Thread ترِد چیست؟

شاید باورتان نشود، اما استاندارد ترِد یا ثرِد Thread که امروز می‌شناسیم، از سال ۲۰۱۴ میلادی معرفی شده است. در واقع، تنها شش ماه پس از خرید Nest توسط گوگل بود که این شرکت با همکاری ARM، سامسونگ و چند شرکت پیشروی دیگر، پروتکل Thread را پیشنهاد داد. البته Nest از سال ۲۰۱۱ به صورت داخلی روی این پروتکل کار می‌کرد تا استانداردی اختصاصی برای دستگاه‌های خود توسعه دهد. با این حال، Thread به طور مشخص پروتکلی برای ایجاد ارتباطات شبکه مش (Mesh) بی‌سیم برای دستگاه‌های اینترنت اشیا (IoT) است. از آن زمان تاکنون، این استاندارد هم پیشرفت‌های چشمگیری داشته و هم در عمل، تغییرات اندکی را تجربه کرده است.

بله، Thread تکامل یافته و اکنون به عنوان یکی از پروتکل‌های رادیویی اصلی برای دستگاه‌های مبتنی بر پروژه CHIP (که بعداً Matter نام گرفت) شناخته می‌شود. پروژه CHIP در آخرین شمارش، ۱۴۵ شرکت همکار داشت، اما هنوز تنها یک پیش‌نویس از مشخصات فنی بین آن‌ها در گردش بود. تا پیش از معرفی استاندارد Matter، تعداد دستگاه‌های مبتنی بر Thread در مقایسه با پروتکل‌های دیگر محدودتر بود. اما اکنون به عنوان یکی از ارکان اصلی Matter، پذیرش و استفاده از آن به سرعت در حال افزایش است.

پس دلیل اهمیت این موضوع چیست؟ دلیل آن این است که Thread پس از مدت کم، سرانجام در آستانه تبدیل شدن به یک استاندارد فراگیر برای خانه‌های هوشمند قرار گرفته است.

تاریخچه Thread

Thread در ابتدا توسط شرکت Nest (متعلق به گوگل) و با همکاری سامسونگ و Arm طراحی شد. هدف اصلی، ایجاد راهی ساده برای اتصال و مدیریت دستگاه‌های متعدد کم‌مصرف از طریق یک شبکه استاندارد مبتنی بر IP بود. در سال ۲۰۱۶، گوگل تصمیم گرفت تا Thread را به صورت متن‌باز (Open Source) ارائه دهد و با «بنیاد اتصال آزاد» (OCF) همکاری کند. مأموریت این بنیاد، ترویج استفاده از محصولات خانگی متصل و دستیابی به سازگاری کامل میان این فناوری‌هاست. از آن زمان، بیش از ۸۰ شرکت برجسته به عنوان شریک یا عضو وابسته به این حرکت پیوسته‌اند.

Thread دقیقاً چیست؟

Thread یک پروتکل بی‌سیم است که به شما امکان می‌دهد شبکه‌ای گسترده و به‌هم‌پیوسته از دستگاه‌های مختلف بسازید که با مصرف حداقل انرژی، به صورت یکپارچه با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. اما Thread چگونه به این هدف دست می‌یابد؟ به زبان ساده، پشته (Stack) نرم‌افزاری Thread یک استاندارد باز است که بر پایه استانداردهای معتبر «مؤسسه مهندسان برق و الکترونیک» (IEEE) و «کارگروه مهندسی اینترنت» (IETF) بنا شده است.

این امر، سازگاری میان دستگاه‌ها و ایجاد ارتباط کم‌هزینه با دیگر شبکه‌های IP را تضمین می‌کند. این پروتکل به طور کامل با IPv6 سازگار است و به همین دلیل، برای تبدیل بسته‌های IP به پروتکل‌های اختصاصی، نیازی به مترجم یا گیت‌وی (Gateway) ندارد. Thread از پروتکل 6LoWPAN به عنوان زیربنای خود استفاده می‌کند تا با فشرده‌سازی بسته‌های داده، مصرف انرژی را کاهش داده و فرآیند ارسال بسته‌ها را بهینه کند.

