线程与蓝牙如何在智能家居部署中相互补充

　　智能家居技术兴起的原因有一百万个。想象一下进入你的家，穿过大厅到你的厨房，打开冰箱，给自己倒一杯牛奶。在被连接的家庭警报系统识别并通过智能锁进入后，占用监视器可能会调整百叶窗、控制照明并根据您的喜好设置空调，因为您的智能冰箱会感应到牛奶的消耗量，并且，如有必要，在您的智能手机应用程序上添加注释以储存更多信息。

　　在您要求语音助手为您播放播客之前，所有这一切……

　　随着连接的警报面板、锁、照明、供暖和通风系统从边缘走向主流，正在努力调整它们所依赖的无线通信技术、协议和标准，以促进制造商之间的互操作性，从而简化采用。讨论智能家居时所涉及的众多技术包括低功耗蓝牙和 Thread。

　　低功耗蓝牙和Thread都是短距离通信技术。因此，他们需要一个本地网关来访问互联网。那么，如果蓝牙低功耗和 Thread 具有相似的用途，那么智能家居解决方案开发商制造设备和购买它们的最终用户应该选择两者中的哪一个呢？

　　在这篇文章中，我们阐明了这两种技术的共同点、它们的区别以及它们如何在智能家居部署中相互补充。

　　低功耗蓝牙和蓝牙网状网络

　　在名称识别方面，蓝牙显然名列前茅。设计用于当今销售的大多数连接设备中，低功耗蓝牙提供了一种低功耗通信通道，可将传感器、开关和电器连接到智能手机，或通过网关连接到互联网。低功耗蓝牙在 2.4 GHz 频谱上进行通信，实现每秒 125 至 2000 千比特的比特率，主要用于数据传输。低功耗蓝牙在普通室内环境中实现了超出视线约 50 米的点对点范围。

　　与智能建筑部署特别相关的是蓝牙网状网络。顾名思义，蓝牙网状网络可以将大量智能家居传感器、电器、灯和其他设备连接到网状网络中，其中消息从一个节点中继到下一个节点，直到它们到达最终目的地。

　　蓝牙网状网络使用轻量级、基于洪水的方法在网络上传输消息，将消息推送到附近的所有节点。这增加了可实现网络的简单性、可靠性和可扩展性，并确保即使单个节点离线，消息也能到达目的地。

　　蓝牙网状网络由任意数量的低功耗节点组成，例如传感器、支持低功耗节点的朋友节点、接收和传输消息的供电中继节点，以及将蓝牙低功耗设备与蓝牙网状网络连接起来的代理节点。

　　低功耗蓝牙提供四个安全级别来保护点对点链接：无安全性、未经身份验证的配对链接、经过身份验证的配对链接和最高安全级别的 LE 安全连接。与此同时，蓝牙网状网络使用三层安全密钥，利用唯一的设备密钥、应用程序密钥和网络密钥。

　　线程 （802.15.4）

　　另一方面，Thread 几乎不是家喻户晓的名字。其底层无线电协议 IEEE 802.15.4 也不是。与蓝牙 LE 一样，Thread 是一种在 2.4 GHz 频谱上进行通信的低功耗技术。专为网状网络而设计，但是将 Thread 与蓝牙网状网络进行比较更有意义。

　　可以说，Thread 最重要的区别在于它基于互联网协议 （IP）。因此，它提供原生 IPv6 支持，使得构建与其他制造商的设备无缝交互的解决方案变得特别简单。这也是连接标准联盟推出的Matter 智能家居连接标准选择 Thread over Bluetooth LE来承载设备之间通信的一个关键原因。

　　蓝牙网格使用消息泛洪在网络上传输消息，而 Thread 使用路由方法，其中消息可以沿着预定义的路由从设备跳到设备，直到它们到达预期的目的地。如果沿其路由的各个节点暂时关闭，网络会通过替代路由自动重定向消息以增加弹性。

　　Thread Mesh 网络由三种不同类别的设备组成，每个网络最多有 256 个节点。终端设备，通常是传感器或开关，只是简单地传输和接收数据。路由器在一个网络中最多可以有 32 个，它们是接收消息、放大它们并重新传输它们的节点。边界路由器基本上是智能家居网络和更广泛的互联网之间的网关。

　　Matter 标准选择 Thread 的另一个原因是边界路由器的成熟度，无论是在规范还是参考实现方面。因为它们支持促进从 IPv4 到 IPv6 协议的转换的 NAT64 和 DNS64，所以它们已经可以在今天的实际部署中使用。

　　Thread 使用主密钥加密和保护所有数据流量来保护通信。要加入 Thread 网络，加入者节点需要使用基于 PKI-（公钥基础设施）或 PSK-（预共享密钥）的密钥的 DTLS 会话向线程领导者进行身份验证。

　　共同点和不同点

　　Thread 和蓝牙在许多方面都具有可比性。两者都提供 2.4 GHz 频段的短距离无线通信。两者都可以用来建立网状网络，具有这种拓扑结构的所有好处，包括扩展范围和增强的鲁棒性。在电流消耗方面，两者大致相当。

　　然而，这些技术在一些关键的、其他更微妙的领域确实有所不同。其中的关键是 Thread 使用互联网协议 （IP） 进行通信。以增加数据开销为代价，这使得解决方案开发人员可以直接管理基于线程的通信，就像他们设计任何其他形式的有线或无线互联网通信一样。

　　与此同时，蓝牙支持部署更大的网络。凭借其庞大的生态系统和在该领域的无处不在，蓝牙在智能家居设备和智能手机之间提供了一个自然的通信渠道。此外，蓝牙设备不通过 IP 运行这一事实也带来了一系列优势。与连接到 Internet 的设备相比，非基于 IP 的设备面临的安全风险较小。因此，可以使用更轻的安全协议和减少的安全开销来保护它们。

　　什么时候用什么

　　蓝牙网状网络已经在商业和工业建筑中使用的智能照明解决方案中建立起来。另一方面，由于包含在 Matter 标准中，Thread 有可能扩大其在智能家居用例中的足迹。在苹果、谷歌、三星、宜家、施耐德电气等业内知名企业的支持下，Thread 很可能在技术本身成为家喻户晓的名字之前就被用于连接家庭中的智能设备。

　　最终，特定部署的最佳技术将取决于手头的用例和特定的互操作性要求。工业用例很可能会继续支持低功耗蓝牙和蓝牙网状网络。随着 Matter 标准在行业中的影响力越来越大，Thread 成为智能家居和互联建筑中设备到设备连接的有力竞争者。

　　同时，根据 Matter 标准，蓝牙 LE 将成为连接智能家居设备进行调试和配置的首选通信通道，充分利用其在当今智能手机和平板电脑中的普遍性。

　　关于作者

　　哈里 ·维涅斯瓦兰：u-blox 短程无线电高级无线工程师

　　斯特凡· 伯格伦：高级产品营销经理，产品战略短程无线电

　　审核编辑：郭婷