Thread 和 IPv6：用于未来智能建筑的智能协议
建筑自动化解决方案可以帮助减少建筑物的碳足迹、优化能源消耗、改善维护调度、更好地利用可用空间，并减少浪费和运营成本。
用于智能建筑的物联网技术因此受到热捧。市场机构Emergen Research预计，智能建筑传感器市场将于2028年达到接近320亿美元规模。然而，机遇也伴随着挑战，特别是那些寻求通用连接解决方案的工程师和系统集成商，将会面临更多难题。
无线互操作性需求广泛
举例来说，在建筑物中安装一个暖通空调系统，需要把多个节点和组件相互连接起来，即温度、湿度和二氧化碳传感器，恒温器，占用传感器和按需控制通风系统。这些装置都需要收集数据，以便中央系统能够在任何给定的房间或楼层自动执行特定的操作。在这些传感器节点中，有些使用主电源运行，有些则使用电池。
同时，楼宇业主希望实现快速安装、低成本和未来可用，关键就是可扩展的即插即用无线解决方案。这种方案消除了电缆，并且在楼层布局改变时，能够改变传感器的位置。
互操作性也是关键所在。一旦安装了物联网设备的无线网络，应该可以方便地添加来自任何供应商的设备（需要符合该无线协议）。
Thread满足所有条件
一些楼宇自动化设施需要针对受限物联网设备而优化的无线互联网协议（IP）mesh网络，对于这些设施来说，Thread涵盖了所有的基础要求，易于部署，并且在全球通用的频率上运行，可以简化设备的设计和生产。
Thread是一种2.4GHz IPv6无线mesh网络技术，适用于家庭和建筑中的联网产品。在Thread网络中，每个主电源供电的设备都形成mesh拓扑结构，从而扩展覆盖范围和容错性。同时，Thread设计用于支持低功率设备，确保电池供电的设备能够高效、安全地运行。Thread 1.2针对智能家居，随着引入新功能，其目标直指智能建筑，进一步扩大这些网络的使用规模。
除了可扩展性，Thread还提供了互操作性，这要归功于IP支持和定义的配置机制，允许将任何符合Thread标准的设备轻松添加到网络中。
最近Thread工作组发布了1.3.0版本标准，该版本带来了“Thread网络的IP路由和服务发现的全部功能”，并为未来支持楼宇自动化协议（KNX IoT、DALI+等）的版本做好了准备。
延长Thread使用寿命
鉴于Thread标准的强大功能，它获得了消费者和业界领导者的大力支持，这并非偶然。除此之外，Thread已经获得连接标准联盟（CSA）选为支柱技术之一，Matter可以在其上运行。Matter是由亚马逊、苹果、谷歌和其他公司（包括Nordic Semiconductor）于2019年发起的倡议，目的是为家居中的互联产品协定一个统一的应用层标准。
因此，Thread将成为未来许多年内一项广泛采用的技术。对于那些准备在楼宇自动化领域选择标准协议来互连物联网设备的企业，这也是个关键因素。这些公司现在可以专注于自己的核心业务，而无需开发成本昂贵的定制无线mesh解决方案。Thread确保每台设备都能以无线方式相互连接，拥有一个IP地址，并且能够与其他Thread设备共存，这些设备甚至可以来自不同的供应商。
这些特性推动发展其他传统的楼宇自动化协议（如KNX、DALI），它们增添了IP支持，并且选择Thread作为无线mesh协议来满足某些连接需求。
设置和部署Thread网络
在智能建筑中部署暖通空调系统或物联网设备时，快速而简单的安装是至关重要的。采用Thread的公司或机构可以决定如何最好地使用Thread功能来满足需求。例如，Matter定义了如何通过智能手机来使用低功耗蓝牙将新的Matter设备添加到Thread网络中。这非常适合家庭使用的情况，用户可以在智能手机上接入本地Wi-Fi。
Thread已经设定标准机制使得公司能够在建筑物内建立和快速部署大规模的物联网设备网络，以应对更产业级的应用。企业可以利用这些机制来创建独立的Thread网络，类似于今天我们使用Wi-Fi的方式。
建立Thread网络的第一步，应该从Thread边界路由器开始进行部署，这相当于家里的Wi-Fi路由器。它的主要作用是将Thread网络连接到其他基于IP的网络（正如其名称所示，它处于“边界”）。在某些情况下，暖通空调系统和传感器的供应商可以提供这个边界路由器，但最灵活的方法是选择现成的第三方标准解决方案。边界路由器可以部署在建筑物的某个地方，使用以太网/Wi-Fi/LTE连接到本地网络或互联网。如果没有现存的Thread网络可以加入，只要进行配置便可以形成新的Thread网络。
有许多配置机制可以将设备添加到Thread网络中，一种选择是使用“设备的预共享密匙（PSKd）”，每个需要添加到网络的物联网设备都有这种密匙。通过使用智能手机应用程序扫描设备上的二维码，或者直接将密匙添加到边界路由器，安装人员便能够轻松地将新设备添加到网络中，这个通信过程将被加密。随着新设备添加到网络中，无线mesh结构会根据每台设备的作用进行调适，并扩展覆盖范围。
对于更广泛的部署，明智的做法是在建筑物的各个关键位置都部署一些节点，使得mesh网络覆盖整个楼层平面。这些节点被称为路由器节点（它们在mesh网络内"路由"流量），它们需要由主电源供电。这些节点既可以是暖通空调使用的物联网产品（如恒温器），也可以是简单的低成本扩展器，唯一作用是将无线网络扩展到整个大楼。
一旦安装到位，你就有了覆盖全楼的无线基础设施，未来可以在此基础上添加其他Thread设备，而无需进行重大的网络布局变动。如果网络容量或覆盖范围不足，总可以选择添加新的边界路由器，并与现有的mesh网络互连。
Thread帮你轻松实施
首先安装边界路由器和扩展器，这样可以极大的简化部署操作。安装人员在网络添加额外的设备时，不需要担心覆盖范围问题。它实际上是即插即用的，一旦将节点添加到网络中，每台设备都有一个IP地址，可以通过IP技术进行通信。
某些节点可以进行本地通信，如温度传感器向执行器发送指令以打开或关闭阀门。其他节点则可以与云通信，例如通过UDP进行通信，正如Golioth或Nordic合作伙伴Hoorii的展示。Thread网络不受限于应用层，无需关心如何发生通信以及每个节点将与谁交谈，只要使用Thread支持的IP传输协议即可。可能会有两台Matter设备互相交谈，而其他节点则直接与不同的云交谈。
这与人们今天在智能建筑和办公室中构建和使用Wi-Fi网络的方式相差无几，即是首先构建网络以确保四处覆盖，然后再添加多厂商设备（PC、平板电脑、打印机、安全IP摄像机等），所有这些设备均可共存，各自通过IP与不同的云/服务器进行通信。这就是IP技术的魅力所在，它带来了真正的端到端互操作性。
本文由Nordic半导体技术专家翻译。