همچنین، این پروتکل از فناوری شبکه مش (Mesh) کم‌مصرف بهره می‌برد؛ به این معنی که هر دستگاه می‌تواند داده‌ها را دریافت کرده و به دستگاه بعدی منتقل کند. این ویژگی منجر به شبکه‌ای بسیار پایدار با پوشش‌دهی گسترده می‌شود. مجموعه این فناوری‌ها، در کنار یک برنامه صدور گواهینامه که انطباق دستگاه‌ها با استانداردها را تأیید می‌کند، Thread را به پروتکلی ارزشمند برای توسعه‌دهندگان برنامه‌های کاربردی اینترنت اشیا تبدیل کرده است.

مقدمه‌ای فنی بر Thread

Thread برای حل چالش‌های اتصال دستگاه‌های هوشمند در محیط خانه طراحی شده است. با نگاهی به بازار امروز، شاهد دستگاه‌های متنوعی هستیم که بر روی شبکه‌های مختلف کار می‌کنند و برنامه‌های کاربردی آن‌ها لزوماً با یکدیگر سازگار نیستند. برای مثال، یک پنکه سقفی هوشمند به راحتی نصب شده و از طریق اپلیکیشن سازنده کنترل می‌شود. یک ترموستات هوشمند از برندی دیگر نیز در همان اتاق نصب شده و به گوشی شما گزارش می‌دهد. اما چالش از اینجا شروع می‌شود: اگر بخواهیم با رسیدن دمای محیط به بالای ۲۴ درجه سانتی‌گراد، پنکه به طور خودکار روشن شود، چه باید کرد؟ یا اگر پنجره هوشمند اتاق باز باشد، پنکه نباید کار کند. ترموستات چگونه باید پیام خود را به پنکه برساند؟ و پنکه از کجا متوجه باز بودن پنجره می‌شود؟ هماهنگ کردن دستگاه‌هایی از سازندگان مختلف می‌تواند بسیار پیچیده باشد. حتی اگر همه دستگاه‌ها مبتنی بر IP باشند، استفاده از پروتکل‌های شبکه متفاوت، مانع از همکاری آن‌ها می‌شود.

این دقیقاً همان سناریویی است که Thread برای آن ساخته شده است. این پروتکل یک شبکه مبتنی بر IP ایجاد می‌کند که در آن، هر دستگاه هوشمند به عنوان یک میزبان (Host) عمل می‌کند. همان‌طور که در شکل ۱ نشان داده شده، این شبکه میزبان‌ها را از طریق روترها به هم متصل می‌کند. هر دستگاه یک آدرس IPv6 منحصربه‌فرد دارد و روترهای شبکه وظیفه ارسال پیام‌ها بین دستگاه‌ها را بر عهده دارند. دستگاه‌های شبکه Thread می‌توانند از طریق «روترهای مرزی» (Border Routers) به اینترنت نیز متصل شوند.

به این ترتیب، کنترل تمام دستگاه‌ها از طریق گوشی هوشمند یا تبلت و ارسال داده‌ها به فضای ابری (Cloud) امکان‌پذیر می‌شود. برخلاف برخی شبکه‌های مش دیگر، در Thread امکان کشف و اتصال خودکار دستگاه‌های ناشناس وجود ندارد. تمام دستگاه‌ها تنها با تأیید مالک شبکه و پس از احراز هویت، می‌توانند به شبکه بپیوندند.

Thread بر لایه‌های شبکه در مدل مرجع OSI تمرکز دارد. مدل OSI سیستم‌های ارتباطی را در هفت لایه استانداردسازی می‌کند که از سخت‌افزار و لایه فیزیکی در پایین‌ترین سطح شروع شده و به لایه کاربرد در بالاترین سطح ختم می‌شود. پشته پروتکل Thread در شکل ۲ نمایش داده شده است.

