为什么长电池寿命是线程物联网传感器的命脉

通过提供基于 IPv6 的安全低功耗无线技术，Thread支持防篡改家用传感器，以实现舒适性、娱乐性、安全性和能源效率。Thread起源于家庭和楼宇自动化，可在各种消费、可穿戴、医疗和工业市场中实现物联网应用。谷歌还发布了一个名为OpenThread的轻量级开源Thread实现。虽然它并不完全类似于Android的智能手机，但OpenThread有望成为Thread采用的绝佳推动者。Thread加入了其他几个网络标准，包括Zigbee，NB-IoT，LoRa，SigFox和Bluetooth 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，由线程组解决。但是，由于这些应用的核心基础是高效运行，因此电源管理是留给系统设计人员解决的最关键问题！忽视它，后果自负。虽然电源问题可能是其他物联网标准的共同问题，但我们将在这篇文章中重点介绍线程。

线程如何实现物联网

物联网和智能节点设备基于几个关键要求构建：

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

开源实现互操作性和大型生态系统

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，可以按需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。线程领导是自选的路由器，用于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，但线程网络可以使用多个线程领导者来增长。Thread 依赖于无线电 （PHY） 和 MAC 的 802.15.4 标准组。它与应用程序层无关，或者更确切地说，对它视而不见;如果它是低带宽并支持IPv6，则任何应用程序都可以在其上运行。

IEEE 802.15 标准概览

无线个人局域网 （WPAN） 的 802.15 标准包括：

蓝牙或 802.15.1

UWB 高数据速率标准，如用于视频和音乐的 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 标准组，具有变体、上层增强功能和相关标准，例如 Zigbee、6LowPAN（低功耗个人局域网上的 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还提供实时通信功能。

6用于安全通信的低广域网

Thread 使用 6LowPAN 或 IPv6 over Low-power Personal Area Networks。6LowPAN由互联网工程任务组（IETF）开发，不仅可以在传统的基于以太网的WAN/LAN网络上实现互联网协议（IP）流量，还可以在低功耗个人局域网（PAN）上实现互联网协议（IP），例如蓝牙LE和802.15.4，用于各种低功耗应用，例如消费类可穿戴设备和工厂自动化。它定义了用于连接的边缘路由器。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，正如线程组所称的那样，将线程网络连接到非线程网络，例如Wi-Fi。通过采用6LowPAN，Thread将安全通信的所有优势带到无线网状网络中，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。

延长线程物联网设备的电池寿命

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Maxim团队发明毫微功耗电源管理产品时，工程师们主要牢记两个主要目标：

将静态电流 （IQ） 降低到纳安 （nA），以延长电池寿命

在整个负载范围内提供从不到 1% 一直到满负载的平稳高效率 - 对于插入式应用至关重要

负载范围内的平坦效率对于插入式应用至关重要（降压，采用 1.2V 电压）外).

这不是简单的挑战，但这是你成功所需要的。在考虑电源需求时，大量始终开启、支持线程的物联网设备大部分时间都处于轻负载状态（关断状态），偶尔进行低功耗数据采集，消耗几μA负载电流（待机）。最后，在满载条件下，一旦在蓝月亮中传输数据，这些器件需要500mA至1A。在始终在线的物联网设备所需的三种负载电流模式下，IC平均仅消耗nA电流，可显著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，即使通信是无线的，预计有些传感器也会插入。重要的是，即使在插入式应用中，也要在负载曲线上保持平坦的效率，以降低幻象功耗。

审核编辑：郭婷