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Thread Protocol
REED(Router-Eligible End Devices)
SSDE(Synchronized Sleepy End Device)
탄생 배경
- IoT 플랫폼 제조사마다 다르게 네트워크를 가지고 가기 때문에 네트워크 충돌 및 간섭 그리고 사용자 측면에서 번거로움을 줄 수 있는 요소들을 해결하기 위해 탄생했다. IPv6를 지원하며 이더넷 기반으로 동작하는 스레드 프로토콜은 현재 매터(Matter Standard)의 기본 통신 프로토콜로 언급되고 있다.
특성
간단한 네트워크 설치, 시작 및 작동
스레드 네트워크의 보안 및 암호화
스레드 네트워크는 자동 구성 및 자가 복구 기능을 갖추고 있으므로 개별 장치에 장애가 발생하더라도 안전하고 안정적인 통신 제공
IPv6를 통해 실행할 수 있는 모든 저 대역폭 응용 프로그램 게층은 스레드를 통해 실행 할 수 있음
메쉬 토폴로지 기반이기 때문에 단일 지점 장애(single point of failure)에 거의 영향을 받지 않음
메쉬 토폴로지 기반으로 네트워크의 커버리지를 확장 시킬 수 있고 IP 기반의 통신으로 다른 네트워크에 참여 할 수 있음
스레드 네트워크 레이어
- 근거리 무선 통신 규약인 IEEE 802.15.4 를 따르고 있으며 그 위에 어플리케이션 레이어에서 모든것을 하고자 하는 구조이다.
스레드 장치
Router
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스레드 라우터는 네트워크의 스레드 장치에 라우팅 서비스를 제공합니다. 라우터는 또한 네트워크에 연결하려는 장치에 대한 연결 및 보안 서비스를 담당합니다.
Leader
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리더는 스레드 네트워크에서 하나의 라우터의 추가 역할을 담당합니다. 리더는 REED가 라우터로 업그레이드 할 수 있도록 하는 것 과 같은 네트워크에서 특정 결정을 내리는 하나의 라우터의 선출된 역할입니다. 스레드 네트워크의 리더에 장애가 발생하면 역할을 재개하기 위해 다른 라우터가 동적으로 선택됩니다. 모든 라우터에는 이 역할을 올바르게 수행할 수 있는 스레드 네트워크 데이터가 있습니다.
REED(Router-Eligible End Devices)
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REED는 라우터가 될 수 있는 기능이 있지만 네트워크 토폴로지 또는 조건으로 인해 라우터로 작동하지 않습니다. 스레드 네트워크는 사용자 상호 작용 없이 리더를 통해 라우터가 되는 REED를 관리합니다.
FED(Full End Devices)
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FED는 REED와 유사한 최종 장치이지만 라우터가 될수 있는 기능이 없으므로 라우팅 스레드 장치 또는 리더가 될 수 없습니다.
MED(Minimal End Devices)
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MED는 상위 라우터를 통해서만 통신하며 다른 장치에 대한 메세지를 전달 할 수 없습니다. MED는 유휴 상태일 때도 라디오가 켜져 있습니다.
SDE(Sleepy End Device)
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SED는 상위 라우터를 통해서만 통신하며 다른 장치에 대한 메세제를 전달 할 수 없습니다. SED는 유휴 기간 동안 라디오를 끄고 부모와 통신하기 위해 주기적으로 깨어납니다.
SSDE(Synchronized Sleepy End Device)
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SSED는 상위 라우터를 통해서만 통신하고 다른 장치에 대한 메세지를 전달 할 수 없습니다. SSED는 유휴 기간 동안 라디오를 끄고 정기적으로 깨어나서 예정된 간격으로 부모의 메세지를 수신합니다.
블루투스 단말장치(BED)
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BED는 Bluetooth LE 브리지 라우터인 상위 라우터를 통해서만 통신하며 다른 장치에 메세지를 전달 할 수 없습니다. 다른 스레드 장치와 달리 IEEE 802.15.4 가 아닌 Bluetooth Low Energy Link를 통해서 통신합니다.
Border Router
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보더 라우터는 스레드 네트워크에서 다른 물리적 계층(예 : Wi-Fi 또는 이더넷)의 인접 네트워크로의 연결을 제공하는 스레드 장치입니다. 보더 라우터는 오프 네트워크 작업을 위한 라우팅 서비스를 포함하여 스레드 네트워크 내의 장치에 대한 서비스를 제공합니다. 하나의 스레드 네트워크에 여러 개의 경계 라우터가 있을 수 있습니다. 모든 FTD는 장치가 스레드 네트워크에서 라우터 역할을 하지 않더라도 보더 라우터 서비스가 가능합니다.
IPv6 스택 기초
주소 지정 장치는 RFC 4291에 지정된 IPv6 주소 지정 아키텍처를 지원합니다.
Leader Anycast : 스레드 네트워크의 리더는 파티션의 현재 리더에만 속하는 IPv6 ‘애니캐스트 주소’를 자신에게 할당합니다. 이 주소로 전송되는 모든 IPv6 패킷은 리더에게 전달됩니다.
Mesh-Local EID : Mesh-Local End point Identifier 는 스레드 네트워크에서 라우팅할 수 있는 토폴로지 독립 IPv6 주소입니다.
Mesh-Local RLOC : Mesh-Local Routing Locator 는 동적이며 토폴로지 종속적인 IPv6 주소입니다. 16비트를 사용하며 장치의 라우팅 위치를 나타냅니다.
Link-Local Interface Identifier : 모든 장치에는 라우팅할 수 없는 링크 로컬 IPv6 주소가 있습니다. 이주소는 MLE에서 내부적으로 인접 이웃과의 스레드 링크를 구성하는데 사용됩니다.
스레드의 Short Address
스레드의 메쉬 토폴로지
메쉬 네트워크는 장치가 다른 장치에 메세지를 전달 할 수 있도록 하여 무선 시스템을 보다 안정적으로 만듭니다.
개별 링크가 실패하면 메세지가 대체 경로를 따라 전달될 수 있습니다.
스레드 네트워크의 특성은 모든 라우터 노드가 서로 경로와 연결을 유지하므로 메쉬가 지속적으로 유지되고 연결 된다는 것입니다.
활성 라우터는 32개로 제한됩니다.
MLE 메시지
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