[تصویر: لایه‌های مختلف در پشته پروتکل Thread] شکل ۲: لایه‌های مختلف در پشته پروتکل Thread. تصویر با مجوز از گروه Thread

[تصویر: لایه‌های مختلف در پشته پروتکل Thread] شکل ۲: لایه‌های مختلف در پشته پروتکل Thread. تصویر با مجوز از گروه Thread

Thread برای لایه‌های فیزیکی (PHY) و کنترل دسترسی به رسانه (MAC) از استاندارد IEEE 802.15.4 استفاده می‌کند، اما لایه کاربرد را تعریف نمی‌کند. این پروتکل در باند فرکانسی ۲.۴ گیگاهرتز (باند ISM) که نیازی به مجوز ندارد، فعالیت می‌کند و می‌تواند بر روی همان ماژول‌های رادیویی که از استانداردهایی مانند ZigBee و WirelessHART پشتیبانی می‌کنند، اجرا شود. جدول زیر، خلاصه‌ای از مشخصات فنی Thread را ارائه می‌دهد.

گروه Thread اعلام کرده است که با یک به‌روزرسانی نرم‌افزاری، می‌توان Thread را بر روی شبکه‌های ZigBee نیز اجرا کرد. در حال حاضر، میکروکنترلرهایی در بازار موجودند که از هر دو پشته Thread و ZigBee پشتیبانی می‌کنند. این دستگاه‌های دو-شبکه‌ای (Dual PAN) از یک رادیوی مشترک استفاده می‌کنند و به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهند تا روی برنامه خود تمرکز کنند و تصمیم‌گیری در مورد انتخاب شبکه را به مراحل پایانی طراحی موکول نمایند. مانند سایر استانداردها، محصولات Thread نیز برای دریافت لوگوی رسمی، باید فرآیند صدور گواهینامه را طی کنند. هزینه‌هایی برای عضویت در گروه و دریافت گواهینامه در نظر گرفته شده است.

همان‌طور که در شکل ۲ دیده می‌شود، لایه‌های شبکه Thread بر اساس استانداردهای موجود بنا شده‌اند که برای محیط خانگی بهینه‌سازی شده و ویژگی‌های امنیتی و راه‌اندازی ساده به آن‌ها افزوده شده است. Thread از استاندارد 6LoWPAN (نسخه ۶ پروتکل اینترنت بر روی شبکه‌های بی‌سیم شخصی کم‌توان)، مسیریابی IP و پروتکل دیتاگرام کاربر (UDP) استفاده می‌کند.

6LoWPAN امکان ارتباط کارآمد از طریق IPv6 را بر روی شبکه‌های کم‌سرعت و کم‌مصرف IEEE 802.15.4 فراهم می‌کند. نکته مهم این است که Thread به جای پروتکل آشناتر TCP، از UDP استفاده می‌کند. دلیل این انتخاب، اولویت دادن به سرعت و مصرف بهینه انرژی است. در بسیاری از کاربردهای اینترنت اشیا (مانند گزارش دمای یک سنسور)، ارسال سریع داده‌ها مهم‌تر از اطمینان صددرصدی از رسیدن یک بسته خاص است؛ زیرا بسته‌ی بعدی لحظاتی بعد ارسال خواهد شد. UDP با حذف پیچیدگی‌های تأیید دریافت، این سرعت را فراهم کرده و انرژی کمتری مصرف می‌کند.

Thread علاوه بر قابلیت اطمینان، ویژگی‌هایی چون امنیت، توپولوژی مش، مدیریت پیشرفته انرژی و روشی ساده برای افزودن دستگاه‌ها به شبکه را ارائه می‌دهد. نتیجه این‌ها، یک شبکه خانگی مش، امن، قدرتمند و خودترمیم‌شونده است که به صاحبان خانه اجازه می‌دهد دستگاه‌های هوشمند خود را به راحتی نظارت، پیکربندی و کنترل کنند.

