如何延长Thread IoT设备的电池寿命

通过提供安全的基于 IPv6 的低功耗无线技术，Thread ®可实现防篡改家庭传感器，以实现舒适、娱乐、安全和能源效率。Thread 起源于家庭和楼宇自动化，使物联网应用能够在各种消费、可穿戴、医疗和工业市场中实现。Google 还发布了一个名为OpenThread的轻量级开源 Thread 实现。虽然它并不完全类似于 Android 用于智能手机，但 OpenThread 有望成为 Thread 采用的出色推动者。Thread 加入了其他几个网络标准，包括 Zigbee、NB-IoT、LoRa、SigFox 和蓝牙 LE。

在考虑物联网的无线网状网络时，许多人会想到诸如 MAC 协议、开放 IP 堆栈、互操作性、应用层、安全性以及支持点对点以及端点到云通信的能力等问题。这些都是重要的问题，并由 Thread Group 解决。但由于这些应用的核心基础是高效运行，电源管理是系统设计人员需要解决的最关键问题！忽略它，后果自负。虽然其他物联网标准可能会遇到电源问题，但我们将在这篇文章中关注 Thread。

Thread 如何启用物联网

物联网和智能节点设备建立在几个关键要求之上：

安装简单快捷

安全通信

添加新端点设备和应用层的可扩展性

互操作性和大型生态系统的开源

低功耗延长电池寿命

Thread 使用经过验证的 2.4GHz 802.15.4 无线电（868MHz/915MHz 频段可选）结合 IPv6 和 AES 加密作为基础，并支持可扩展的无线网状网络，可以根据需要添加新的经过身份验证的节点。节点可以是路由器或端点设备。定义了几种类型的端点设备和路由器。Thread Leader 是一个自选路由器，它管理单个网络中的所有路由器。虽然每个网络的节点数量有限制，但可以使用多个 Thread Leaders 来扩展 Thread 网络。Thread 依赖于无线电 （PHY） 和 MAC 的 802.15.4 组标准。它与应用层无关，或者更确切地说，对它视而不见；如果它是低带宽并支持 IPv6 的任何应用程序都可以在其上运行.

由 Thread 管理的层。

了解 IEEE 802.15 标准

无线个域网 （WPAN） 的802.15 标准包括：

蓝牙或 802.15.1

用于视频和音乐的 UWB 高数据速率标准，例如 802.15.3

用于无线电 （PHY） 和 MAC 层的低数据速率和低功耗 802.15.4 组标准，具有变体、上层增强和相关标准，例如Zigbee、6LowPAN（低功耗个域网络上的 IPv6 ）、无线 HART、MiWi ™和ISA100.11A

802.15.5 是 802.15.4 的无线网状网络版本

体域网或 802.15.6

通过利用 802.15.4 无线电架构，Thread 系统利用了低功耗、低带宽框架，同时支持 20-30m 范围内的多个频段，数据速率高达 250Kbps。通过 TDMA 和 CSMA 选项，802.15.4 还提供实时通信能力。

6LowPAN 用于安全通信

Thread 使用6LowPAN或IPv6 over L ow- power Personal A rea Network 。6LowPAN 由 Internet 工程任务组 （ IETF） 不仅可以在传统的基于以太网的 WAN/LAN 网络上启用 Internet 协议 （IP） 流量，而且还可以在低功耗个人区域网络 （PAN） 上（如蓝牙 LE 和 802.15.4）上实现各种不同的低功耗应用，例如消费类可穿戴设备和工厂自动化。它定义了一个用于连接的边缘路由器。一个路由器可以连接到多个终端设备和其他路由器。边界路由器，正如 Thread 组所称，将 Thread 网络连接到非 Thread 网络，例如 Wi-Fi。通过采用 6LowPAN，Thread 将安全通信的所有优势带入了无线网状网络，其中所有设备都经过身份验证，所有通信都经过加密，并且可以按需添加新设备。

延长 Thread IoT 设备的电池寿命

您如何延长便携式应用的电池寿命？线程不定义电池寿命——这留给系统架构师。当我们在 Maxim 的团队发明nanoPower电源管理产品时，工程师主要牢记两个主要目标：

将静态电流 （IQ） 降低至纳安 （nA），以延长电池寿命

从不到 1% 一直到满载，在负载范围内提供平坦的高效率——这对于插入式应用至关重要

对插入式应用至关重要的跨负载效率平坦（使用 1.2V OUT降压）。

挑战并不容易，但这是你成功所需要的。在考虑电源需求时，大量始终开启、支持 Thread 的物联网设备大部分时间（关机）保持在轻负载条件下，偶尔进行低功耗数据采集会消耗几微安的负载电流（待机） 。 最后，在满载情况下，数据传输时，这些设备需要 500mA 至 1A。IC 在三种负载电流模式下平均仅消耗 nA 的电流，而始终开启的物联网设备所需的这三种负载电流模式可显着延长便携式应用的电池寿命。虽然今天 Thread 传感器主要由电池供电，但随着采用的继续，尽管通信是无线的，但预计有些传感器将被插入。

审核编辑：郭婷