保端到端通信——设备到设备、设备到移动设备和设备到云——可靠、安全地连接数百甚至数千种产品。用户通常使用智能手机，平板电脑或计算机将设备调配并授权到网络中，网络中有 GUI 的 Thread 设备也可用于调配和授权设备。Thread 在新设备和调配设备之间建立安全会话来完成凭证的交换和验证，一旦调配会话建立成功，设备就会加入到 Thread 网络并对所有消息使用MAC层加密，端到端银行级AES128加密，切实保护用户数据和隐私。简单来说，在加入网络并对网络上的数据使用 MAC加密之前，Thread使用内置在网络层安全组件认证设备。
IP能力：Internet 运行在 IP 上，从手机，路由器到全球各地的连接，IP 技术使设备可以直接相互通信，无论使用何种连接技术，Thread 为构成智能家居的低功耗无线设备带来 IP 连接，并使其更容易与家庭中的其他 IP设备。Thread拥有IP融合、直接通信、双向通信的能力，Thread 是一种基于IP的网状网络协议，提供跨所有网络的汇聚层，可以更轻松地与其他使用IP的设备进行通信，以创建和控制Thread 网络。与以太网和 Wi-Fi 类似，它对所使用的应用程序协议是透明的，并且可以同时支持多个应用程序，Thread网络支持让每个设备直接访问 Internet 以及其上的云服务。应用层本身不由 Thread 覆盖，而是让应用层在Thread上运行，Thread 不需要借手机连接加入Thread 产品，因为两个设备都在同一个 IP 网络上，使用其他协议的设备可以通过网关与Thread 设备进行交互。基于IP, 也消除了为多个设备和应用程序设置和维护多个物理网络的麻烦。
多样性：智能建筑技术要适应众多应用场景，从电梯和能源管理，到照明、供水和空调，再到访问控制和视频监控系统。但一些单体建筑系统却使用了多个私有连接解决方案，而且往往各自都需要基于硬件的网关和基础结构，这种碎片化系统导致智能建筑项目的规划、安装、维护和管理的成本高昂。从长远来看，系统间的协同机会也难以被发掘。
Thread 与其他 IP 网络技术相结合，无缝集成并支持来自众多供应商的各种基于 IP 协议的物联网终端设备，与不同的云通信，同时运行多个应用层。Thread节点之间以UDP或TCP等基于IP的协议直接沟通，Thread节点与云服务以UDP或TCP等基于IP的协议直接沟通。由于Thread基于IP，其应用程序和生态系统的核心价值，通过连接到其他IP网络时被放大，能够灵活地与多个应用层协议和生态系统协同工作。Thread应用层针对Matter、HomeKit、DALI、KNX、OCF等协议的多样性覆盖能力，使用其他技术的设备可以通过网关与 Thread 设备交互。如Thread + Wi-Fi、BLE Comissioning+ Thread等都是可以实现完美的入网与交互。
扩展性：Thread作为可扩展的高密度自组网，节点不仅可扩展，而且同频共存能力最佳，近场通信真实覆盖密度更强。我们知道企业应用中的设备与操作域相关联，操作域的范围和大小由网络管理员定义，并且通常具有数千个节点。Thread增加了将设备与可操作IT域相关联的功能，并且可以扩展以支持数千个设备。企业级IT系统需要能够为其托管的网络中的每个设备分配标识，Thread 增加了为每个设备分配安全，可验证身份的功能。在专业部署中管理网络的角色与特定权限相关联。Thread 增加了为单个用户或用户组分配网络权限级别的功能。
网络漫游：Thread设备可以无缝地自动切换到最近的网络，或者管理员可以设置网络优先级。通过允许加入新节点，给网络带了无与伦比的可扩展性，以满足更高的网络吞吐量需求，而无需替换整个系统。
Thread IP聚合三步骤
1.第1步：具备IP，因为Thread就是基于IP构建。
2.第2步：重要且互补的IP网络
3.第3步：众多可供选择的应用层，通过IP层可以链接到HomeKit和Matter等各个应用层。
Thread 可以集成到基于IPv4的网络中吗？
Thread 基于 IPv6 协议，由许多 ISP 和企业网络部署。IPv6 的主要优势是大地址空间允许单个设备使用唯一的IP地址。 Thread 定义了 IEEE 802.15.4 数据链路层上的 IPv6 传输，并使用边界路由器（Thread Border Router）将设备直接连接到企业网络或云。大多数边界路由器实现 NAT64，它充当 WAN 上的 IPv4 主机。然后，可以将数据包发送到 IPv4 网络或从 IPv4 网络发送到 Thread 的IPv6网络。