معماری شبکه Thread

نسخه ۱.۱ در Thread

این نسخه در سال ۲۰۱۴ منتشر شد و با هدف اتصال و کنترل آسان محصولات خانگی با معماری متناسب با محیط مسکونی طراحی شد. انواع دستگاه‌ها و نقش‌های آن‌ها در معماری اولیه مسکونی عبارتند از:

• روترهای مرزی (Border Routers): این دستگاه‌ها که روتر لبه (Edge Router) نیز نامیده می‌شوند، اتصال شبکه Thread را به شبکه‌های دیگر مانند Wi-Fi و اترنت فراهم می‌کنند. هر شبکه Thread می‌تواند یک یا چند روتر مرزی داشته باشد.
• رهبر (Leader): رهبر (Leader) مانند یک مدیر شبکه عمل می‌کند که مسئولیت سازماندهی روترها را بر عهده دارد. این دستگاه شناسه‌های شبکه را مدیریت کرده و به درخواست‌ها برای پیوستن به شبکه رسیدگی می‌کند. برای تضمین پایداری شبکه، اطلاعات کلیدی رهبر همواره در سایر روترها کپی می‌شود تا اگر رهبر فعلی از کار افتاد، یکی از روترهای دیگر به صورت خودکار و فوری (Failover) جایگزین آن شود و شبکه دچار اختلال نگردد.
• روترهای Thread: این دستگاه‌ها وظیفه مسیریابی داده‌ها را برای سایر دستگاه‌های شبکه بر عهده دارند. همچنین، فرآیندهای امنیتی و اتصال دستگاه‌های جدید به شبکه توسط آن‌ها مدیریت می‌شود. روترها همیشه فعال هستند و به حالت خواب نمی‌روند. این دستگاه‌ها می‌توانند در صورت لزوم، به یک دستگاه پایانی تنزل پیدا کنند.
• دستگاه‌های پایانی (End Devices): دستگاه‌هایی که قابلیت مسیریابی ندارند، در این دسته قرار می‌گیرند. این دستگاه‌ها می‌توانند از نوع FED (دستگاه پایانی کامل) یا MED (دستگاه پایانی حداقلی) باشند. نوع MED برای برقراری ارتباط نیازی به همگام‌سازی مداوم با روتر والد خود ندارد.

• دستگاه‌های پایانی در حالت خواب (Sleepy End Devices): این‌ها دستگاه‌های میزبان (مانند سنسورها) هستند که تنها از طریق روتر والد خود ارتباط برقرار می‌کنند و پیام‌های دیگران را مسیریابی نمی‌کنند.

نسخه ۱.۲ در Thread

یکی از بزرگ‌ترین محدودیت‌های نسخه ۱.۱، پشتیبانی از حداکثر ۵۱۱ دستگاه بود. اگرچه این تعداد برای یک خانه کافی است، اما برای کاربردهای تجاری و صنعتی، به تعداد گره‌های بیشتری نیاز است. در ژوئن ۲۰۱۹، نسخه ۱.۲ با قابلیت ادغام چندین شبکه Thread در یک شبکه مجازی بزرگ و پشتیبانی از هزاران دستگاه، منتشر شد. بهبودهای کلیدی در نسخه ۱.۲ که از معماری تجاری پشتیبانی می‌کنند:

• دامنه‌های Thread: این ویژگی مقیاس‌پذیری شبکه را تا ده‌ها هزار دستگاه در یک مجموعه واحد ممکن می‌سازد و به شبکه‌های مختلف Thread اجازه می‌دهد با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.
• دستگاه‌های پایانی خواب همگام‌سازی‌شده: این دستگاه‌های کم‌مصرف می‌توانند بیشتر اوقات در حالت خواب بمانند، اما در بازه‌های زمانی کوتاه و مشخص برای دریافت پیام‌ها بیدار شوند.
• روتر ستون فقرات (Backbone Router – BBR): این عملکرد جدید به روترهای مرزی اجازه می‌دهد تا شبکه Thread را به یک شبکه ستون فقرات (Backbone) بزرگ‌تر متصل کنند و ارتباط میان چندین شبکه Thread را تسهیل نمایند.
• لینک ستون فقرات (Backbone Link): یک لینک ارتباطی مبتنی بر IPv6 که روترهای ستون فقرات از طریق آن با یکدیگر همگام می‌شوند.
• پروتکل‌های اضافی: تعاریف جدیدی برای ارسال بسته‌های IPv6 از نوع تک‌پخشی (Unicast) و چندپخشی (Multicast) در مرزهای شبکه‌های Thread.
• راه‌اندازی خارج از باند: این قابلیت به دستگاه‌هایی که تنها رادیوی بلوتوث کم‌انرژی (BLE) دارند، اجازه می‌دهد تا به صورت بومی به شبکه مش Thread بپیوندند.

برای جزئیات بیشتر، می‌توانید وایت‌پیپر «ویژگی‌های پایه Thread 1.2» را مطالعه کنید.

صدور گواهینامه (Certification)

اگرچه مشخصات فنی Thread توسط گروه Thread تدوین و نگهداری می‌شود، اما فرآیند تست و صدور گواهینامه توسط آزمایشگاه‌های معتبر UL و Granite River Labs (GRL) انجام می‌گیرد. گروه فنی Thread با همکاری UL بر فرآیند صدور گواهینامه نظارت دارد و GRL ابزارهای تست (Test Harness) را فراهم می‌کند. این ابزارها شامل سخت‌افزار و نرم‌افزاری برای اعتبارسنجی پشته پروتکل Thread هستند. تنها محصولاتی که این فرآیند را با موفقیت طی کنند، مجاز به استفاده از لوگوی Thread خواهند بود.

لایه کاربرد (Application Layer)

Thread لایه کاربرد را تعریف نمی‌کند و اهمیتی نمی‌دهد که چه نوع برنامه‌ای بر روی آن اجرا می‌شود. درست همان‌طور که یک شبکه Wi-Fi می‌تواند میزبان برنامه‌های مختلفی باشد، شبکه Thread نیز چنین قابلیتی دارد. Thread تنها تضمین می‌کند که دستگاه‌های دارای گواهینامه می‌توانند به یکدیگر متصل شوند. برنامه‌ها می‌توانند در حوزه‌های روشنایی، کنترل دما، امنیت یا تشخیص دود باشند.

انتظار می‌رود با بلوغ این فناوری، برنامه‌هایی برای کنترل یکپارچه تمام دستگاه‌های هوشمند خانه توسعه یابند. در آوریل ۲۰۱۵، گروه Thread و اتحادیه ZigBee همکاری مشترکی را اعلام کردند که به «کتابخانه‌های کنترلی ZigBee» یا ZCL اجازه می‌دهد بر روی شبکه‌های Thread اجرا شوند. این خبر خوبی برای توسعه‌دهندگانی بود که با ZCL آشنایی داشتند، زیرا می‌توانستند از دانش خود برای توسعه برنامه‌های مبتنی بر Thread استفاده کنند.

ZCL یک چارچوب استاندارد برای نحوه ارتباط دستگاه‌ها و تعریف قابلیت‌های آن‌ها ارائه می‌دهد. اینجا یکی از برتری‌های کلیدی Thread آشکار می‌شود: در حالی که پروتکل ZigBee IP نیز وجود دارد، تمرکز ویژه Thread بر مسیریابی بومی IP برای ارتباط مستقیم دستگاه-به-دستگاه، آن را به گزینه‌ای بسیار انعطاف‌پذیرتر و قدرتمندتر برای اکوسیستم متنوع اینترنت اشیا و خانه هوشمند تبدیل می‌کند.

اجزای شبکه Thread

همان‌طور که دیدیم، یک شبکه Thread از دستگاه‌های میزبان، روترها و روترهای مرزی تشکیل شده است.