Thread 与其他无线技术相比优势
Thread 是一种网络标准，可以使用多种应用程序解决方案。Thread Group 与关键技术联盟合作，在同一生态系统中实现多个标准的互操作性和共存。智能手机中的蜂窝网、Wi-Fi和低功耗蓝牙都是基本配置，让智能手机成为极合适的Thread Commissioner，手机与Thread Border Router连线后，能在除了Wi-Fi和以太网以外，通过蜂窝网提供Thread节点与云服务的数据连接通道。
Thread VS 蓝牙：通过 Thread 开关灯或智能插座几乎是即时的，延时更低，即便是Thread终端到平台再到客户端的整体响应时间也约为1.5S。而且与蓝牙一样，可以通过本地连接进行设置，可以说，Thread与低功耗蓝牙是好搭档，低功耗蓝牙大幅简化Thread终端设备入网，助力于低功耗蓝牙，使用者可以透过如App等的方式，轻松完成设备入网流程。一些采用Thread作为数据传输的应用标准（如Matter）会助力于低功耗蓝牙这个无处不在的无线网络标准，让用户使用如手机等的流动设备，为新买回来的终端设备进行入网，提供更直观和顺畅的体验。
Thread VS Wi-Fi：Thread 设备的响应时间与 Wi-Fi 并驾齐驱，而且可以搭建比Wi-Fi覆盖范围更大的网络，同时，我们知道Wi-Fi搭建智能家居网络需要更高的功耗。Thread 的技术不依赖于家庭互联网连接或 Wi-Fi，而是提供专用网络连接。也可以说，Thread是 Wi-Fi 的补充，是将受限或电池供电设备加入家庭网络，形成一个共融共生的网络。
Thread VS Zigbee：Zigbee需要Hub网关，网关一般需要占据家庭路由器多余的一个网口，也会增加用户的解释成本以及金钱成本。对于Thread而言，任何“永远在线”的Thread设备，如具有恒定电源的智能插座和灯泡，都可以作为所谓“网关”角色，Thread标准将其称为“边界路由器”。边界路由器可以为后面入网的设备分配角色，以节省能源。最重要的是，无需网关即可组网运行，为开发人员节省了时间和金钱，并可以保证最终用户成本更低，耗电更少。
这里补充下边界路由器（Thread Border Router）的定义，标准规范里其被指定为桥接Thread节点与云服务的设备。一方面以和其他Thread节点组网，另一方面透过同样基于IP协议的Wi-Fi和以太网把节点与云服务连接起来。这些所谓的“网关”角色，除了为Thread节点与云服务之间提供数据通道外，还会实现一些与应用标准的特有功能。
举例而言，对于苹果HomeKit智能家居世界而言，Apple的HomePod mini智能音箱和最新一代 Apple TV 4K苹果机顶盒，都可以作为Thread的“边界路由器”。 目前，越来越多的边界路由器正在不断开发中，其中一些设备需要固件更新才能启用该功能。根据硬件的不同，现有的智能家居设备也许能够通过更新即可成为“边界路由器”。
除了苹果公司以外，谷歌过去几年一直在各种智能家居产品中将Thread与蓝牙和 Wi-Fi结合使用。最值得注意的是，谷歌的 Nest 系列依靠Thread在设备之间传达状态更新并提供通知。该公司甚至在其一些智能家居扬声器和无线路由器中加入了这项技术。
认识开源实现OpenThread
OpenThread 是Google发布的Thread技术的开源实现。紧跟Thread 1.1/1.2/1.3技术规范，不断实现Thread新特性”。
一定要注意，基于OpenThread的最终产品不会自动通过 Thread 认证，如果公司使用 OpenThread 构建产品，他们需要成为 Thread Group 的成员，才能获得发布 Thread 产品的知识产权（IP）权利并完成产品认证，从而确保使用 Thread 工作的产品开箱即用、毫不费力且安全可靠。
Thread核心协议栈
如何为 Thread Group 的开发工作做出贡献？
贡献者和赞助商 Thread Group 成员可以通过参与到委员会和工作组，为规范的制定做出贡献，包括维护和更新，市场教育和营销计划以及认证计划。