دستگاه‌های میزبان

این‌ها تجهیزات نهایی مانند لامپ، پنکه یا ترموستات هستند که به IP مجهز شده‌اند. این دستگاه‌ها که «گره خواب» یا «فرزند خواب» نیز نامیده می‌شوند، بیشتر اوقات برای صرفه‌جویی در انرژی در حالت خواب به سر می‌برند. آن‌ها تنها از طریق روتر والد خود ارتباط برقرار می‌کنند و پیام‌های دیگر دستگاه‌ها را منتقل نمی‌کنند. از آنجا که این دستگاه‌ها در حالت خواب قادر به دریافت داده نیستند، روتر والد پیام‌ها را برایشان نگه می‌دارد تا زمانی که بیدار شوند. یک چرخه ارسال داده برای چنین دستگاهی به این صورت است:

1. بیدار شدن از حالت خواب.
2. انجام تنظیمات اولیه و راه‌اندازی رادیو.
3. رفتن به حالت دریافت و بررسی آزاد بودن کانال.
4. رفتن به حالت ارسال و فرستادن داده.
5. دریافت تأییدیه (در صورت نیاز).
6. بازگشت به حالت خواب.

روترها

این دستگاه‌ها وظیفه مسیریابی ترافیک شبکه را بر عهده دارند. آن‌ها همچنین مسئول افزودن دستگاه‌های جدید و تأمین امنیت شبکه هستند و می‌توانند نقش رهبر را برای راه‌اندازی یک شبکه Thread ایفا کنند. روترها همیشه فعال هستند و جداول مسیریابی را به‌روز نگه می‌دارند تا ساختار مش شبکه پایدار بماند. اگر یک روتر از کار بیفتد، سایر روترها مسیرهای جدیدی پیدا می‌کنند تا ارتباطات قطع نشود. این ویژگی، شبکه را خودترمیم‌شونده (Self-healing) می‌سازد.

روترهای مرزی

این دستگاه‌ها مانند یک دروازه ساده عمل کرده و ارتباط بین شبکه Thread و شبکه‌های دیگر (مانند Wi-Fi یا اترنت) را برقرار می‌کنند. روتر مرزی می‌تواند یک دستگاه مستقل مانند یک اکسس‌پوینت باشد یا در یک دستگاه میزبان دیگر (مانند یک بلندگوی هوشمند) تعبیه شده باشد.

در این شبکه، یک برنامه هوشمند می‌تواند سناریوهایی مانند موارد زیر را اجرا کند:

• با افزایش دما، پنکه روشن شود.
• پس از ساعت ۸ شب، با باز شدن در، چراغ‌ها روشن شوند.
• اگر پنجره باز شود، پنکه (در صورت روشن بودن) خاموش شود.

کاربر همچنین می‌تواند هر زمان که بخواهد، با گوشی هوشمند خود پنکه را روشن کند. این دستور از طریق روتر مرزی به شبکه Thread و سپس به پنکه ارسال می‌شود.

مزایا برای خانه هوشمند

• پاسخ‌دهی سریع: Thread با تأخیر کم، کنترل تقریباً آنی دستگاه‌ها را ممکن می‌سازد.

• شبکه یکپارچه: به عنوان یک شبکه مش مبتنی بر IP، Thread به دستگاه‌هایی از برندهای مختلف اجازه می‌دهد تا در یک شبکه مشترک کار کنند. روترهای مرزی این اتصال را بدون نیاز به هاب‌های اختصاصی فراهم می‌کنند.
• شبکه پایدار و خودترمیم‌شونده: با افزودن دستگاه‌های جدیدی که به برق متصل هستند، سیگنال‌ها تکرار شده و شبکه قوی‌تر و گسترده‌تر می‌شود.
• مصرف انرژی بسیار کم: Thread از ابتدا برای دستگاه‌های کم‌مصرف اینترنت اشیا طراحی شده است. این ویژگی عمر باتری دستگاه‌هایی مانند قفل‌های هوشمند و سنسورها را به طور چشمگیری افزایش می‌دهد.

• امنیت ذاتی: دستگاه‌ها قبل از پیوستن به شبکه احراز هویت می‌شوند و تمام پیام‌ها با الگوریتم‌های اثبات‌شده رمزنگاری می‌شوند تا از دسترسی غیرمجاز جلوگیری شود.

بین المللی و آینده‌نگر

Thread بر پایه فناوری‌های اثبات‌شده و بین المللی (مسیریابی IP، رادیوی IEEE 802.15.4) بنا شده است. این امر باعث می‌شود توسعه‌دهندگان IT به راحتی با آن کار کنند و با زیرساخت‌های موجود به خوبی ادغام شود. استفاده از باند فرکانسی ۲.۴ گیگاهرتز به این معناست که دستگاه‌های مبتنی بر Thread در سراسر جهان قابل استفاده هستند. مهم‌تر از همه، Thread یک استاندارد باز است و به یک شرکت یا پلتفرم خاص وابسته نیست. این ویژگی آن را «آینده‌نگر» (Future-proof) می‌سازد و خطر ناسازگاری یا وابستگی به استراتژی‌های انحصاری یک شرکت خاص را از بین می‌برد.

پشتیبانی از فناوری‌ها و اکوسیستم‌های صنعتی

چارچوب برنامه کاربردی اینترنت اشیا

Thread یک فناوری لایه شبکه است و به سازندگان این انعطاف را می‌دهد که خودشان نحوه تعامل دستگاه‌هایشان را انتخاب کنند. آن‌ها می‌توانند از اپلیکیشن اختصاصی خود و ارتباط ابری استفاده کنند یا با به‌کارگیری چارچوب‌های مبتنی بر استانداردهای باز، تعامل محلی بین دستگاه‌ها را فراهم آورند.

DALI+

• DALI+ با Thread، قابلیت همکاری، اطمینان و سادگی را به فناوری‌های ساختمان هوشمند، به ویژه در حوزه کنترل روشنایی دیجیتال، می‌آورد.

• این ترکیب، کنترل روشنایی بی‌سیم DALI را با همان قابلیت‌های نسخه سیمی و همراه با امکانات جدیدی مانند نظارت آنی، ممکن می‌سازد.

KNX

• KNX و گروه Thread در حال همکاری برای ارائه راهکاری هستند که لایه شبکه Thread را با پلتفرم کاربردی و باثبات KNX ترکیب می‌کند. KNX پروتکل Thread را به عنوان استاندارد ارتباط بی‌سیم کم‌مصرف برای پلتفرم KNX IoT برگزیده است.

Matter

• Matter یک استاندارد اتصال متن‌باز و بدون حق امتیاز است که با هدف افزایش سازگاری میان محصولات خانه هوشمند ایجاد شده است.

• این پروژه به دنبال ایجاد ارتباطی یکپارچه بین دستگاه‌ها، اپلیکیشن‌های موبایل و سرویس‌های ابری است.
• Thread یکی از شبکه‌های ارتباطی اصلی و اولویت‌دار برای Matter است.

• پیاده‌سازی مرجع و ابزارهای این استاندارد بر روی پلتفرم GitHub در دسترس همگان قرار دارد.

ابزارها

محیط تست Thread

این محیط، یک سیستم خودکار برای تست پیاده‌سازی‌های مرجع Thread است. اعضای گروه Thread می‌توانند از آن برای پیش‌آزمون و اشکال‌زدایی محصولات خود استفاده کنند تا فرآیند صدور گواهینامه را با سهولت بیشتری طی کنند.

Wireshark

یک تحلیلگر بسته (Packet Analyzer) رایگان و محبوب که برای مشاهده و تحلیل رفتار پروتکل‌های شبکه استفاده می‌شود. این ابزار در کنار یک شنودگر شبکه Thread، به توسعه‌دهندگان کمک می‌کند تا عملکرد پروتکل را در عمل ببینند و مشکلات را عیب‌یابی کنند.

حل چالش‌ها

پشتیبانی از دستگاه‌های باتری‌محور با نیاز به اتصال دائمی

Thread به دستگاه‌های کم‌مصرف اجازه می‌دهد تا همیشه به اینترنت متصل بمانند، بدون آنکه به یک گوشی هوشمند یا گیت‌وی اختصاصی در نزدیکی خود وابسته باشند. برای اطلاعات بیشتر در این زمینه، به وایت‌پیپر «ارزش توان کم» مراجعه کنید.