针对学术界Thread Group 提供Academic会员级别。Thread Group 希望与学术界或非营利组织的研究人员、教师和学生互动，但也认识到这些组织的财务结构和限制往往会使他们广泛参与行业联盟遇到不少麻烦。学术会员等级向合格机构提供Academic会员级别的所有权利，并且允许参加一般会议或年度会议，而无需年费。
Thread 规范适用于 Thread Group 的所有成员。 Nest 在 GitHub 上开源了 Thread 技术，使其可供更多开发人员使用。对于任何 OpenThread 产品进行 Thread 认证或销售，公司仍需要加入 Thread Group 并完成产品认证计划。
任何级别的会员资格都不能直接获取 Thread 技术的免版税知识产权（IPR），虽然参与者和赞助商级别的成员资格是获得 Thread 技术的免版税知识产权（IPR）的一步，但仅仅是成员资格是不够的，必须要通过严格的Thread 认证，真正实现广泛的互操作性。如果开发人员选择不加入 Thread Group 而直接使用 Thread 技术并发布产品，Thread Group则不会授予他们实施和发布 Thread 技术所需的知识产权，并且可能会受到法律诉讼，包括但不限于许可费用。Thread认证申请方必须为Thread Group的Contributor或更高等级的会员，特殊的Certification by Inheritance申请方必须为 Implementer或更高等级的会员。
国内智能家居企业的Thread之路
对于国内智能家居企业而言，Thread生态将成为相关产品出海，对接全球市场的重要通道之一。同时对于国内智能家居生态来说，Matter over Thread将会促进整体行业的互联氛围，未来Thread的产品生态将会继续突破壮大，全球化的标准统一与设备互操作潮流也将到来。
Thread产品生态最新成果
1.Google Nest作为谷歌旗下的智能家居品牌，在旗舰产品Google Nest Hub Max上率先布局Thread技术。
2.Amazon收购eero，eero作为北美路由器领军大厂，旗下所有在售产品线都已通过Thread认证。
3.2020年10月13日，苹果正式发布带有Thread功能的HomePod Mini智能音箱，在物联网协议的选型中，苹果正式“站队”Thread。
4.Aqara 推出基于Thread 的门窗传感器和运动传感器。
5.Belkin推出新款Wemo 智能插头、Wemo 智能灯开关和 Wemo 智能调光器，支持 Matter over Thread，同时开始向现存的 Wemo Stage Scene Controller 设备推出支持 Thread 的软件更新。
6.Netatmo 发布支持 Thread 的新款智能传感器。
7.Sengled 今年将把Thread 灯泡添加到产品矩阵中。
8.Eve 和 Coulisse 推出Eve MotionBlinds，这是市场上第一款支持 HomeKit-over-Thread 的联网百叶窗和窗帘电机。
9.Nanoleaf宣布将通过软件更新，实现Shapes、Elements 和 Lines等系列的灯，成为第一批能够支持 HomeKit-over-Thread 设备。
10.HooRii Technology和众科技2021年宣布推出全球首款工业边界路由Hoo Max系列。
Thread 认证设备什么时候能用？
任何人都可以使用 Thread 规范，并且 Thread 认证对 Thread Group的成员开放。Thread 认证现已开放，许多Thread认证设备已经可以在市场上购买。对于开发人员，有许多供应商提供芯片、软件和开发工具来帮助企业构建 Thread 设备。经过 Thread 认证的产品带有 “Built on Thread” 或 “Thread Certified Component”徽标，表示这些设备已经过严格的 Thread 网络测试和认证。最快的方式，是采用认证继承的方式进行快速认证，具体可以参见Thread Group官网。
寄语
2022 年，作为基于IP的后发协议——Thread，将逐渐承载万物互联的未来，为智能家居行业带来更多互操作性和可靠性的变革！