حفاظت از دستگاه‌ها و شبکه‌ها

امنیت در تمام شبکه‌های Thread به صورت ذاتی وجود دارد. این پروتکل از همان فناوری‌های رمزنگاری استفاده می‌کند که تراکنش‌های بانکی و ارتباطات ما را در اینترنت امن نگه می‌دارند. این رمزنگاری نه تنها ارتباطات را محرمانه می‌کند، بلکه برای احراز هویت نیز به کار می‌رود. این یعنی هیچ دستگاه ناشناسی نمی‌تواند به شبکه شما متصل شود یا کنترل دستگاه‌هایتان را در دست بگیرد.

نیاز به یک معماری کامل (دستگاه به دستگاه، دستگاه به ابر)

بسیاری از شرکت‌های فعال در اکوسیستم Thread، طراحی‌های مرجع برای روترهای مرزی ارائه می‌دهند که ایجاد یک معماری کامل از دستگاه تا ابر را تسهیل می‌کند.

نتیجه‌گیری

در جمع‌بندی، مسیر تکامل پروتکل Thread، از ایده‌ی اولیه‌اش در شرکت Nest تا رسیدن به جایگاه محوری در اکوسیستم Matter، نشان‌دهنده‌ی یک حرکت استراتژیک برای حل چالش‌های بنیادین اینترنت اشیا است: پراکندگی، عدم اطمینان و نگرانی‌های امنیتی. Thread تنها یک استاندارد بی‌سیم دیگر نیست؛ بلکه یک لایه‌ی شبکه‌ی زیرساختی و مبتنی بر IP است که به طور خاص برای نیازهای دستگاه‌های کم‌مصرف در یک شبکه‌ی مش طراحی شده است. معماری آن که بر پایه‌ی استانداردهای اثبات‌شده‌ای مانند IEEE 802.15.4 و 6LoWPAN بنا شده، شبکه‌ای قدرتمند، خودترمیم‌شونده و امن را فراهم می‌کند که با حداقل مصرف انرژی کار می‌کند.

با این حال، قدرت واقعی Thread زمانی آشکار می‌شود که با لایه‌های کاربردی، به ویژه Matter، ترکیب شود. Thread با فراهم آوردن یک بستر ارتباطی مشترک و قابل اتکا، به Matter اجازه می‌دهد تا به وعده‌ی خود یعنی تعامل‌پذیری یکپارچه میان دستگاه‌های سازندگان مختلف، عمل کند. این همکاری، کاتالیزوری است که سرانجام بازار خانه‌ی هوشمند را متحد کرده و کاربران را از دنیای گیج‌کننده‌ی هاب‌های اختصاصی و اکوسیستم‌های بسته، به سمت تجربه‌ای واقعاً یکپارچه و کاربرپسند سوق می‌دهد.

برای توسعه‌دهندگان، Thread یک سکوی پایدار و آینده‌نگر را پیشنهاد می‌دهد که پیچیدگی‌ها را کاهش داده و به آن‌ها اجازه می‌دهد تا به جای درگیر شدن با مسائل اتصال شبکه، بر روی خلق برنامه‌های نوآورانه تمرکز کنند. برای مصرف‌کنندگان نیز، این پروتکل نویدبخش آینده‌ای است که در آن دستگاه‌های هوشمند، صرف‌نظر از برندشان، به سادگی و به شکلی امن، قابل اعتماد و بهینه با یکدیگر کار می‌کنند. در نهایت، با در هم تنیده شدن اینترنت اشیا در تار و پود زندگی روزمره ما، از خانه‌ها تا زیرساخت‌های شهری، ترد دیگر تنها یک گزینه نیست، بلکه به شبکه ای ضروری برای ساختن آینده‌ای متصل، هوشمند و پایدار تبدیل می‌شود و جایگاه خود را به عنوان یکی از مهمترین بازیگران این انقلاب دیجیتال، تثبیت می‌کند.